ES2256967T3 - Cuerpo acuatico sintetico, metodo de control de un ambiente acuatico y acuario. - Google Patents
Cuerpo acuatico sintetico, metodo de control de un ambiente acuatico y acuario.Info
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Abstract
SE UTILIZA UNA ESTRUCTURA SINTETICA PARA PROPORCIONAR SIMULTANEAMENTE ALIMENTO, PROTECCION Y APOYO REPRODUCTIVO DE MUCHAS ESPECIES ACUATICAS. EL CESPED SINTETICO PUEDE PRODUCIRSE EN FORMA DE ESTERAS FLEXIBLES (10), CON UNA SERIE DE CINTAS (12). LOS EXTREMOS INFERIORES DE LAS CINTAS (12) VAN ANCLADOS AL FONDO DEL MAR O BENTOS (16). LOS OTROS EXTREMOS DE LAS CINTAS (12) VAN SOPORTADOS FLOTANDO EN LA ZONA FOTICA (18). LAS CINTAS (12) PUEDEN PRODUCIRSE ECONOMICAMENTE EN VARIAS CAPAS EXTENDIDAS SIMULTANEAMENTE, CON UNA CAPA QUE PROPORCIONA LA FLOTABILIDAD Y LA OTRA CAPA ESTRUCTURADA PARA FOMENTAR EL CRECIMIENTO BIOLOGICO. EL SISTEMA PUEDE ADAPTARSE PARA USO EN APLICACIONES DESEADAS POR SELECCION DE LA ESTRUCTURA DE LA SUPERFICIE, LA SEPARACION DE LAS CINTAS, LA DENSIDAD Y OTROS PARAMETROS. LA INVENCION SE REFIERE IGUALMENTE A PLANTAS ARTIFICIALES, INCLUIDAS ESTERAS DE CESPED MARINO, PARA ACUARIOS. LAS PLANTAS ARTIFICIALES PUEDEN SER FLEXIBLES Y FLOTANTES.
Description
Cuerpo acuático sintético, método de control de
un ambiente acuático y acuario.
La presente invención se refiere a un alga marina
sintética de acuerdo con la reivindicación 1.
La Patente U.S.A Nº5.639.657 (Masamichi) se
refiere a la utilización de material vítreo y otros materiales
sólidos para formar medios habitables artificiales para peces. Las
estructuras a las que se refiere Masamichi están destinadas a su
utilización en agua con energía relativamente elevada, en la que se
requieren estructuras sólidas. Las estructuras a las que hace
referencia Masamichi son estáticas y sometidas a desgaste, y los
peces tendrían que abandonarlas para su alimentación, lo que les
expondría a los depredadores.
Otras estructuras que podrían soportar o
proporcionar un medio habitable para vida marina son las de las
Patentes U.S.A Nº 4.374.629 (Garrett) y 3.540.415 (Bromley) y
Patente Japonesa Nº 54-70989.
Los lechos de algas marinas sintéticas
anteriormente conocidos se utilizan en sistemas de control de la
erosión para inhibir el transporte de sedimentos de un área y para
inducir simultáneamente el depósito de sedimentos para formar una
protección o berma. El efecto del arrastre viscoso puede ser
utilizado para hacer máxima la eficacia del proceso de depósito del
sedimento.
Las Patentes U.S.A Nº 5.176.469 y 5.575.584
(Alsop) y 4.437.786, 4.490.071 y 4.534.675 (Morrisroe) describen
lechos de algas marinas sintéticas, de tipo anteriormente conocido,
para conseguir control de la erosión.
La Patente U.S.A Nº 4.699.829 (Willinger) hace
referencia a plantas artificiales para acuariums. Las plantas
artificiales están formadas a base de plástico moldeado. Tienen un
acabado mate rugoso, proporcionado por tratamiento por chorro de
arena del molde o por ataque químico del material moldeado. Se dice
que las plantas artificiales tienen un área superficial
incrementada para soportar el crecimiento de bacterias para filtrado
biológico. Las plantas artificiales se supone que proporcionan
lugares seguros para el alojamiento de los peces.
La presente invención da a conocer un alga marina
sintética, con una estructura que tiene elevada área superficial.
Se utiliza material con capacidad de flotación para soportar de
forma móvil las tiras de alga marinas sintéticas en la zona fótica.
La presente invención puede ser utilizada para proporcionar
simultáneamente alimento, abrigo contra depredadores y aumento del
crecimiento para una amplia variedad de especies acuáticas. La
invención puede ser también utilizada como sistema de
bioacumulación o biodegradación, para la eliminación de metales
pesados, nutrientes u otros materiales del agua.
En un aspecto de la presente invención, una
estructura con elevada área superficial está formada por un material
plástico esponjoso de celdas abiertas. De manera alternativa, la
estructura con elevada área superficial puede estar formada por un
material filamentoso, tal como una borra o masa fibrosa de
poliéster, fieltro denso, material de fibras extrusionadas("spun
bond") de fibras suaves y altas, o un material punzonado con
agujas. La estructura con área superficial elevada puede también
ser formada dentro de partículas microporosas.
Según otro aspecto de la invención, la estructura
sintética está formada por tiras, cada una de las cuales tiene una
capa con capacidad de flotación y una segunda capa coextensiva. En
una realización preferente de la invención, las segundas capas
están estructuralmente adaptadas para aumentar el crecimiento
biológico.
Un objetivo de la presente invención consiste en
dar a conocer un método para la utilización de una estructura
biológica para controlar biológicamente o mejorar la calidad de un
medio ambiente acuático.
Otro objetivo de la invención consiste en
favorecer y soportar la producción de una fuente de alimento
regenerativo, natural, para producción de acuicultura satisfactoria
en una amplia variedad de medios acuáticos.
Otro objetivo de la invención consiste en
proporcionar un sistema económico y duradero para proporcionar
simultáneamente tanto alimento como abrigo para especies
acuáticas.
Otro objetivo de la invención es el de
proporcionar un sistema de algas marinas sintéticas que
simultáneamente proporciona suministro de alimento, abrigo y
soporte reproductivo para especies acuáticas en un área con
estructura única. Al proporcionar alimento y abrigo en la misma
estructura, se puede mantener una población viable de una especie
acuática determinada en un área concentrada.
Otro objetivo de la invención es el de ayudar al
crecimiento de organismos fotosintéticos, tales como algas marinas,
o elementos en formas de tiras sintéticas individuales de algas
marinas. Esta producción primaria sobre tiras separadas con
capacidad de flotación ayuda a la reproducción y crecimiento del
zooplancton, tales como daphnia, cyclops y paramecium infusora. El
zooplancton puede tener dimensiones comprendidas entre 20 micras
hasta 600 micras de longitud.
El zooplancton de mayores dimensiones es una
importante fuente de alimentos para muchas especies acuáticas. Al
incrementar la población de zooplancton se atraen a las algas
marinas sintéticas especies acuáticas más grandes, y se les da un
soporte local de modo permanente. Por lo tanto, al proporcionar una
producción de biomasa incrementada en la base de la cadena
alimenticia, se favorece el crecimiento y reproducción potencial de
toda la vida acuática local.
Simultáneamente, la estructura tridimensional
producida por las algas marinas sintéticas proporciona abrigo y
medio habitable para especies acuáticas. El área superficial abierta
de las tiras individuales se puede utilizar como superficie de
soporte de huevos, o como medio para la recuperación de las etapas
de reproducción libre de organismos tales como bivalvos.
De manera ventajosa, la separación entre las
tiras se puede seleccionar por controlar la cantidad de sombra
generada dentro de las mismas, y también para controlar los
depredadores y el canibalismo.
Un estudio de movimiento de las truchas, criadas
en soportes laminares de lechos de algas marinas sintéticas con
diferentes separaciones entre los mismos, ha mostrado que los peces
prefieren soportes laminares separados a intervalos ligeramente
menores que su longitud total. De esta manera, peces de tres
pulgadas prefieren soportes laminares separados dos pulgadas entre
si, mientras que un pez de cinco pulgadas prefiere una separación de
cuatro pulgadas. Las truchas jóvenes pasaban el 85% del tiempo
dentro de los soportes laminares de algas marinas, pastando sobre
la superficie de las tiras y recibiendo las ventajas de abrigo
continuado. Al madurar los peces, su dependencia de los soportes
laminares de algas marinas disminuyó hasta que, al llegar a las seis
pulgadas, solamente entraban en la estructura de soporte laminar
durante periodos muy nublados o por la noche.
Se pueden utilizar soportes laminares sintéticos
construidos de acuerdo con la invención, en puntos de cría salvaje,
para proporcionar a los peces una estructura familiar para
proporción inicial contra depredadores. Después de un corto periodo
de tiempo, dichos soportes laminares de algas marinas pueden ser
retirados del lugar de cría, siendo utilizados nuevamente en
diferentes lugares de cría.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a
conocer un sistema que se puede adaptar económicamente y preparar
para diferentes aplicaciones. Por ejemplo, se puede favorecer el
crecimiento de organismos sobre tiras de material sintético, al
modificar selectivamente la estructura superficial y/o
proporcionando los nutrientes deseados en la estructura
superficial. Además, las bacterias deseadas se pueden implantar
selectivamente en la estructura con área superficial elevada, para
crear el efecto biológico deseado en el agua.
Otro objetivo de la invención consiste en reducir
la proporción de piensos artificiales en medios de cultivos
acuático. Estos alimentos artificiales pueden omitir importantes
cofactores que son críticos para la función inmune. La presente
invención puede ser utilizada para conseguir una dieta completa y
natural para especies acuáticas.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a
conocer un sistema económico y cómodo para retirar nutrientes no
deseados o excesivos del agua. En una realización preferente de la
invención, se llevan a cabo reacciones tanto aeróbicas como
facultativamente anaeróbicas, y simultaneamente con mucha proximidad
entre sí. La invención puede utilizar estructuras con elevada área
superficial, tales como materiales esponjosos de celdas abiertas,
material en forma de masas de fibras, material de fieltro, material
con punzonado de agujas y otras estructuras de elevada área
superficial.
Otro objetivo de la invención es dar a conocer un
sistema económico y cómodo para eliminación biológica de cromo,
zinc y otros metales tóxicos, y para formar complejos de dichos
metales para evitar su futura disponibilidad biológica.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a
conocer plantas artificiales con capacidad de movimiento libre y de
flotación (y otras estructuras flexibles) para acuarios. La
invención se refiere también a plantas artificiales y otras
estructuras para proporcionar un suministro continuo de alimento,
controlando la calidad del agua, proporcionando abrigo y/o para
aumentar la estética en acuarios. La invención se puede utilizar en
pequeños acuarios para aficionados y también en grandes acuarios de
zoológicos. Las plantas artificiales pueden tener desde unos pocos
centímetros hasta varios metros de longitud.
Otro objetivo de la invención consiste en dar a
conocer un método económico para la preparación de plantas
artificiales biológicamente activas para acuarios y similares.
Otras características, objetos y ventajas de la
invención quedarán evidentes de la siguiente descripción detallada
y de los dibujos ilustrativos de realizaciones preferentes de la
invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva de
soportes laminares de algas marinas sintéticas, realizados de
acuerdo con la presente invención.
La figura 2 es una vista desde un extremo de uno
de los soportes laminares de algas marinas sintéticas de la figura
1.
La figura 3 es una sección parcial de una tira
única del soporte laminar de algas marinas de la figura 2, según la
línea de corte (3-3).
La figura 4 es una vista en sección parcial,
parecida a la figura 3, de una tira para otro soporte laminar de
algas marinas sintéticas, construido de acuerdo con la
invención.
La figura 5 es una vista parcial, en sección,
igual que la figura 3, que muestra una tira para otro soporte
laminar de algas marinas sintéticas, construido de acuerdo con la
invención.
La figura 6 es una vista parcial, en sección,
igual que en la figura 3, que muestra una tira para otro soporte
laminar de algas marinas sintéticas, construido de acuerdo con la
invención.
La figura 7 es una vista en mayor escala de una
parte de la tira representada en la figura 6.
La figura 8 es una vista desde un extremo, igual
que la figura 2, mostrando estructuras con capacidad de flotación
para un soporte laminar de algas marinas, construido de acuerdo con
la invención.
La figura 9 es una vista en planta esquemática de
un sistema de acuicultura construido.
La figura 10 es una vista en planta, esquemática,
de otro sistema de acuicultura.
La figura 11 es una vista en planta, esquemática,
de otro sistema de acuicultura.
La figura 12 es una vista parcial, en sección,
igual que la figura 3, de una tira de otro soporte laminar de algas
marinas sintéticas, construido de acuerdo con la invención.
La figura 13 es una vista parcial en sección,
igual que la figura 3, de una tira para otro soporte laminar de
algas marinas sintéticas, construido de acuerdo con la
invención.
La figura 14 es una vista frontal, en sección, de
un acuario.
La figura 15 es una vista desde un extremo de una
planta artificial situada en un acuario.
Haciendo referencia continuación a los dibujos,
en los que se han designado iguales elementos con iguales numerales
de referencia, se ha mostrado, en la figura 1, una serie de soportes
laminares (10) de algas marinas sintéticas, construido de acuerdo
con la presente invención. Los soportes laminares (10) pueden ser
utilizados en aguas marinas, agua dulce y otros sistemas y medios
acuáticos. Cada uno de los soportes laminares (10) tiene una serie
de tiras o cintas (12) y una estructura flexible de anclaje (14)
para fijar dichas tiras (12) al fondo marino (16) (figura 2). Los
extremos superiores de las tiras (12) están suspendidos por
flotación en la zona fótica (18).
En la realización mostrada, cada uno de los
soportes laminares (10) está construido a base de una lámina única
de un material de capas múltiples, plegado sobre sí mismo y cosido
(puntos de costura -20-) para producir un tubo hueco (22). Dicho
elemento laminar puede ser plegado por su mitad para producir un
soporte laminar con juegos de tiras (12) a uno y otro lado. De
manera alternativa, el elemento laminar puede ser pegado con un
borde a efectos de tener solamente un conjunto de tiras (12). El
tubo (22) está situado en la base de la estructura laminar plegada.
El elemento laminar puede tener diez metros de longitud para formar
un soporte (10), que tiene diez metros de longitud, medido a lo
largo de la estructura de anclaje (14). El elemento laminar está
cortado perpendicularmente a su longitud a intervalos de dos
centímetros y medio, produciendo las tiras individuales (12).
La estructura de anclaje (14) está formada por
llenado del tubo (22) con un lastre (24). El lastre (24) puede ser
arena, rocas trituradas u otro material del que se disponga. El
lastre (24) proporciona suficiente flotación negativa para hundir
el soporte laminar (10). La estructura de anclaje integral (14) es
ventajosa por no requerir penetración en el fondo marino (16). Otra
ventaja es que la estructura flexible (14) permite el movimiento
fácil del soporte laminar (10) dentro de la masa de agua, depósito o
canal con la separación deseada, para hacer máxima la función de
abrigo o para su extracción a efectos de limpieza.
La longitud de las cintas (12) se puede
determinar de acuerdo con la profundidad de la zona fótica (18), en
el lugar de instalación. Si bien la zona (18) puede tener
profundidades de hasta 30 metros, una longitud típica de las cintas
sería de uno a cuatro metros. En la realización mostrada, las cintas
(12) tienen, cada una de ellas, 1,3 metros de longitud. Algunas de
las cintas pueden tener mayor longitud que otras para controlar el
efecto de sombra y los depredadores. Tal como se explica más
adelante de forma detallada, los soportes laminares (10) pueden
estar dispuestos en filas separadas a intervalos de aproximadamente
cinco a quince centímetros.
La anchura y rigidez de las cintas (12) afectan a
la transferencia en masa de nutrientes entre tiras adyacentes (12).
La anchura y rigidez de las cintas (12) afecta también la capacidad
del soporte laminar (10) para proporcionar un abrigo para las
especies acuáticas. La proporción preferente de altura a anchura
para cada una de las cintas (12) oscila entre 20:1 hasta 60:1. La
anchura de las cintas (12) puede estar comprendida entre uno y cinco
centímetros, preferentemente unos 2,5 centímetros. La rigidez de
cada una de las tiras (12) puede ser de 0,5 a 3,0 gramos por
centímetro medido por ASTM D5342. Al disponer material con capacidad
de flotación en toda la longitud de la cinta (12), incrementa la
rigidez de dicha cinta (12).
En la práctica, las cintas (12) se desplazan
independientemente entre sí en el agua, de forma ondulante. Este
movimiento ondulante ayuda a la transferencia en masa de nutrientes
hacia y desde las superficies de las cintas (12). Si bien la figura
2 muestra solamente dos cintas (12) a efectos de mayor claridad de
ilustración otras cintas (12) situadas por detrás de las cintas
mostradas serían también visibles en la práctica.
Haciendo referencia a continuación en la figura
3, en la realización que se ha mostrado, cada una de las cintas
(12) tiene una primera y segunda capas (30, 32). Las capas (30,32)
están fijadas de manera integral entre sí mediante un adhesivo
extrusionado adecuado (34). Otros materiales adhesivos u otros
medios de fijación pueden ser utilizados una vez del adhesivo
extrusionado (34), en caso deseado. La primera capa (30) proporciona
flotación. La segunda capa (32) proporciona una estructura con
elevada área superficial para conseguir un mayor crecimiento
acuático. Las capas (30,32) son, en general, coextensivas con la
tira (12). En otras palabras, cada una de las capas (30,32) se
extiende a lo largo y transversalmente de prácticamente toda la
longitud y anchura de la cinta (12).
En la realización mostrada, la primera capa (30)
está formada mediante espuma de polietileno de celdas cerradas con
un grosor aproximado de 2,2 milímetros.
En realizaciones alternativas, la espuma de
celdas cerradas de la primera capa (30) puede estar formada por
poliuretano, polipropileno u otro material adecuado. El material
esponjoso puede tener un peso específico comprendido entre 0,05 a
0,6 gramos por centímetro cúbico, más preferentemente en 0,15 a 0,2
gramos por centímetro cúbico, incluso más preferentemente unos 0,19
gramos por centímetro cúbico. Preferentemente, el conjunto de la
estructura de cinta compuesta (30),(32),(34) tiene un peso
específico comprendido en una gama de 0,15 a 0,25 gramos por
centímetro cúbico.
La segunda capa (32) está formada mediante un
elemento esponjoso de polietileno de celdas abiertas. El material
esponjoso de celdas abiertas tiene una estructura superficial de
poros abiertos reticulada, para soportar y fomentar de esta manera
el crecimiento biológico. El material de celdas abiertas proporciona
anclaje para organismos perifiticos. Para incrementar el
crecimiento de las algas, el tamaño de las celdas de la estructura
de poros abiertos debe ser preferentemente mayor de unas 20 micras y
menor de unas 2000 micras. En la realización que se ha mostrado la
segunda capa (32) tiene dimensiones de poros promedio de unas 200
micras.
El área superficial del material de celdas
abiertas para la segunda capa (32) puede ser como mínimo de unos
1,9 metros cuadrados por gramo, preferentemente superior a 20,0
metros cuadrados por gramo.
Preferentemente la segunda capa (32) es
suficientemente delgada para permitir transferencia de masa de
nutrientes a través de la estructura superficial. En la realización
que se ha mostrado, el grosor de la segunda capa (32) es
aproximadamente de 1,0+/-0,2 milímetros.
Preferentemente, la estructura sintética
(30),(32),(34) está formada por materiales que pueden ser
esterilizados por vapor o cloro sin sufrir daños.
Una cinta (40) para otro soporte laminar
sintético se ha mostrado en la figura 4. La cinta (40) tiene dos
segundas capas (32) que abrazan en sandwich una capa (30) con
capacidad de flotación. La cinta (40) proporciona un área
superficial incrementada para aumentar el crecimiento biológico. La
cinta (40) puede ser utilizada en soportes laminares tales como los
mostrados en las figuras 1 y 2.
En general, disponiendo solamente una única
segunda capa (32) por tira, tal como es el caso de la realización
de la figura 3, es ventajoso para impedir que una segunda capa
proyecte sombra sobre la otra. No obstante, en realizaciones
alternativas de la invención cada tira o cinta puede tener tres o
más capas, todas las cuales pueden ser coextensivas entre si.
Una tira (50) para otro soporte laminar sintético
se ha mostrado en la figura 5. La tira (50) tiene una segunda capa
(52) formada por una masa de fibras de poliéster extrusionado. El
material de dicha masa proporciona una superficie de anclaje para
conseguir un crecimiento biológico incrementado. A diferencia de la
segunda capa (52), la tira (50) que se ha mostrado en la figura 5,
es sustancialmente igual que la tira (12) mostrada en las figuras
1-3. La tira (50) puede ser utilizada en un soporte
laminar de algas marinas tal como se ha mostrado en las figuras 1 y
2, en lugar de la tira (12) de celdas abiertas o además de la misma.
De forma adicional, la masa de fibras de poliéster (52) puede
formar una estruc-
tura en sandwich sobre una capa de material (30) con capacidad de flotación, de la manera mostrada en la figura 4.
tura en sandwich sobre una capa de material (30) con capacidad de flotación, de la manera mostrada en la figura 4.
En la realización mostrada en la figura 5 la masa
de fibras de poliéster tiene un peso preferentemente en una gama de
15 a 100 gramos por metro cuadrado, proporcionando un área
superficial de 1 a 100 metros cuadrados por gramo, preferentemente
menos de 50 metros cuadrados por gramo. El diámetro de los
filamentos continuos utilizados para producir la estructura de
fibras tridimensional es compuesta de 5 a 50 micras. En la
realización que se ha mostrado el material de la masa de fibras es
un material de fibras de poliéster extrusionadas de marca SYNTECH
250, fabricada por Synthetic Industries, Inc, que consiste en una
masa de fibras de poliéster extrusionadas de 70 gramos por metro
cuadrado con un área superficial de 24 metros cuadrados por
gramo.
En una realización alternativa de la invención,
la segunda capa (52) puede estar constituida por fieltro denso. En
otra realización de la invención, la segunda capa (52) puede estar
constituida por un material de fibras extrusionadas con bastante
elevación. La presente invención no está limitada a las estructuras
de algas marinas específicamente mostradas y descritas en esta
descripción.
Una tira (60) para otra estructura de algas
marinas sintéticas se ha mostrado en la figura 6. La tira (60)
tiene una segunda capa (62) con una estructura superficial
microporosa. A diferencia de la segunda capa (62), la tira (60) que
se ha mostrado en la figura 6 es esencialmente la misma que la tira
(12) mostrada en las figuras 1-3. La tira (60)
puede ser utilizada en soportes laminares tales como el que se ha
mostrado en las figuras 1 y 2, en lugar de la tira (12) de celdas
abiertas o además de la misma. De forma alternativa, las capas
microporosas (62) pueden ser utilizadas en una estructura de
sandwich a ambos lados de un material (30) con capacidad de
flotación de la manera que se ha mostrado en la figura 4.
En la realización que se ha mostrado en la figura
6, la segunda capa (62) está compuesta preferentemente por poros
(64) (figura 7) que son demasiado pequeños para permitir el
crecimiento de especies de algas marinas perifíticas típicas. De
acuerdo con ello el crecimiento predominante dentro de los poros de
la capa (62) quedaría limitado a picoplancton que es
predominantemente de naturaleza bacteriana.
Al embeber nutrientes apropiados en los poros
(64) el crecimiento del picoplancton puede ser fomentado de manera
selectiva para las bacterias deseadas para objetivos específicos
tales como limpieza del medio ambiente. De este modo, se pueden
adaptar soportes laminares de algas marinas sintéticas para una o
varias utilizaciones específicas preseleccionando una estructura de
área superficial elevada según deseo y/o proporcionando nutrientes
seleccionados dentro de los poros (64) de la estructura con elevada
área superficial. En una realización alternativa de la invención se
pueden implantar bacterias seleccionadas en los poros (64) de la
estructura con elevada área superficial con o sin implantación de
nutrientes en la estructura porosa.
En una realización preferente de la invención se
puede utilizar un conjunto de cintas (60), cada una de ellas con
nutrientes seleccionados diferentes, para crear marismas
artificiales para la eliminación y formación de complejo de excesos
de nitrato y de compuestos fosforosos en los suministros de
agua.
Los poros muy pequeños (64) pueden ser producidos
por la adherencia de múltiples capas de partículas (66) (figura 6)
con elevada área superficial de tipo granular al material (30)
esponjoso de celdas cerradas. Las partículas granulares (66) pueden
tener un área superficial comprendida entre 50 y 600 metros
cuadrados por gramo. Las dimensiones de las partículas (66) pueden
estar comprendidas desde 20 a 200 micras. Las partículas (66)
pueden estar formadas por carbono, sílice, poliuretano, copolímeros
de estireno divinil benceno u otros materiales. El área superficial
y dimensiones de poro de las partículas (66) se pueden controlar por
técnicas conocidas durante la fabricación de las partículas (66).
La presente invención puede proporcionar cien veces o más el área
superficial disponible de las plantas naturales llevando a cabo
muchas de las otras funciones deseadas de las plantas de los
ambientes acuáticos, tales como proporcionar protección contra
depredadores.
Una tira (120) para otra estructura de algas
marinas se ha mostrado en la figura 12. La tira (120) tiene una
segunda capa (122) formada por material esponjoso de celdas abiertas
groseras o material de fibras extrosionadas de considerable altura.
La tira (120) tiene una tercera capa (124) formada por material
esponjoso de celdas abiertas o fieltro denso. Una capa (30) con
capacidad de flotación, que puede estar formada por material
esponjoso de celdas cerradas, está abrazada en forma de sandwich
entre las segunda y tercera capas (122) y (124). Las tres capas
(30), (122), (124) están laminadas de forma adhesiva entre si.
Preferentemente la tercera capa (124) es más gruesa que la segunda
capa (122).
Preferentemente la densidad de la tercera capa
(124) es como mínimo 1,5 onzas por yarda cuadrada aproximadamente.
Material de fieltro más ligero de 1,5 onzas por yarda cuadrada puede
permitir la perfusión adecuada para que el oxígeno atraviese la
tercera capa (124) hasta la superficie de la capa flotante (30),
incluso después de haber establecido una biopelícula, eliminando de
esta manera el potencial para crecimiento facultativo anaeróbico
cerca de la superficie de la capa flotante (30).
Una tira (130) para otra estructura de algas
marinas se ha mostrado en la figura 13. La cinta (130) tiene una
segunda capa (132) y una tercera capa (134). Una capa esponjosa de
celdas cerradas, con capacidad de flotación, (30) está situada
entre la segunda y tercera capas (132), (134). Las segunda y tercera
capas (132,134) están formadas por punzonado mediante agujas de
hilo (136) en vaivén a través de la capa flotante (30).
Preferentemente el grosor de la tercera capa (134) es superior al
grosor de la segunda capa (132). La tercera capa (134) puede tener
aproximadamente un grosor de 0,040 pulgadas. La segunda capa (132)
puede tener menos de unas 0,016 pulgadas de grosor. Además, la
permeabilidad y capacidad de difusión de la segunda capa (132) son
preferentemente superiores a las de la tercera capa (134).
En la realización que se ha mostrado, la capa
flotante (30) tiene un grosor aproximado de 0,095 pulgadas. El hilo
(136) para la segunda y tercera capas (132), (134) es de 5 denier
aproximadamente y proporciona una densidad general de unas 4 onzas
por yarda cuadrada. La distribución del hilo (136) entre la segunda
y tercera capas (132,134) es aproximadamente de 30% y 70%
respectivamente.
El grosor de la tercera capa (134) puede ser
aproximadamente de 0,042 pulgadas con una carga de 10 gramos por
centímetro cuadrado. El grosor de la segunda capa (132) es
preferentemente de unas 0,016 pulgadas. La permeabilidad de la
tercera capa (134) puede ser aproximadamente 0,23 darcy en la
superficie de la capa esponjosa (30). La permeabilidad de la
segunda capa (132) en la superficie de la capa esponjosa (30) es de
aproximadamente 31 darcy. Sin limitar el alcance de la invención,
el área superficial total de la estructura de algas marinas (130)
puede ser de 564 metros cuadrados por metro cuadrado de superficie
aproximadamente, considerando todos los poros en un valor de 40
angstroms.
Si bien la realización específica mostrada en la
figura 13 proporciona resultados ventajosos, la presente invención
no está limitada a las estructuras específicas descritas e
ilustradas en detalle en esta descripción.
Las estructuras de algas marinas mostradas en las
figuras 12 y 13 pueden ser utilizadas para favorecer las reacciones
aeróbica y anaeróbica facultativa simultáneamente con gran
proximidad entre si. En particular, la reducción aeróbica de
amoníaco puede tener lugar de manera muy rápida dentro de las
segundas capas (122), (132) cerca de la superficie de la capa
flotante (30), a condición de que las estructuras (120), (130) estén
situadas en agua con una carga de oxígeno disuelta de 2 a 12
miligramos por litro. La química de la reacción de reducción del
amoniaco es la siguiente.
NH^{+}{}_{4} +
O_{2} \rightarrow NH_{3}OH + O^{-} \xrightarrow{\textstyle{O_{2}}}
NH_{2}OH \rightarrow NO_{2} +
2H_{2}O
Al mismo tiempo, la reducción anaeróbica de
nitratos puede tener lugar dentro de las terceras capas (124),
(134) cerca de la superficie de la capa flotante (30). El análisis
de la superficie de peroxidasa ha demostrado que la reducción de
nitrato se puede limitar exclusivamente a zonas situadas
relativamente profundas dentro de las terceras capas más gruesas
(124), (134).
Así, por ejemplo, una capa (134) de fieltro
punzonado con agujas con una densidad mínima de 1,5 onzas
aproximadamente por yarda cuadrada y con el establecimiento de una
biopelícula y su capa detrítica se puede utilizar para impedir que
el oxígeno disuelto alcance la superficie de la capa flotante (30)
creando de esta manera suficientes condiciones anaeróbicas para
soportar el nitrobacter, gen primario involucrado en la reducción
nitrito/nitrato.
Además, la caracterización de la densidad de las
terceras capas (124),(134) por porisimetria demuestra que la
permeabilidad o difusibidad de las capas (124), (134) es otro medio
de describir su limitación en el transporte de oxígeno. Las
dimensiones de los poros en las capas (124) y (134) y el grosor
relativo de las capas (124) y (134) afectan en ambos casos la
permeabilidad.
Difusibidades menores de D_{AB} = 1 x 10^{-6}
centímetros cuadrados por segundo para agua en las terceras capas
(124), (134) en la superficie de la capa flotante (30) producen en
general tasas de transporte de masa de oxígeno, suficientemente
bajas, a través de las terceras capas (124), (134) para permitir que
se establezcan condiciones anaeróbicas. La adición de una capa
bacteriana de detritos dentro de las estructuras de poros, dentro
de las terceras capas (124), (134), reduce adicionalmente la
permeabilidad y por lo tanto reduce también la difusibidad.
Las segundas capas mucho más abiertas (122),
(132) permiten la transferencia de masa de oxígeno limitada
solamente por el gradiente de concentración del gas en el agua. La
utilización del oxígeno tiene lugar solamente en la digestión
aeróbica bacteriana de solutos transportados por difusión en el
agua, y las tasas de difusibidad de gases en fluidos son
típicamente un orden de magnitud más elevadas que las de solutos
inorgánicos (nitratos y nitritos).
Además, la capa de algas marinas perifíticas
asociadas íntimamente en la superficie externa de las segundas
capas (122), (132) produce oxígeno en presencia de la luz del sol,
incrementando por lo tanto el gradiente local para saturación de
oxígeno en las proximidades de las segundas capas (122) y (132).
El fenómeno de doble difusividad que se ha
explicado, controlado por la permeabilidad de las estructuras de
algas marinas (120), (130) permite que tengan lugar simultáneamente
procesos aneiróbicos y aeróbicos solamente con una separación de
unas micras. De esta manera, las estructuras de algas marinas
(120,130) tienen un comportamiento notablemente mejorado como
filtros biológicos. Con la presente invención, agua contaminada con
altos niveles de nitratos, nitritos y amoníaco puede ser tratada
por un único tipo de filtro con muy elevadas transferencias
másicas. Así, por ejemplo, la invención puede ser especialmente útil
en el tratamiento de desperdicios agrícolas en zonas húmedas
artificiales.
Las distancias de transferencia de masa muy
cortas asociadas con la utilización de películas delgadas y la
disponibilidad de altas concentraciones de oxígeno disuelto,
generadas por fotosíntesis en la comunidad de algas marinas
perifíticas, se combinan para convertir de manera muy rápida los
nutrientes inorgánicos solubles (nitratos, nitritos y amoníaco) en
tejido bilógico que puede ser utilizado como fuente alimenticia por
especies acuáticas tales como peces con aletas, crustáceos y
moluscos. Simultáneamente con esta producción de biomasa
pedifídica, la toxicidad reducida provocada por compuestos
inorgánicos solubles, particularmente amoníaco, permite densidades
de almacenamiento incrementadas para muchas especies que no toleran
el amoníaco, incluso a niveles moderados. Son ejemplos de especies
que se benefician específicamente de la eliminación del amoniaco
las gambas, perca, trucha y
salmón.
salmón.
Los materiales utilizados en las tiras (12),
(40), (50) (60), (120), (130) deben estar preferentemente compuestos
por polímeros que no segregan productos químicos peligrosos al
medio ambiente. Los materiales de las tiras (12), (40), (50), (60),
(120), (130) no se descomponen en el agua (incluso agua de mar) ni
por la luz del sol. Como consecuencia, los soportes laminares (10)
pueden ser utilizados durante largos periodos de tiempo, y pueden
ser limpiados y reutilizados en otros lugares. En caso deseado,
dichas cintas (12, 40, 50 60, 120, 130) pueden incluir una o varias
capas adicionales (no mostradas) o materiales para refuerzo,
conservación o protección de las propias cintas (12), (40), (50),
(60), (120), (130).
Haciendo referencia a continuación a la figura 8,
los soportes laminares (70) de algas marinas sintéticas pueden
tener cintas (72) con estructuras flotantes (74) fijadas en sus
extremos superiores. Las cintas (72) pueden ser iguales que las
cintas (12), (40), (50), (60), (120), (130) que se han descrito
anteriormente, en cuyo caso las cintas (72) tienen capacidad de
flotación y las estructuras flotantes (74) proporcionan capacidad
de flotación adicional. De manera alternativa, la cinta (72) pueden
quedar constituidas de manera completa o parcial a base de uno o
varios de los materiales con elevada área superficial (32), (52),
(62), (122), (124), (132), (134) que se han descrito anteriormente,
en cuyo caso las estructuras flotantes (74) proporcionan la
totalidad o la mayor parte de la capacidad de flotación requerida
para soportar las cintas (72).
Las estructuras flotantes (74) pueden ser
constituidas por material esponjoso de polietileno de celdas
abiertas u otro material flotante adecuado. Las estructuras
flotantes (74) pueden ser conectadas de manera adecuada por
adherencia, cosido o de otra forma a los extremos superiores de las
cintas (72). Los soportes laminares (70) pueden ser utilizados para
proporcionar aumento del crecimiento biológico y abrigo acuático,
igual que en las otras realizaciones que se han descrito.
Haciendo referencia a continuación a la figura 9,
los soportes laminares sintéticos (10), que se han mostrado en las
figuras 1 y 2, pueden estar dispuestos en forma de espirales u otros
contornos sustancialmente cerrados, para servir como abrigos o
corrales (100) para almejas, mejillones, ostras y otros moluscos.
Dichos corrales (100) pueden ser especialmente útiles para recoger
y alimentar el deshueve. Al hacer las espirales más o menos
próximas entre sí, se puede utilizar un soporte laminar (10) en
forma de un solo tramo para formar abrigos o corrales (100) que
tienen diferentes diámetros (104),(106), según deseo.
En funcionamiento, las almejas o vivalbos (no
mostrados) se pueden colocar en el centro (102) del abrigo o corral
(100). El deshueve (larvas) emigran radialmente hacia afuera desde
el centro (102) al empezar a desarrollar cáscaras. El deshueve en
crecimiento se fija a las cintas individuales (12) del elemento
laminar de soporte (10). Durante el ciclo de crecimiento, el
soporte laminar (10) atrae y fomenta la producción de alimento en
las proximidades inmediatas de los vivalbos juveniles en rápido
crecimiento.
Cuando las larvas se han posado, el soporte
laminar (10) puede ser dividido y distribuido a lugares de
maduración en los que vallas perimetrales o soportes laminares
perimetrales (10) impiden que los vivalbos puedan escapar. En una
realización de la invención, el contrapeso (24) puede ser obtenido
por vaciado del medio de anclaje flexible (14), y dichos medios de
anclaje (14) pueden ser hinchados para levantar el soporte laminar
(10) a la superficie.
De esta manera, con la presente invención, la
recuperación de las larvas y su crecimiento se pueden incrementar
de manera cómoda utilizando una única estructura móvil para
conseguir fuente de alimentos, abrigo contra los depredadores y
material de retención para cosechar las especies cultivadas.
Tal como se ha mostrado en la figura 10, los
soportes laminares sintéticos (10), construidos de acuerdo con la
presente invención, pueden ser dispuestos paralelamente entre sí y
de forma escalonada para adaptarse al crecimiento de los peces en
una amplia gama de tamaño. En las zonas (110), en las que todos los
soportes laminares (10) son adyacentes entre sí, se proporciona
sombra y máxima protección contra los depredadores para peces
jóvenes. En las zonas desplazadas o separadas (112), se prevé una
mayor área abierta (menos cubrición) para peces más grades. Además,
las zonas espaciadas (112) proporcionan exposición fotosintética
incrementada para aumentar la producción de alimento. Los soportes
laminares (10) pueden estar alineados este)oeste
(perpendicularmente al norte) para conseguir la máxima exposición
al sol de dichos soportes laminares (10) en la parte intermedia del
día. El fondo acuático puede ser un factor en la determinación de
las separaciones deseadas entre los soportes laminares (10).
La figura 11 muestra otra disposición, en planta
para los soportes laminares flexibles (10). Tal como se ha
mostrado, los extremos (118) de los soportes laminares (10) de algas
marinas sintéticas se pueden solapar, para formar áreas (128) de
protección de depredadores. En las zonas que no están solapadas, se
puede disponer de mayor insolación, proporcionando un crecimiento
perifítico incrementado. La magnitud lineal de solape de los
extremos (118) de los soportes laminares se puede determinar en
función de la cantidad de sombra y control de depredadores
deseados, las especies acuáticas objeto de cría y otros
parámetros.
En las figuras 9-11, los soportes
laminares (10) se han representado esquemáticamente por líneas
solamente a efectos de claridad de ilustración. En la práctica, la
acción ondulante de las cintas (12) en el agua provocaría que los
soportes laminares (10) tengan un perfil irregular y constantemente
cambiante según una vista en planta. Dependiendo de la cantidad de
movimiento del agua, las tiras (12) podrían ondular una por delante
de otra, deslizando entre sí, lo que podría incrementar la
transferencia de masa entre los soportes laminares (10) y entre las
cintas (12) y el agua.
120 soportes laminares (10) de algas marinas
sintéticas, separadas en cinco centímetros entre sí, y 60 tiras
(12) por fila se desplegaron en una serie de estanques de agua dulce
con una profundidad promedio de 130 centímetros. Se disponía de 30
soportes laminares de algas marinas por hectárea. La producción de
zooplancton en los estanques, en comparación con estanques de
control sin los soportes laminares sintéticos, fue de 7 a 20 veces
superior. Los peces de ojos saltones ("Walleye") criados en
los estanques con algas marinas fueron 18% más grandes que los
criados en los estanques de control dispuestos después de los 52
primeros días de crecimiento. La supervivencia no fue
estadísticamente distinta durante los primeros 52 días, entre la
distancia de control y estanques con 30 soportes laminares por
hectárea. No obstante, en el periodo de tiempo de 0 a 92 días, los
peces no solamente crecieron 31,8% más grande en peso, sino que la
supervivencia en los estanques con soportes laminares de algas
marinas fue de 80% con respecto a 64% en los estanques de control.
La combinación de estos dos factores (peso y supervivencia)
significó que la producción de biomasa general en los estanques con
30 soportes laminares por hectárea era 84% superior que el de los
estanques de control. Simultáneamente con este incremento de
producción, se consiguió un 78% de disminución de utilización de
fertilizantes, con el resultado de unos costes de producción
menores en 12%.
Se desplegaron lechos de algas marinas sintéticas
con la estructura de cintas combinadas, que se mostraron en la
figura 5, en estanques de agua dulce. Cada uno de los lechos tenía
400 tiras por soporte laminar (o filas de cintas). La separación
entre soportes laminares era de unos 7,5 centímetros. Las cintas
tenían una anchura aproximada de 2,5 centímetros y 100 centímetros
de longitud. Las percas de boca pequeña ("Smallmouth") criadas
en la estructura sintética mostraron 2,3 veces la supervivencia de
peces en estanques de control sin dicha estructura, y los peces
eran 43,5% más grandes en los estanques con lechos de algas marinas
sintéticas. La producción de zooplankton en los estanques con las
estructuras sintéticas fue de 12 veces la de los estanques de
control. La población eficaz de peces que podía ser soportada en un
estanque con la estructura sintética se pudo incrementar en
250%.
Se desplegó un lecho de algas marinas sintéticas
con la estructura de cintas combinadas que se ha mostrado en la
figura 6, en alineaciones de cintas con unos 2,5 centímetros de
ancho y 45 centímetros de longitud. Cada una de la alineaciones
contenía 24 tiras. Se disponía de 20 alineaciones de tiras por
lecho. La separación entre dichas tiras era de unos 5,0
centímetros. Las segundas capas de cada una de las tiras consistía
en recubrimientos granulares porosos, de sílice, con un tamaño
promedio de partículas de 40 micras, un área superficial de 360
metros cuadrados por gramo, y un tamaño promedio de poros de 80
angstroms. El lecho fue sumergido en 45 centímetros de agua.
Se bombeó agua de saneamiento simulada a través
del lecho sumergido con una velocidad lineal promedio de 30
milímetros por minuto. El agua estaba contaminada con nitrato (100
miligramos de nitrato por litro) y fosfato (5 miligramos de fosfato
por litro). Después de dejar 12 días para que se estableciera una
comunidad bacteriana, se observó que el 92% de los nitratos y el
76% de los fosfatos habían sido eliminados de la solución en una
base continua. En comparación con valores típicos de Tiempos de
Permanencia Hidráulica (HRT) en biofiltros convencionales de
esponja, el lecho de algas marinas sintéticas desplegado y utilizado
como zona húmeda artificial, era 90 veces más rápido que técnicas
de filtrado convencionales de igual HRT.
Se desplegó un lecho de algas marinas sintéticas
con la estructura de cintas combinadas mostradas en la figura 6, en
filas de tiras de 2,5 centímetros de ancho y 25 centímetros de
longitud aproximadamente. Cada una de las alineaciones contenía 24
cintas y se disponía de 48 alineaciones distintas por lecho. La
separación entre alineaciones es de unos 5 centímetros. La primera
capa de cada cinta consistía en una espuma de polietileno flotante
con un peso específico de 0,12 aproximadamente. La segunda capa de
cada tira consistía en un recubrimiento granular poroso de
partículas de sílice con dimensiones promedio de 60 micras, un área
superficial de 280 metros cuadrados por gramo y tamaño promedio de
poros de 120 micras.
El lecho fue sumergido en 25 centímetros de agua
y se bombeó una solución de baño electrolítico simulada a través
del lecho sumergido con una velocidad lineal promedio de 50
milímetros por minuto. El lecho se dejó en la solución conteniendo
un caldo nutriente convencional (Difco B3+hierro), 100 gramos de
tierra procedente de un área de drenaje ácido de mina y aire,
inyectado por difusión con una velocidad suficiente para mantener
un nivel de oxígeno disuelto superior a 10 gramos por litro. Después
de diez días, el baño fue drenado y se bombeó a través del lecho
una solución de baño efluente electrolítico simulado (pH3,0) con 100
partes por millón de cromo de valencia 6+ y 100 partes por millón
de zinc con valencia 2+, cuyo bombeo se realizó a través del lecho
a una velocidad lineal de 25 milímetros por minuto. Después de paso
de 185 litros (un volumen de lecho) a través de dicho lecho, el
efluente fue medido y los niveles residuales de cromo y zinc se
observó que eran de 1,1 partes por millón y 2,3 partes por millón,
respectivamente.
Para determinar la capacidad de carga del
sistema, se bombeó solución de baño electrolítico simulada a través
del sistema en lotes de 50 litros hasta que las concentraciones de
efluentes de metales pesados alcanzaron 5% del material
introducido. Las cargas de cromo y zinc alcanzaron 17.850 y 13.670
litros, respectivamente. En una base de recuperación de peso seco,
el crecimiento biológico sobre la superficie de las tiras se observó
que contenía entre 7,5% y 11% de metales pesados, en peso, formando
complejos de forma tal que excluía su disponibilidad biológica
posterior. Esto demostró una capacidad de concentración de 1100
veces.
Los metales inmovilizados asociados con el
proceso de bioacumulación pueden ser eliminados de las cintas
flexibles por intercambio ácido. De manera alternativa, los
soportes laminares de tela pueden ser quemados para recuperar las
especies de materiales tóxicos. En comparación con la tecnología de
intercambio iónico, la presente invención puede tener, como mínimo,
12 veces la capacidad de carga, 10 veces la velocidad de proceso, y
tiene capacidad de alterar el estado de valencia química del metal
para reducir su toxicidad biológica.
Después de extracción con ácido a pH 1,8
utilizando ácido fosfórico, el material de algas marinas sintéticas
fue resuspendido en el caldo inicial durante otros 12 días, y se
volvió a realizar el experimento. Después del período de equilibrio
y del paso del primer volumen de lecho de la mezcla de baño
electrolítico sintético con un flujo de 10 milímetros por minuto,
las concentraciones de efluente se observó que eran de 0,08 partes
por millón para el cromo 6+ y 0,13 partes por un millón para el
zinc.
Por lo tanto, se observó que la reutilización y
reacondicionamiento continuados del sistema de bioacumulación
incrementaban su rendimiento relativo y su capacidad. Se determinó
que la transferencia óptima de masa para la bioacumulación tenía
lugar a una velocidad lineal de 15 milímetros por minuto. Las
máximas capacidades de carga se relacionaron a la masa de
crecimiento biológico en la estructura microporosa de las tiras. La
mayor proporción de concentración alcanzada en estas pruebas fue de
1.870 a 1 con cromo. La mayor capacidad de carga conseguida
permitió la extracción de 2,15 gramos de cromo de estado de valencia
6+ sobre un único soporte de algas marinas sintéticas. El
crecimiento de la biomasa sobre el área superficial total del
soporte laminar durante cinco pruebas fue de 21,47 gramos de peso
seco con una carga de cromo de 2,278 gramos o 10,61%.
Estructuras de algas marinas, tales como las
mostradas en la figura 13, se dejaron madurar en piscinas para
peces durante dos meses para establecer biopelículas adecuadas sobre
las respectivas superficies. Las estructuras fueron desplegadas a
continuación en un depósito de 3 metros cúbicos con una proporción
de 10 metros cuadrados por metro cúbico de agua. El depósito fue
contaminado con amoníaco y nitrato sódico a una concentración de 5
miligramos por litro y 200 miligramos por litro, respectivamente.
Las estructuras eliminaron el 90% del amoníaco dentro de unas 6
horas, y aproximadamente 90% del nitrato fue eliminado dentro de un
período de 10,5 horas aproxima-
damente.
damente.
Haciendo referencia nuevamente a la figura 14, se
ha mostrado un acuario (150) construido de acuerdo con otra
realización de la presente invención. El acuario (150) tiene paredes
laterales convencionales (152), (154) y un fondo (156) que define
un espacio de forma general rectangular. Dicho espacio está lleno de
agua (158). El agua (158) puede ser dulce o agua salada. La parte
superior (160) del acuario (150) puede ser abierta. De manera
alternativa, se puede disponer una tapa (no mostrada). Se coloca
grava (162) (o arena) sobre el fondo (156). En caso deseado, la
grava (162) puede tener color ornamental. Las burbujas de aire (164)
flotan desde un generador de burbujas (no mostrado). Plantas
artificiales (166), (168) son ancladas en la grava (162). Las
plantas artificiales (166), (168) incluyen algas marinas
artificiales (166) y plantas artificiales de hojas (168). Los peces
(170) nadan en el agua (158) entre las plantas artificiales (166),
(168). También pueden vivir en el agua (158) peces con cáscara (no
mostrados).
El acuario (150) puede ser dimensionado para
animales domésticos y utilización casera. Por lo tanto, las paredes
laterales (152), (154( pueden tener, por ejemplo, de veinte a
sesenta centímetros de altura. Los peces (170( pueden ser peces
dorados ("goldfish") o pequeños peces tropicales. De manera
alternativa, el acuario (150) puede estar dimensionado para su
utilización en un zoológico o similar. Para esta escala grande, las
paredes laterales (152), (154) pueden tener varios metros de
altura, y los peces (170( pueden incluir mantas, tiburones y
similares.
El acuario (150) puede ser adaptado para
objetivos experimentales o de investigación, por ejemplo, para
estudiar los procesos biológicos y químicos en sistemas
acuáticos.
Las algas marinas artificiales (166) pueden estar
formadas por tiras (172). Las tiras (172) pueden adoptar forma de
soportes laminares individuales o pares de soportes laminares, tales
como los soportes laminares mostrados en la figura 1, pero
dimensionados para su acoplamiento en el acuario (150). En las
figuras 14 y 15, las tiras que se encontrarían por detrás de las
tiras correspondientes que se han mostrado (172), como parte del
mismo elemento laminar o soporte laminar, no se han mostrado a
efectos de claridad. La estructura del soporte laminar se ha
mostrado en la figura 1.
Las cintas (172) de algas marinas para el acuario
(150) pueden quedar constituidas por cualesquiera de las cintas
(12), (40), (50), (60), (120), (130), que se han explicado
anteriormente. Las dimensiones y características mecánicas de las
tiras (172) de algas marinas pueden ser iguales que las mostradas en
las figuras 1-13. En particular, las cintas de
algas marinas (172) pueden estar formadas, cada una de ellas, por
una capa flotante (30) adherida (-34-) o conectada de otra forma a
una estructura con elevada área superficial (32), 52), (62), (122),
(124), (132), (134). La estructura de elevada área superficial puede
ser utilizada para promover el crecimiento biológico en el acuario
(150). En una realización preferente, la estructura de elevada área
superficial está formada por poliolefinas.
Se puede utilizar un ancla (14) para impedir que
las tiras (172) floten hacia la superficie del agua (158). El ancla
(14) puede ser suficientemente flexible para doblarse fácilmente,
adoptando la posición deseada sobre el fondo del acuario. Por
ejemplo, el ancla (14) puede ser doblada en una forma de zigzag
repetitiva o de serpentina (tal como se ha mostrado, por ejemplo,
en la figura 1). De manera alternativa, el ancla (14) puede tener
forma curvada, y dicha ancla (14) puede rodear otros objetos del
agua.
El ancla (14) puede estar enterrada en la grava
(162). De manera alternativa, puede descansar sobre la superficie
de la grava (162) tal como se ha mostrado en la figura 5. El ancla
(14) debe adaptarse fácilmente a elevaciones y depresiones o valles
de la grava (162) del fondo del acuario (150).
Además, el ancla (14) no debe tener
preferentemente tendencia a volver a una orientación de línea recta.
Para aumentar la capacidad del ancla (14) a permanecer en una forma
deseada curvada o doblada, se puede colocar un alambre maleable,
tal como un alambre de cobre (15) (figura 15) dotado de
recubrimiento, dentro del lastre (24) del ancla (14). El alambre
(15) puede discurrir por toda la longitud o en una parte del ancla
(14). El alambre (15) puede estar recubierto para impedir
interacción entre el metal y el agua. De manera alternativa, el
contrapeso (24) puede quedar formado por granalla de bismuto. La
granalla proporcionará suficiente peso para mantener el ancla (14)
en la posición deseada en el acuario, sin tendencia a volver a una
posición no deseada.
Las formas de las tiras (172) pueden ser iguales
que las de las tiras (12), (40), (50), (60), (120), (130), que se
han explicado anteriormente. Las tiras (172) pueden ser preparadas
de forma económica en forma de hojas con anclas alargadas (14), tal
como las estructuras mostradas en las figuras 1, 14 y 15. Estas
simples formas largas y rectangulares pueden ser económicas de
fabricar. De manera alternativa, las tiras (172) pueden ser
recortadas y conformadas para adaptarse de manera más cercana a las
algas marinas acuáticas reales. Cualquiera de estos productos puede
ser utilizado económicamente en grandes acuarios, tales como los
utilizados en los zoológicos,y también en pequeños acuarios para
utilización doméstica. Para aumentar las características estéticas
para el acuario (150), las tiras individuales (172) pueden quedar
dispuestas separadamente o en pequeños grupos para adaptarse al
espacio disponible y para tener un mayor parecido a las algas
marinas reales.
Las tiras (172) pueden quedar previstas en
diferentes longitudes para adaptarse a las diferentes dimensiones
de acuarios (150). En caso deseado, las tiras (172) pueden quedar
dispuestas en longitudes mayores que lo que sería necesario para un
típico acuario de aficionado. El operador del acuario (150) cortaría
los extremos de las tiras (172) para conseguir las longitudes
deseadas.
Las algas marinas artificiales (166) pueden ser
utilizadas para proporcionar alimentos para los peces (170). Por lo
tanto, la presente invención puede ser utilizada para hacer más
fácil el trabajo en el acuario (150). Puede ser necesaria poca o
ninguna alimentación suplementaria por la parte superior (160) del
acuario (150). El alimento para los peces (170) se puede generar de
manera natural y se puede regenerar por las algas marinas
artificiales (166). La función de generación y regeneración de
alimentos se puede iniciar, en caso deseado, implantando o
incorporando nutrientes y/o bacterias en la estructura de elevada
área superficial de las algas marinas artificiales (166). Según un
aspecto de la invención, los nutrientes y/o bacterias se incorporan
en la estructura de elevada área superficial por la fabricación de
las algas marinas artificiales (166), antes de que dichas algas
marinas artificiales (166) sean embaladas para distribución y venta
a los consumidores.
En una realización preferente, las algas marinas
artificiales (166) tienen capacidad de flotación y son flexibles.
El peso específico de las algas marinas se debe encontrar próximo al
del agua del mar. Al disponer las algas marinas con una pequeña
capacidad de flotación, dichas algas marinas artificiales (166) se
ondulan suavemente en vaivén en el agua (158), de manera similar a
las algas marinas reales, proporcionando un interesante y atractivo
efecto visual. Las algas marinas (166) no deben tener,
preferentemente, una capacidad de flotación demasiado grande para
que queden dispuestas verticalmente fijas en el agua. La corriente
de agua para el desplazamiento de las algas artificiales (166) se
puede generar por las burbujas (164), o por una fuente de relleno
del agua (no mostrada). Las algas marinas artificiales de tipo
flexible (166) se pueden desplazar también por la misma acción de
nadar de los peces (170). El movimiento de las algas marinas
artificiales (166) en el agua (158) contribuye a una transferencia
másica de nutrientes y otros materiales entre las algas marinas
artificiales (166) y el agua (158).
Las algas marinas artificiales (166) pueden ser
económicas de fabricar. Se pueden producir fácilmente, por ejemplo,
a partir de hojas laminadas de materiales de partida. Las algas
marinas artificiales (166) no tienen que ser moldeadas
individualmente. Las algas marinas artificiales (166) pueden ser
fácilmente arrolladas o plegadas formando embalajes compactos para
su distribución y venta. Las algas marinas artificiales (166) pueden
tener color verde u otro, obteniendo el efecto decorativo
deseado.
Las algas marinas artificiales (166) pueden ser
utilizadas también para eliminar el exceso de nutrientes y/o
toxinas (tales como amoníaco, nitratos y fosfatos) del agua (158). A
este respecto, para controlar o mejorar la calidad del agua (158),
las tiras (172) de las algas marinas artificiales (166) pueden
llevar a cabo las mismas funciones biológicas y químicas que las
que se han dado a conocer anteriormente en relación con las figuras
1 a 13.
Las algas marinas artificiales (166) pueden
también proporcionar abrigo contra depredadores a los peces (170).
Las algas marinas artificiales (166) pueden mejorar asimismo el
aspecto estético general del acuario proporcionando pasos móviles y
obstáculos para que los peces (170) puedan nadar por los mismos y
alrededor de ellos.
Las plantas artificiales en forma de hojas (168)
pueden ser constituidas a base de los mismos materiales de las
tiras mostradas en las figuras 1-13. Las plantas en
forma de hojas artificiales (168) tienen tallos artificiales (180)
y hojas artificiales (182). Un ancla (184) puede ser dispuesta para
fijar la planta artificial con hojas (168) en el lugar deseado. Los
tallos artificiales (180) pueden ser formados o moldeados o
extrusionados en material plástico. Las hojas artificiales (182)
pueden ser formadas por las mismas capas de los materiales, que se
han explicado anteriormente, con capacidad de flotación y elevada
área superficial. Las estructuras de elevada área superficial sobre
las plantas de hojas artificiales (168) se pueden utilizar para
generar alimentos para los peces (170) y/o para controlar la
calidad del agua (158), del modo que se ha explicado anteriormente
con respecto a las algas marinas artificiales (166).
Además, las plantas artificiales (166), (168)
pueden formar una parte integral de un programa educativo sobre
biología y/o ecología de sistemas acuáticos. Se pueden proporcionar
materiales educativos impresos (no mostrados) en el mismo embalaje
de las plantas artificiales (166), (168) formando un conjunto o
juego. Los materiales educativos pueden explicar la forma en la que
las plantas artificiales (166), (168) interaccionan biológicamente
con los peces (170) y el agua (158). De esta manera, las plantas
artificiales (166), (168) pueden ser utilizadas para enseñar
conceptos tales como "cadena alimenticia", y las relaciones
entre la biología y la calidad del agua. El equipo educativo puede
ser complementado por equipos de prueba de muestras de agua para
determinar la calidad del agua, platillos Petri para el crecimiento
de cultivos bacterianos, y microscopios para observar los
microorganismos que crecen en las plantas artificiales (166), (168)
o en las proximidades de las mismas.
Las plantas artificiales (166), (168) pueden
estar formadas en materiales duraderos para mayor facilidad de
manipulación, envío, embalaje, limpieza y reutilización.
Las descripciones y dibujos anteriores son
solamente ilustrativos, en cuanto a realizaciones preferentes que
se pueden conseguir y que proporcionan los objetivos,
características y ventajas de la presente invención. No se pretende
que la invención quede limitada a las realizaciones mostradas y
descritas en detalle. Se tendrán que considerar parte de la
invención reivindicada las modificaciones que quedan incluidas
dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.
Claims (15)
1. Estructura (10) de algas marinas sintéticas
para proporcionar simultáneamente alimento, abrigo contra
depredadores, y fomento del crecimiento de especies biológicas, cuya
estructura de algas marinas sintéticas comprende:
una serie de tiras (12); y
una estructura de ancla (14) para el anclaje de
dichas cintas en el fondo acuático; y
en la que cada una de dichas cintas incluye: A)
una capa (30) con capacidad de flotación para provocar que la tira
se extienda hacia arriba en la zona fótica y B) una segunda capa
(32) estructurada para favorecer el crecimiento biológico,
comprendiendo dicha segunda capa una estructura con elevada área
superficial para favorecer el crecimiento biológico sobre dichas
cintas, y en la que dicha estructura de elevada área superficial de
dicha segunda capa tiene un área superficial superior o igual a un
metro cuadrado por gramo.
2. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 1, en la que dichas cintas están dispuestas en
alineaciones.
3. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 2, en la que dichas alineaciones están dispuestas
a intervalos.
4. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 2, en la que dichas alineaciones están separadas a
intervalos comprendidos aproximadamente entre cinco y quince
centímetros.
5. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 1, en la que dichas capas con capacidad de
flotación comprenden un material esponjoso de celdas cerradas, de
material plástico polímero.
6. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 5, en la que dicho material esponjoso de celdas
cerradas comprende polietileno.
7. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 5, en la que dicho material esponjoso de celdas
cerradas comprende poliuretano.
8. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 5, en la que dicho material esponjoso de celdas
cerradas comprende polipropileno.
9. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 5, en la que dichas segundas capas comprenden un
material plástico esponjoso, de celdas abiertas, con tamaños de
celdas comprendidas entre veinte y doscientas micras.
10. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 5, en la que dichas segundas capas comprenden un
material granular poroso adherido a dichas capas con capacidad de
flotación.
11. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 10, que comprende además nutrientes para aumentar
el crecimiento de algas marinas, estando situado por lo menos
algunos de dichos nutrientes dentro de dicho material poroso
granular.
12. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 10, que comprende además nutrientes para aumentar
el crecimiento bacteriano, estando situados por los menos algunos de
dichos nutrientes dentro de dicho material granular poroso.
13. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 10, que comprende además nutrientes para
incrementar el crecimiento de microorganismos para limpieza
medioambiental, estando situados por lo menos algunos de dichos
nutrientes dentro de dicho material poroso granular.
14. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 10, que comprende además microorganismos
implantados en la estructura con elevada área superficial.
15. Estructura de algas marinas sintéticas, según
la reivindicación 14, en la que dichos microorganismos comprenden
bacterias.
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