PT842132E - Materiais particulados flutuantes em agua contendo micronutrientes para fitoplancton - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "MATERIAIS PARTICULADOS FLUTUANTES EM ÁGUA CONTENDO MICRONUTRIENTES PARA FITOPLÂNCTON" f

Area da Invenção

Esta invenção relaciona-se com materiais contendo uma fonte de micronutriente sob a forma de partículas flutuantes. A invenção também relaciona-se com a preparação de tais materiais e seus usos para estimular o crescimento de fitoplâncton fotossintético em áreas dos oceanos deficientes em micronutriente ou outros corpos de água. \

Antecedentes Técnicos O ferro é conhecido por ser um micronutriente essencial para o crescimento fotossintético de fitoplâncton (algas) em águas globais, particularmente nos oceanos. Mais de um quinto dos oceanos do mundo têm a superfície das águas deficiente em ferro com pouco ou nenhum crescimento de algas apesar da presença de todos os outros nutrientes essenciais ao crescimento (Kolber et al. Nature 371. 145 (1994)). Estas regiões têm sido referidas como áreas de alto nitrato, baixa clorofila (High-Nitrate, Low-Chlorophyl, HNLC). Martin e outros sugeriram adicionar ferro aos ecossistemas destas áreas oceânicas a fim de encorajar o crescimento de fitoplâncton numa escala suficiente para afectar o nível de dióxido de carbono atmosférico, que por sua vez pode ser útil para ajudar a evitar o aquecimento global. A este respeito, ver, por exemplo, Martin, J. H. et al. Nature 371. 123(1994).

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Um importante procedimento experimental de "semeadura de ferro" levado a cabo em 1993 numa área equatorial do Oceano Pacífico actualmente destituída de algas mostrou que a adição de ferro produziu um crescimento de fitoplâncton imediato e dramático. O efeito, no entanto, foi de curta duração. Uma razão importante foi a rápida perda de ferro. A perda de ferro foi atribuída ao facto de o ferro ter afundado em águas mais profundas e/ ou à possível adsorsão de ferro por materiais orgânicos (Van Scoy, K. et al. New Scientist, p. 32 (3 de Dez. de 1994), Martin, J. H. et al. Nature 371. 123 (1994)). Foram detectados poucos efeitos sobre as concentrações de dióxido de carbono da superfície, presumivelmente por causa da natureza de curta duração do procedimento experimental (Watson, A. J. et al., Nature, 371. 143 (1994)).

Wells, M. L. et al., em Nature, 353. 248 (1991), revelam que a disponibilidade de ferro como um micronutriente para o crescimento de algas depende na sua labilidade química e/ ou facilidade de dissolução. Fontes naturais de ferro estão ffequentemente numa forma particulada refractária não confinada ou coloidal, não disponível para assimilação directa pelo fitoplâncton. Tais formas são eventualmente convertidas por meios naturais em formas biodispo-níveis, mas a um passo lento e imprevisível. Reacções químicas que levam muito tempo devem ocorrer antes deste ferro estar "biodisponível", isto é, convertido a uma forma que pode ser utilizada em fotossíntese. Um grande parte do ferro "natural" é perdida por sedimentação ou outros meios antes que tal conversão esteja completa. Johnson, K. S. et al., em Marine Chem. 46, 319 (1994), revelam que ferro em partículas ou colóides deve ser pelo menos parcialmente solubilizado para a biodisponibilidade sustentar o crescimento de fitoplâncton. Procedimentos experimentais em que a adição de ferro levou ao crescimento rápido, ainda que temporário, de algas empregaram sais ferrosos ou férricos solúveis tal como sulfato ferroso dissolvido em água do mar acidificada (Van Scoy et al., supra).

Apesar de a técnica anterior ter mostrado o impacte positivo sobre o crescimento fotossintético de nutrientes adicionados tal como o ferro, fontes de nutrientes foram fornecidas sob uma forma não flutuante. Fontes não flutuantes rapidamente afundaram e desapareceram dos locais de crescimento, após o que a fotossíntese declinou rapidamente. Altemativamente, a fim de imitar a fonte principal de ferro natural para áreas remotas dos oceanos do mundo, partículas de poeira atmosférica foram adicionadas como aerossóis. Tais fontes particuladas de ferro, ainda que principalmente de ferro refractário (não lábil), contribuíram para o crescimento de fitoplâncton fotossintético, como medido pela produção de clorofila. A este respeito ver K. S. Johnson et al., supra. Foi descoberto que a redução fotoquímica contribuiu para a biodisponibilidade do ferro particulado. É um objectivo da presente invenção fornecer artificialmente micronutrientes ao fitoplâncton numa base mais contínua e sustentada. Composições flutuantes em água ou sobrenadantes contendo crescimento fotossintético de micronutrientes tais como ferro permanecerão por mais tempo em águas de superfície, e deste modo podem aumentar a disponibilidade de ferro nutriente para processos fotossintéticos. Materiais flutuantes contendo uma fonte de um ou mais nutrientes elementares, em especial ferro, sobre a superfície de corpos de água deficientes em tais micronutrientes elementares ou perto desta, irão estimular e manter o crescimento efectivo de fitoplâncton fotossintético por um período de tempo sustentado.

Sumário da Invenção A presente invenção fornece uma composição flutuante em água que fornece uma fonte sustentada de micronutriente para crescimento de fitoplâncton fotossintético. Tal composição pode também compreender um -4-

substrato particulado flutuante em água, quimicamente inerte, relativamente insolúvel em água para sustentar a fonte de micronutriente.

As presentes composições ou materiais flutuantes em água, contendo uma fonte de micronutriente podem adequadamente ser na forma de uma dispersão aquosa, na forma de partículas secas, que fluem livremente, ou numa forma equivalente. As composições podem, opcionalmente, compreender ainda agentes solúveis em água que temporariamente selam a fonte de micronutriente em partículas e/ ou fornecem libertação lenta da fonte de micronutriente a partir do substrato de sustentação para dentro do corpo de água circundante. A invenção também fornece um processo para preparar composições flutuantes em água contendo uma fonte de micronutriente, compreendendo o referido processo misturar e impregnar um material de substrato, compreendendo partículas flutuantes em água, quimicamente inertes, relativamente insolúveis em água, com uma solução aquosa ou dispersão de um ou mais compostos que são uma fonte de pelo menos um micronutriente de fitoplâncton fotossintético. A invenção também fornece um processo para aumentar a biomassa de plâncton oceânico e/ ou diminuir o dióxido de carbono atmosférico, pela aplicação de composições contendo uma fonte de micronutriente a corpos de água doce ou salgada, por exemplo, lagos, baías, golfos, ou oceanos. No caso de áreas muito grandes de oceanos, por exemplo, no Pacífico equatorial, no Atlântico Norte, ou nas regiões do Arctico ou Antárctico, o efeito sobre a redução do dióxido de carbono atmosférico pode ser significativo. A invenção, por conseguinte, pode fornecer um modo de combater a elevação de dióxido de carbono antropogénico na atmosfera, que caso contrário pode contribuir para o aquecimento global, exactamente como no passado, uma diminuição no dióxido de carbono atmosférico levou ao aparecimento das idades do gelo. -5-

O material particulado de acordo com a presente invenção pode ser aplicado à superfície de um corpo de água como uma dispersão líquida, ou o material pode ser primeiramente seco e aplicado ao referido corpo de água como partículas que fluem livremente. Opcionalmente, um ou mais agentes solúveis em água que temporariamente selam os compostos de fonte de micronutriente e/ ou promovem sua aderência durável ao substrato ou sua lenta libertação dentro do oceano, podem ser adicionados a uma solução contendo micronutrientes ou dispersão antes de misturar com o substrato. Altemativamente, tais agentes podem ser aplicados ao produto particulado depois de secar.

Um outro objectivo desta invenção é fornecer composições flutuantes em água, contendo uma fonte de micronutriente consistindo em materiais de baixo custo e abundantes que não terão impacte ambiental negativo no uso proposto.

Ainda outro objectivo da invenção é estimular o crescimento de plâncton em corpos de água, a fím de aumentar a sua biomassa por razões ambientais e/ ou para aumentar a sua colheita de alimentos de água do mar ou água doce para consumo humano.

Ainda outro objectivo da invenção é estimular o crescimento fotossintético numa escala suficientemente grande a fim de provocar uma redução no dióxido de carbono atmosférico.

Detalhes da Invenção A presente invenção fornece uma fonte de micronutrientes para o crescimento fotossintético. A fonte de micronutriente está contida num material -6- flutuante em água que permite que os micronutrientes sejam utilizados de modo mais gradual e completo na fotossíntese. A composição da presente invenção é exposta a partir daqui na Reivindicação 1; os processos da presente invenção são expostos a partir daqui nas Reivindicações 15, 17 e 23. Formas de realização preferidas são expostas na Reivindicações subordinadas.

Mais especificamente, a invenção fornece uma composição flutuante em água, feita artificialmente compreendendo uma fonte de micronutriente para o crescimento do fitoplâncton fotossintético. De preferência, a composição compreende ainda um substrato particulado flutuante em água, quimicamente inerte, relativamente insolúvel em água a fim de sustentar a fonte de micronutriente. A fonte de micronutriente é um composto ou mistura de compostos que está numa forma que é ou biodisponível ou que prontamente se toma biodisponível sob condições ambientais que prevalecem durante o uso. A principal finalidade das composições flutuantes da invenção é facilitar um fornecimento eficaz e contínuo de uma fonte de micronutriente fotossintético nas proximidades do interface ar/ água de um corpo de água. A ênfase da presente invenção está no Ferro (Fe) como micronutriente, de que existe uma necessidade clara nas principais partes dos oceanos do mundo. No entanto, será entendido que outras fontes de nutrientes elementares essenciais tais como cobalto, manganês e zinco (Martin et al. Deep Sea Res., 36, 666-667 (1989)) poderiam, de forma semelhante, ser arrastadas, sós ou em combinação com outros micronutrientes, em composições flutuantes em água.

Por "flutuante em água" deve entender-se a capacidade de flutuar sobre a água por um período de tempo substancial. Tais materiais normalmente o terão uma densidade de menos do que 1000 kg/ m na caso de água doce e uma -7-

densidade de menos do que 1030 kg/ m3 no caso de água do mar.

Pelo termo "micronutriente" ou micronutriente elementar" deve entender-se um elemento que é essencial em quantidades ínfimas para o crescimento do fitoplâncton. Por exemplo, o ferro (Fe) desempenha um papel crucial na bioenergética do metabolismo do carbono e do nitrogénio e é necessário para a síntese da clorofila e para a redução de nitrato. Outros micronutrientes incluem Co, Mn, e Zn. O cobalto, por exemplo, é necessário para a síntese da vitamina B12 e o manganês é essencial para a activação de enzimas. O nutriente preferido, no entanto, é o ferro, quer só, quer em combinação com outros micronutrientes. No caso de corpos de água relativamente mais pequenos, tais como lagos e baías, pode também ser desejável incluir nutrientes de fitoplâncton tais como fosfatos ou nitratos nos materiais ou nas composições da presente invenção.

Por "fonte de micronutriente" deve entender-se um ou mais metais de compostos destes que fornecem um ou mais micronutrientes elementares essenciais para o crescimento do fitoplâncton, tanto numa forma biodisponível como numa forma que seja conversível a uma forma biodisponível durante o uso.

Por "biodisponível" deve entender-se numa forma que é utilizada no processo do crescimento fotossintético pelo fitoplâncton.

Pelo termo "relativamente insolúvel", no que se refere a um substrato, deve entender-se que o substrato permanece insolúvel a maior parte do tempo durante o tempo que este liberta seus micronutrientes. O substrato pode eventualmente decompor-se e/ ou dissolver-se durante um período de tempo mais longo, por exemplo, como resultado de exposição ao sol e a químicos que são naturalmente ocorrentes. -8-

Pelo termo "substrato" deve entender-se o material flutuante do qual a composição reivindicada é feita na ausência da fonte de micronutriente.

As presentes composições flutuantes em água podem ser preparadas de vários modos, muitos dos quais serão evidentes para aqueles que são especialistas na matéria em vista dos exemplos aqui apresentados. O requerente enfatiza que os seguintes detalhes do processo e exemplos são destinados a ser apenas ilustrativos e não limitadores do âmbito da invenção. O procedimento preferido para preparar os presentes materiais é misturar um material de substrato particulado flutuante em água, quimicamente inerte, relativamente insolúvel em água com uma solução ou dispersão aquosa de um ou mais compostos que são uma fonte de pelo menos um nutriente para crescimento de fitoplâncton, a fim de fornecer uma dispersão aquosa de partículas, em que uma fonte de micronutriente é suportada no substrato das partículas flutuantes em água. A dispersão aquosa de partículas da invenção pode ser aplicada "tal e qual" à superfície de um corpo de água, ou estas podem ser secas e aplicadas à água como partículas que fluem livremente. Opcionalmente, um ou mais agentes solúveis em água que selam compostos de fonte de micronutriente e/ ou promovem a aderência durável de compostos de fonte de micronutriente ao substrato e/ ou provocam uma libertação lenta dos compostos de fonte de micronutriente podem ser adicionados à solução ou dispersão contendo fonte de micronutriente antes da mistura com um substrato, ou podem ser aplicados ao produto particulado depois da secagem.

Os substratos flutuantes em água e insolúveis em água são mate- -9-

riais de baixo custo, abundantes, quimicamente inertes tais como materiais de espuma polimérica finamente divididos, cinza muito fina, (de utensílios domésticos de queima de carvão) e materiais derivados destes, partículas ocas de vidro, materiais celulósicos de plantas, ou outras fontes de baixo custo de partículas flutuantes em água. Pelo termo "vidro" deve entender-se um sólido amorfo, rígido e inorgânico, que pode ser translúcido ou não. Seria desejável produzir quantidades comerciais do produto de acordo com a presente invenção em lotes comerciais ou quantidades de pelo menos uma tonelada métrica. Para regular áreas oceânicas, a quantidade total de material usado seria, é claro, muito grande e forneceria biodisponibilidade de ferro para uma área de muitas milhas quadradas. As partículas de acordo com a invenção podem ser dispersas sobre um corpo de água, por exemplo, libertando-as ou soprando-as a partir de uma embarcação ou de um avião de carga. J. H. Martin estimou, em Discover, p. 55 - 61 (Abril de 1991), que

A se cerca de 300.000 toneladas métricas (3 x 10 kg) de ferro fossem dispersas sobre o oceano circundando o Continente Antárctico durante uma estação de crescimento de 6 meses, o fitoplâncton resultante converteria 2 x 10 kg de carbono derivado de cerca de 7,4 x 1012 kg de dióxido de carbono atmosférico em matéria orgânica nova. Isto é cerca de um terço do volume de CO2 gerado anualmente por todas as fontes automotivas e usinas eléctricas do mundo inteiro. Deste modo, por meio da presente invenção, é possível melhorar de forma significativa, senão cancelar completamente, os níveis correntes de dióxido de carbono introduzidos pelo homem na atmosfera.

Materiais de espuma polimérica flutuante em água adequados incluem, mas não se limitam a estes, espumas feitas de poliestireno, poliuretano, poliéster, álcool polivinílico, ureia/formaldeído, poli(lactídeos) e outros semelhantes. Estes materiais de espuma devem ser finamente divididos para cobrir -10- ^ uma área de superfície maior e para uma subsequente degradação mais rápida durante o uso.

Um micronutriente preferido, como indicado acima, é o ferro. Fontes adequadas de ferro incluem, mas não se limitam a estes, compostos férricos ou ferrosos abundantes, de baixo custo, tais como ferro elementar, sulfato ferroso, sulfato de amónio ferroso, sulfato férrico, cloreto ferroso, cloreto férrico, nitrato férrico, nitrato ferroso, óxidos de ferro, hidróxidos de ferro, subóxidos de ferro tais como oxicloretos e óxidos de metal mistos contendo ferro tais como fosfatos de ferro, silicatos, aluminatos, aluminossilicatos, e titanatos. É preferido o ferro na forma de Fe (III) e em particular espécies hidroxi de Fe (III).

Agentes solúveis em água adequados para melhorar a aderência dos compostos de nutrientes aos substratos flutuantes em água incluem, mas não se limitam a estes, polímeros orgânicos solúveis em água tais como álcool poli(vi-nílico), ácido poli(acrílico), ácido poli(metacrílico), metilcelulose, hidroxime-tilcelulose, poli(N-vinil pirrolidonas), poli(acrilamida), poli(metacrilamida), óxido de poli(etileno), gelatina, gomas naturais; e polímeros inorgânicos solúveis em água tais como poli(silicatos) de sódio. Gomas naturais incluem gomas mucilaginosas derivadas de guar, ágar ágar, alfarroba e carragenina.

Uma dispersão aquosa de partículas contendo uma fonte de micronutriente pode ser seca, de preferência ao ar, a elevadas temperaturas, por exemplo entre cerca de 20° e 130° C ou mais elevadas.

Será reconhecido que, na prática do presente processo, os componentes das composições flutuantes em água podem ser adicionados em ordens diferentes. Opcionalmente, um promotor de aderência solúvel em água pode ser adicionado ao substrato flutuante em água antes, durante ou depois da - 11 - l/Msf <~2Λ^τ~' mistura com um ou mais compostos de fonte de micronutriente. O requerente descobriu, no entanto, que a impregnação de substratos flutuantes em água com compostos de fonte de micronutriente ocorre mais eficazmente quando os materiais são adicionados na ordem aqui descrita. Como mostrado no Exemplo 3 abaixo, por exemplo, mais ferro foi aderido ao substrato quando o substrato e a solução micronutriente foram profundamente misturados depois da adição de um promotor de aderência do que quando a solução de micronutriente foi adicionada depois da mistura de substrato e promotor de aderência. Os processos que envolvem uma ordem de adição alternativa, embora menos preferidos, estão mesmo assim, dento do âmbito desta invenção.

Numa forma de realização preferida do processo para preparar material de acordo com a presente invenção, o substrato é misturado e impregnado com uma solução de compostos de fonte de micronutriente, seguindo-se a adição de uma solução aquosa de base tal como hidróxido de sódio ou, de preferência, polissilicato de sódio, que precipita o ferro sobre o substrato ou dentro deste. Este procedimento aumenta a quantidade de compostos de ferro que aderem de forma durável ao substrato e são sustentados por ele. Promotores de aderência solúveis em água também podem ser incluídos na solução de base. Os polissilicatos de sódio são preferidos porque servem tanto como uma base quanto como promotor de aderência. Nota-se que composições contendo ferro preparadas de fresco podem escurecer em cor devido aos processos oxidativos, em particular quando são empregues compostos ferrosos. Tais processos oxidativos, no entanto, não afectam a eficácia da invenção de modo adverso.

As partículas de acordo com a presente invenção têm adequadamente uma dimensão mais longa média na gama de cerca de 0,001 mm a 100 mm, contanto que quando a dimensão mais longa média é maior do que 10 mm, a maior secção transversal média perpendicular ao comprimento não pode ser mais - 12- do que 10 % da dimensão mais longa média. (Esta condição é equivalente a dizer que a proporção média do aspecto deve ser maior do que 10, em que a proporção do aspecto é definida como o comprimento, isto é, a dimensão mais longa, dividida pela maior dimensão transversal perpendicular ao comprimento). A condição é dirigida a partículas quando na forma de fibras, incluindo na forma de fitas e semelhantes a fios. Materiais de fibras adequados incluem, por exemplo, relva e polímeros extrudidos.

Numa forma de realização da invenção, as partículas têm uma dimensão mais longa na gama de cerca de 0,001 mm (1 micrometro) a 10 mm, de preferência de cerca de 0,1 a 5 mm. Tais partículas, incluindo pós, podem ter várias formas, por exemplo, esférico, esferoidal, panqueca, rectangular, quadrado, cilíndrico, cónico, e formas irregulares.

Os limites inferior e superior para a concentração de micronutrientes em composições de acordo com a invenção podem variar dependendo do corpo de água específico, a época do ano, e o resultado desejado. Será entendido que as necessidades de micronutrientes para fotossíntese são extremamente pequenas. As composições irão normalmente compreender pelo menos cerca de 0,01 % em peso de micronutriente elementar, de preferência pelo menos cerca de 1 %, mais preferencialmente pelo menos cerca de 10 %. Um limite superior prático pode ser tão alto como cerca de 90 % em peso.

Apenas níveis nanomolares (IO'9 M) de ferro biodisponível precisam de ser fornecidos, por exemplo, nas regiões HNLC do Pacífico equatorial. Foi estimado (K. S. Johnson et al. Marine Chemistry 46, 319, 331 (1994)) que as necessidades biológicas de ferro no Pacífico equatorial, com base em vários factores, incluindo a proporção de Fe : C de plâncton oceânico, é de 0,2 pmol Fe Γ1 h'1. Uma taxa de provisão de 0,01 pmol de Fe Γ1 h'1 seria, por conseguinte, - 13 -

provavelmente insuficiente para o crescimento desejado ou óptimo, ao passo que uma taxa de provisão de 25 pmol Γ1 h'1 ou mais nos 10 metros superiores do oceano Pacífico equatorial provavelmente estariam bem para além das necessidades biológicas. As necessidades mínimas e óptimas podem diferir em outras áreas, por exemplo, no Antárctico. Em todo o caso, composições particuladas da presente invenção podem prover tipicamente, durante um extenso período de tempo, ferro biodisponível bem para além das necessidades do crescimento biológico sobre um área alvo. Uma área relativamente grande de oceano pode praticamente ser provida com suficientes micronutrientes por meio da presente invenção. A fonte de micronutriente é libertada durante um período de tempo sustentado, a fim de prover as necessidades para o crescimento biológico, em média, por pelo menos uma semana, mais preferencialmente pelo menos um mês, e o mais preferencialmente por vários meses até cerca de um ano ou mais. O uso de substrato flutuante em água é preferido. Também foi descoberto, no entanto, que compostos de fonte de micronutriente, por exemplo, compostos de ferro, podem ser convertidos em partículas flutuantes em água sem o emprego de um substrato flutuante em água separado (ver Exemplos IA, 6). Por exemplo, um ou mais compostos de ferro particulado podem ser misturados e revestidos ou encapsulados com um selante tal como solução aquosa de polissilicato de sódio (ou uma mistura de polissilicato ou hidróxico básico ou carbonato com um polímero solúvel em água), seguindo-se a secagem. Um exemplo de hidróxido é o hidróxido de sódio. Exemplos de carbonatos incluem carbonato de sódio ou carbonato de cálcio. Altemativamente (como no Exemplo 6), uma mistura aquosa de compostos de ferro e polissilicato, opcionalmente também contendo um carbonato alcalino, carbonato alcalino-terroso, ou bicarbonato alcalino, depois de secar pará remover a maior parte da água, pode - 14- Ι/ίΛη ser convertida em partículas flutuantes por aquecimento a alta temperatura (por exemplo, com um maçarico de Mekker). A composição da presente invenção é útil para promover o crescimento fotossintético de uma larga variedade de fitoplâncton, incluindo, mas não se limitando a diatomáceas, cocolitoforídeos, coanoflagelados, pico-euca-riotas, cianobactérias, proclorófitas, e dinoflagelados autotrópicos, por exemplo, Synechocystis, Dunaliella tertiolecta, Synechococcus, Shperocalyptra papillifera, Emiliana huxleyi, Nitzschia sp., Chaetoceros atlanticus, Meringosphaera mediterrânea, para mencionar apenas algumas. O aumento do crescimento de fitoplâncton pode, por sua vez, contribuir para o crescimento de outras biomassas ao longo da cadeia alimentar. Por exemplo, o fitoplâncton sustenta vastos grupos de crustáceo do Antárctico e outras criaturas marinhas que são alimento para vários peixes, bem como focas, pinguins, e baleias.

Os exemplos a seguir são ilustrativos da invenção, mas de modo algum limitativos desta. Os dados apresentados nas Tabelas 1 e 2 aqui abaixo mostram que as composições particuladas flutuantes em água, portadoras de micronutrientes da invenção são estimulantes eficazes do crescimento do fitoplâncton fotossintético tanto em ambientes de água doce como de água do mar durante períodos de dias, e que as composições não têm efeitos prejudiciais no crescimento de meios normais contendo ferro.

Procedimento Geral para Testar a Eficácia de Composições Flutuantes Contendo Ferro como Fontes de Micronutrientes A cianobactéria de água doce, Synechocystis PCC6803 (da colecção de culturas de cianobactérias do Instituto Pasteur, Paris, França) e da alga marinha verde (água do mar) Dunaliella tertiolecta foram desenvolvidas em seus respectivos meios de crescimento BG-11 e água do mar artificial (ASW, - 15-

Artificial Sea Water), descrita aqui abaixo, com excepção do facto de que ambos os meios eram destituídos de ferro. As colónias foram diluídas em série até que estas estivessem claramente a crescer mais lentamente do que as suas correspondentes em meio de crescimento normal BG-11 e ASW contendo ferro nutriente. As células com falta de ferro foram então usadas para inocular tanto o meio desprovido de ferro como o normal, contendo ferro, como descrito abaixo. Ambos os conjuntos de meio inoculado foram depois expostos à composições flutuantes em água e impregnadas de ferro da invenção, e estudadas em comparação com controles que não foram expostos às referidas composições. Várias composições da invenção foram colocadas em tubos (100 mm x 11,5 mm de diâmetro interno) a um peso na gama de 0,1 - 1,0 mg e inoculadas com culturas sem ferro ou normais, nutridas com ferro, preparadas como descrito acima, a um volume total de 2,5 ml. Os tubos eram de vidro (Synechocystis) ou de plástico (Dunaliella). As células foram desenvolvidas colocando os tubos numa roda giratória a fim de permitir a mistura e aeração das culturas, e foram iluminadas de maneira uniforme por luz fluorescente a 10-20 w/mZ. Os tubos foram mantidos a 30° C e as taxas de crescimento foram medidas por densidade óptica a 730 nm. BG11 Líquido Um meio de crescimento em água doce enriquecido preparado de acordo com R. Rippka et al. J. Gen. Microbiol., 111. 1 (1979): ácido N-tris(hidroximetil)metil-2-aminoetanossulfónico 1M-KOH, pH 8,2, 5 ml; BG-FPC*, 10 ml citrato de amónio férrico, 6 mg (de que foram removidos os meios deficientes em ferro) carbonato de sódio, 20 mg; mono-hidrogenofosfato de potássio, 30,5 mg; água, até o total de 1 L. - 16- l/Lfaj

Autoclave durante 45 minutos; forma-se um precipitado que é re-suspenso por agitação. Quando um suplemento de nutriente é necessário, são adicionados 5 ml/ L de uma solução 1M de glicose. *BG-FPC:

NaN03, 149,58 g/1;

MgS04.7H20, 7,49 g/1;

CaCl2.2H20, 3,60 g/1; Ácido cítrico, 0,60 g/1;

NaEDTA pH 8,0, 0,25M, 1,12 ml; ou EDTA pH 7,5, 0,2 M, 1,40 ml;

Vestígios de Minerais (límpido)**, 100 ml; H20 até 1 litro; **Vestígios de minerais: H3BO3, 2,8 g/1;

MnCl2.4H20, 1,81 g/1;

ZnS04.7H20, 0,222 g/1;

Na2Mo04.2H20, 0,390 g/1;

CuS04.5H20, 0,079 g/1;

Co(N03)2.6H20m 0,0494 g/1; H20, até 1 litro. Água do Mar Artificial. A seguinte composição de água do mar artificial (Artificial Sea Water, ASW) foi preparada de acordo com Goldman et al., Limnol. & Oceanogr., 23, 695 (1978); McLachlan, Can J. Microbiol., 10, 769 (1964)

NaCl, 23,4 g; - 17- [/ίΛη

MgS04.7H20,4,9 g; CaCl2.2H20,1,11 g; KBr, 0,2 g; KC1,0,75 g; MgCl2.6H20,4,1 g; H3BO3, 0,0124 g; NaN03, 0,0075 g;

Mistura de Vitaminas1, 4 ml de estoque secundário Tris-(hidroximetil)aminometano, 1 ml de solução de estoque2 Vestígios de metais3 (nenhum ferro), 1 ml de solução de estoque

NaH2P04.H20, 5 g Ácido selenioso, 1 ml de solução de 10 μΜ Água destilada até 1 litro 1

Mistura de Vitaminas:

Estoque primário:

Biotina (dissolvido em 1 gota/ mg de 0,1 N NaOH), 10 mg em 10 ml de água destilada Bi2, 10 mg em 10 ml de água destilada Estoque secundário: 1 ml cada um dos estoques primários de biotina e BJ2 900 ml de água destilada Tiamina HC1. 200 mg Água destilada até 1 litro 2

Solução de estoque de Tris-(hidroximetil)aminometano Tris-(hidroximetil)aminometano, 50 g; 10 M de HC1 20-30 ml; ajustar o pH para 7,1 - 7,3; 3 Água destilada até 200 ml - 18- l/Uuj ***Vestígios de metais:

CuS04.5H20, 980 mg ZnS04.7H20, 2,2 g CoC12.6H20, 1,0 g MnCl2.4H20, 18,0 g Na2Mo04.2H20, 630 mg Água destilada até 100 ml

Para água do mar artificial contendo ferro, 4 ml de uma solução de estoque contendo 0,186 g de Na2 EDTA e 0,135 g de FeCl3.6H20 por litro foram incluídos na composição de água do mar artificial.

Nos exemplos, as percentagens são em peso e as temperaturas em graus Celcius excepto quando indicado de outro modo. EXEMPLO 1 IA. Uma solução de 5 g de cloreto ferroso (FeCl2.4H20) em 25 ml de água contendo 2,5 g de Elvanol® 50 - 42 álcool poli(vinílico) da DuPont foi acrescentada a uma solução de 10 g de polissilicato de sódio (Na20.2,6Si02; NaOH a 14 %, Si02 a 27 %) em 20 ml de água. Foi obtido um precipitado verde escuro que lentamente se tomou negro por oxidação. Depois de 5 horas, algumas partículas do precipitado foram secas. Quando as partículas secas foram re-introduzidas na água, flutuaram, e as partículas permaneceram intactas depois de flutuar em água calma durante mais de um mês. Este procedimento experimental mostra que uma substância flutuante separada não é essencial. No entanto, o rendimento de partículas flutuantes nas quais a fonte de micronutriente é originariamente incorporada no substrato é pequena em comparação com as quantidades de substratos particulados que são disponíveis separadamente para uso na presente invenção. 19 l/Uuj 1Β. O Exemplo IA foi repetido excepto pelo facto de que 0,4 g de partículas de vidro oco (esferas de ECCO®; Emerson & Cumming, Inc., Tipo TF-15) foram colocadas na solução inicial de cloreto ferroso/ álcool poli(vinílico). Depois da adição da solução de polissilicato de sódio, como acima, um precipitado semelhante foi obtido, uma grande parte do qual aderiu às partículas de vidro flutuantes. Depois de secas, as partículas revestidas de cor escura flutuaram em água e mantiveram a integridade depois de pelo menos um mês sobre a água.

Quando o Exemplo 1B foi repetido excepto pelo facto do álcool poli(vinil ico) ter sido eliminado, as partículas oxidadas, secas permaneceram flutuantes mas lentamente desintegraram-se na água. EXEMPLO 2 2A. Cinco ml de uma solução consistindo em 15 g de FeS04.7H20 e 75 ml de 2 % em peso de ácido poli(acrílico) aquoso (peso mol. 2.000.000) em 75 ml de água foram misturados vigorosamente com uma suspensão de 5 ml de partículas de vidro oco ECCO® em 20 ml de polissilicato de sódio aquoso a 20 % (Na20.2,6Si02; NaOH a 14 %, Si02 a 27 %). Os compostos contendo ferro precipitaram, e uma grande parte aderiu à partículas de vidro. O precipitado era inicialmente verde escuro, tonando-se lentamente negro devido à oxidação. Depois de uma pausa de 5 min, a mistura foi diluída até 118 ml num frasco redondo. Essencialmente, todos os sólidos flutuaram; apenas um vestígio de sólidos se depositou. O frasco foi colocado em rolos rotativos e rolado a 2 revoluções/ segundo durante 30 horas. Os compostos de ferro altamente corados permaneceram a flutuar mesmo ao fim de uma semana de rotação, com apenas um vestígio de sedimento. -20- -20-

2Β. O Exemplo 2A foi repetido excepto pelo facto da solução de ácido poli(acrílico) ter sido substituída por uma solução aquosa de metil celulose a 1 %. Foi obtido um precipitado muito finamente dividido que aderiu amplamente às partículas de vidro flutuantes. No entanto, quando a mistura foi rolada durante 30 horas como descrito no Exemplo 2A, os compostos de ferro insolúveis foram libertados das partículas de vidro flutuantes e depositaram-se no fundo do frasco. Isto ilustra a separação controlável de compostos de ferro das partículas de vidro flutuantes. 2C. Quando quer o ácido poli(acrílico) do Exemplo 2A quer a metil celulose do Exemplo 2B foram omitidos, a maior parte dos sólidos contendo ferro depositou-se no fundo do frasco. As partículas de vidro estavam manchadas da cor amarelo esverdeado, indicando que alguns dos compostos de ferro ainda estavam aderidas a estas. 2D. O Exemplo 2A foi repetido excepto pelo facto de que o ácido poli(acrílico) foi substituído por 10 % em peso de uma solução aquosa de Elvanol® 50 - 42 de álcool poli(vinílico) e as partículas de vidro oco foram adicionadas directamente (sem solução de polissilicato de sódio) à mistura de sulfato ferroso/ álcool poli(vinílico). Os compostos de ferro precipitaram, e uma grande parte do precipitado restante aderiu às partículas de vidro. Depois de agitação, foi adicionada uma solução de polissilicato de sódio a 20 %. A maior parte dos compostos de ferro permaneceu ligada às partículas flutuantes, mas uma quantidade significativa de material não flutuante contendo ferro estava presente como sedimento. Depois de rolar em água num frasco redondo durante um dia, seguido de uma pausa de um mês, aproximadamente a mesma quantidade de material contendo ferro permaneceu ligado às partículas flutuantes. -21 -

EXEMPLO 3

Este exemplo ilustra como a ordem pela qual os ingrediente são misturados afecta a capacidade de flutuar de compostos precipitados contendo ferro. 3A. Uma suspensão de 10 ml de partículas de vidro oco (PQ Extendospheres®, de cinza muito fina) em 20 ml de água e 5 ml de 0,84 M de cloreto férrico aquoso foi agitada num frasco redondo e deixada envelhecer por 5 min. Depois, 3 ml de solução de polissilicato de sódio (Na20.2,6Si02; NaOH a 14 %, Si02 a 27 %) foram adicionados, e a mistura foi agitada e diluída com água até 100 ml. Depois de uma hora, todos os sólidos flutuavam, os compostos de ferro precipitados permaneceram ligados às esferas de vidro flutuantes. 3B. Uma suspensão de 10 ml de partículas de vidro oco (PQ Extendospheres®) em 20 ml de água e 3 ml de solução de polissilicato de sódio (Na20.2,6Si02; NaOH a 14 %, Si02 a 27 %) foi agitada num frasco redondo e envelhecida durante 5 min. Foram então adicionados cinco ml de 0,84 M de solução de cloreto férrico aquoso e a mistura foi agitada e diluída com água até 100 ml. Ao fim de uma hora, uma grande porção dos compostos precipitados contendo ferro sedimentou-se no fundo. A maior parta das partículas ocas flutuantes estava livre de compostos de ferro.

Os mesmos resultados foram obtidos quando esferas ECCO® foram (S) substituídas por partículas Extendospheres . EXEMPLO 4

Este exemplo ilustra o uso de uma espuma polimérica para tomar os compostos de ferro capazes de flutuar. Uma vez que o polímero é concebido para degradar por oxidação quando exposto à luz e ao ar a taxa de degradação será aumentada usando partículas de espuma mais pequenas com uma área de superfície maior.

Material de empacotamento de espuma de poliestireno (na forma de amendoim) foi reduzido a uma partícula do tamanho de cerca de 1 - 5 mm num misturador de alimentos. As partículas inicialmente eram repelentes à água mas ficaram molhadas quando agitadas com água. Estas permaneceram flutuantes em água e insolúveis. 4A. Partículas de espuma de poliestireno, preparadas como acima, foram agitadas com uma solução de cloreto férrico a 10 % em água até que as partículas estivessem revestidas com a solução. Depois de secas a 90° C em ar, as partículas revestidas eram de cor castanha escura e flutuavam. Sais de ferro solúvel foram lentamente libertadas das partículas de espuma flutuante. Acredita-se que a cor castanha é devida à formação de oxicloretos férricos, alguns dos quais são parcialmente solúveis, e à hidrólise gradual dos oxicloretos em óxido férrico insolúvel. É esperada a ocorrência da degradação fotooxidativa de longo prazo do polímero e a libertação gradual dos óxidos de ferro nas superfícies da água. 4B. O procedimento experimental de 4A foi repetido excepto pelo facto de que as partículas de poliestireno revestidas de ferro foram tratadas com hidróxido de sódio aquoso a 5 % depois de secas para rapidamente converter os oxicloretos férricos em óxido férrico com aumentada coloração castanha escura. As partículas eram capazes de flutuar, com excepção de uma pequena quantidade de sedimento de óxido férrico castanho. -23- l/iMj 4C. O procedimento experimental 4B foi repetido excepto pelo facto de que o hidróxido de sódio foi substituído por polissilicato de sódio (Na20.2,6Si02; NaOH a 14 %, Si02 a 27 %). As partículas de espuma flutuantes tomaram-se castanhas escuras e estava presente uma quantidade mínima de sedimento de ferro e sílica. 4D. O procedimento experimental 4A foi repetido excepto pelo facto de que o poliestireno foi substituído por partículas de PQ Extendospheres® (partículas de vidro oco). Foi usada uma quantidade apenas suficiente de solução de cloreto férrico aquoso a 10 % a fim de humedecer as partículas, que foram então secas a 110° C. Algumas das partículas revestidas de (cloreto de ferro) fundiram-se mas foram facilmente separadas por suave fricção. As partículas revestidas flutuaram sobre a água e mantiveram a maior parte do seu revestimento; e apenas se precipitou um vestígio de ferro.

Quando tratadas com hidróxido de sódio como no procedimento experimental 4B, as esferas permaneceram revestidas com compostos de ferro precipitados, mas a quantidade de sedimento de ferro precipitado e separado aumentou. Um resultado semelhante foi obtido usando polissilicato de sódio em vez de hidróxido de sódio. EXEMPLO 5

Neste exemplo, as partículas de espuma de poliestireno tinham os seus poros cheios com óxido férrico em pó e, excepto no procedimento experimental 5A, estavam revestidas com um promotor de aderência. 5A. Dez ml de água, 0,2 g de espuma de poliestireno em pó e 1 g de pó de óxido férrico foram misturados e o excesso de água foi removido. A mistura -24- (4Λη foi seca a 60° C. Uma parte da mistura seca foi re-misturada com água e agitada. Uma grande parte do óxido férrico vermelho depositou-se como sedimento, mas as partículas de polímero poroso flutuantes e de cor vermelha, retiveram uma quantidade substancial de óxido férrico. 5B. O procedimento experimental 5A foi repetido excepto pelo facto de que a água inicial também continha 1 g de solução de polissilicato de sódio (NaOH a 14 %, Si02 a 27 %; Na20.2,6Si02). Parte do óxido férrico vermelho sedimentou-se, parte ficou ligada às partículas de espuma de poliestireno como em 5A, mas, neste caso, uma parte do óxido férrico também foi disperso na fase líquida. 5C. O procedimento experimental 5B foi repetido excepto pelo facto de que o polissilicato de sódio foi substituído por álcool poli(vinílico) (5 ml de água, 5 ml de Elvanol® 50 - 42 a 5 %). Os resultados foram semelhantes ao procedimento experimental 4B, no sentido em que o óxido férrico estava presente nas partículas de espuma, dispersas no líquido e no sedimento. 5D. O procedimento experimental 5B foi repetido excepto pelo facto de que álcool poli(vinílico) também foi adicionado (5 ml de água, 5 ml de Elvanol® 50 - 42 a 5 %) bem como polissilicato de sódio. Os resultados foram muito semelhantes aos do procedimento experimental 5C. 5E. Material flutuante de cada um dos procedimentos experimentais acima foi colocado em frascos redondos individuais e foi acrescentada água. Os quatro frascos foram então colocados em rolos e rolados durante 22 horas. Depois da rotação, as partículas de espuma em cada um dos frascos tinham-se desintegrado parcialmente e tinham libertado algum óxido férrico o qual se tinha -25- dispersado na fase aquosa. No houve mais nenhuma alteração depois de repousar durante um mês. EXEMPLO 6

Neste exemplo, uma mistura sólida de polissilicato de sódio e óxido férrico foi convertida numa composição de vidro de baixa densidade, particulada e capaz de flutuar. 20 g de pó de óxido férrico (vermelho, anidro, da Fischer Scientific) e 150 g de silicato de sódio (Aldrich; Na20.2,6Si02, em água) foram misturados num misturador de alimentos até ser obtida um dispersão uniforme. A dispersão foi vertida num prato de cristalização e seca num forno a 120° C. Durante a secagem, uma pele siliciosa dura, semelhante a borracha formou-se inicialmente à volta de cada partícula; as partículas converteram-se então gradualmente em partículas duras e vermelho escuro semelhantes ao vidro. Quando uma porção foi aquecida com um maçarico Mekker, pequenas partículas se fundiram e formaram partículas frágeis, ocas, de baixa densidade que flutuaram em água e lentamente libertaram partículas de óxido férrico. Depois de repousar durante uma semana na presença de água sem agitação, muitas partículas contendo ferro permaneceram flutuando, algum óxido de ferro tinha sedimentado, e outro material contendo ferro foi disperso na água, como se saponificado. O aquecimento da mistura seca numa chama mais quente de propano/ oxigénio causou mais fusão e eventual perda das partículas ocas; e também foi observada alguma redução de óxido férrico. -26-

<~2AÀé^ EXEMPLQ 7

Neste Exemplo, uma espuma de poliuretano capaz de flutuar foi usada para fazer uma composição particulada, capaz de flutuar, de baixa densidade contendo óxido férrico. O óxido férrico (2 g) foi moído até dar uma suspensão uniforme em 2 ml (2,55 g) da glicerina/ resina usada para fabricar espuma de poliuretano INSTAPAK™ vulgarmente usada em embalagens para transporte de objectos frágeis. Esta suspensão uniforme foi rapidamente misturada durante 40 segundos à temperatura ambiente com 2 ml (2,44 g) do isocianato polimérico (difenilmetil isocianato) usado no sistema INSTAPAK™. A mistura formou uma estrutura quebradiça, porosa, vermelha. 7A. No Teste A, um pedaço do tamanho de um cubo de aproximadamente 1 cm da espuma de óxido férrico/ poliuretano foi colocado em água quiescente num frasco à temperatura ambiente. O pedaço lentamente assentou na água até apenas flutuar. Depois de uma semana, apenas umas poucas partículas vermelhas tinha se separado e afundado até o fundo do frasco. A maior parte da amostra de espuma permaneceu flutuante. 7B. No Teste B, o procedimento do Teste A foi seguido excepto pelo facto de que a água e vários pedaços de 1 cm de composto de óxido férrico/ poliuretano terem sido colocados numa garrafa de 4 onças de gargalo estreito que foi selada e colocada sobre rolos giratórios para rodar durante uma semana à temperatura ambiente. Apenas algumas pequenas partículas se separaram e cerca de dois terços destas afundaram. Isto mostrou que, em água agitada, o composto poroso lentamente liberta pequenas partículas de óxido férrico que irão fornecer ferro biodisponível para fotossíntese. 2?_ Ι/ΐΆη <:ΊλΑ^· 7C. No Teste C, parte da espuma original de óxido férrico/ poliuretano foi moída num misturador de alimentos até se tomar pó, e o pó foi colocado em água. Inicialmente, a maior parte das partículas de pó flutuaram, mas ao fim de 3 horas, as partículas mais pequenas tinham afundado. Depois de uma semana, cerca de 2/3 das partículas tinham afundado. EXEMPLO 8

Neste Exemplo, uma espuma de poliuretano contendo ferro capaz de flutuar foi preparada como no Exemplo 7, excepto pelo facto de que o óxido férrico foi substituído por cloreto férrico (FeCl2.4H20; 1 g). Depois de os ingredientes terem sido misturados, uma espuma muito densa desenvolveu-se lentamente de um dia para o outro. A espuma flutuou sobre água e iões de ferro foram lentamente lixiviados para dentro da água. Depois de 4 dias, a espuma permaneceu a flutuar e era de cor amarela, indicando a presença continuada de ferro na espuma. A espuma deve ser dividida em partículas antes do uso. EXEMPLO 9

Este exemplo ilustra a preparação e uso de uma composição de espuma de poliuretano capaz de flutuar contendo fosfato férrico para estimular o crescimento fotossintético em água do mar e água doce deficientes em ferro.

Uma solução de 0,5 M de fosfato de trisódio (Na3P04) foi preparada dissolvendo 13,4 g (0,05 mole) de fosfato de hidrogénio de dissódio (Na2HP04.7H20) em 70 ml de água, adicionando depois à solução 2,0 g (0,05 mole) de hidróxido de sódio, seguindo-se a diluição com água até 100 ml. - 28- Ι/ίΑη

Quarenta ml da solução de fosfato de trisódio foram misturados com 40 ml de uma solução aquosa de 0,5 M de cloreto férrico. A mistura foi agitada e o fosfato férrido precipitado foi filtrado, lavado com água, metanol e, finalmente, cloreto de metileno. Rendimento: 2,86 g (92 %) de FeP04 como um pó amarelo pálido. Pó de fosfato férrico (1,5 g) foi misturado com 3,2 g do componente B glicerina/ resina de espuma de poliuretano IN ST AP AK™ 40 W (da Complete Packaging, Inc.) num almofariz e moído até se tomar uma pasta. Três g do componente de isocianato C dos ingredientes de espuma foram adicionados ao almofariz e misturados rapidamente com a mão do almofariz. Ao fim de 3 min., uma espuma seca de poro aberto, amarela pálida ocupando cerca de 150 ml tinha se formado. A espuma (31-F) pesava 7,5 g e descobriu-se que continha cerca de 20 % de FeP04.

Um g de 31-F foi triturado num misturador, depois agitado com água desionizada durante 1 dia. A espuma foi filtrada, depois re-suspensa em água e deixada repousar por 5 dias com agitação ocasional. Uma pequena quantidade de matéria sólida depositou-se. O material flutuante foi cuidadosamente removido e armazenado húmido (31-W) até ser testado como fonte de micronutriente.

As composições de espuma flutuantes em água 31-F e 31-W foram testadas como fontes de micronutrientes para crescimento fotossintético tanto em água do mar artificial como em meio de água BG-11, de acordo com o procedimento geral descrito acima. Os resultados são dados na Tabela 1 para o crescimento de Synechocystis em BG-11 e na Tabela 2 para Dunaliella em água do mar artificial. Os resultados mostram que com ambos os organismos fotossintéticos, as células no meio destituído de ferro cresceram mais lentamente do que aquelas em meio suplementado com ferro. Ao fim de 3 dias, a densidade das células era cerca de cinco vezes maior no caso das Synechocystis em BG-11 contendo as composições 31-F e 31-W em comparação com Synechocystis em BG-11 não contendo qualquer suplemento de ferro. Ao fim de 3 dias, a densidade das células era cerca de quatro vezes maior no caso das Dunaliella em água do mar artificial contendo as composições de espuma 31-F e 31-W em comparação com Dunaliella em água do mar artificial não contendo qualquer suplemento de ferro. Quando o meio destituído de ferro foi semeado com 31-F e 31-W, o crescimento das células acelerou-se até o ponto em que se aproximou do meio normal suplementado com ferro, isto é, ao fim de 3 dias de crescimento, a densidade das células era 3-4 vezes maior do que o controle destituído de ferro. EXEMPLO 10

Partículas de espuma de poliestireno (1,2 g) foram colocadas num prato de vidro e foi adicionada solução de cloreto férrico aquoso a 10 % em peso em pequenas quantidades até que as partículas de espuma estivessem húmidas. O prato foi coberto de forma solta com folha de alumínio e seco a 90° C durante 3 dias. A composição de espuma seca continha 2,0 g de composto de ferro, considerando-se ser na sua maior parte oxicloreto férrico. A composição de espuma particulada foi suspensa em água por 1 dia, filtrada, lavada com água, depois posta de molho em água doce por 5 dias. O material flutuante foi recolhido e seco. As partículas variaram em cor desde quase brancas (partículas grandes) até castanhas (partículas mais pequenas, 32-A). A composição 32-A foi testada como uma fonte de micronutriente para crescimento fotossintético tanto em meio de água do mar como de água -30- Uuj doce, de acordo com o procedimento geral descrito acima. Os resultados são dados na Tabela 1 relativamente ao crescimento de Synechocystis em BG-11 e na Tabela 2 relativamente a Dunaliella em água do mar artificial. Os resultados mostram que com ambos os organismos fotossiiitéticos, as células no meio suplementado com ferro cresceram mais rapidamente do que aquelas em meio destituído de ferro. Ao fim de 3 dias, a densidade das células era 4 - 5 vezes maior na presença da composição de espuma 32-A do que em meio destituído de ferro, como no Exemplo 9. EXEMPLO 11

Esferas de vidro oco (PQ Extendospheres™, de cinza muito fina) foram impregnadas com oxicloreto férrico misturando 5 g das esferas, 1 g de cloreto férrico e 10 ml de água. A mistura foi aquecida até 140° C em ar num forno durante 1 hora, depois arrefecida. Foi adicionada água (200 ml) e a suspensão foi deixada em repouso de um dia para o outro. Uma camada superior foi decantada. O restante foi filtrado, suspenso em água durante 2 h, filtrado e seco. O produto recuperado pesava 4 g. O produto (36) passou por uma tela de malha 60. Vistas sob microscópio as esferas estavam todas revestidas com um depósito vermelho; estavam presentes alguns conglomerados de 2 ou 3 esferas. A composição 36 foi testada como uma fonte de micronutriente flutuante em água junto com os produtos dos Exemplos 9 e 10 para crescimento fotossintético tanto em meio de água do mar como em água doce, de acordo com o procedimento geral descrito acima. Os resultados são dados na Tabela 1 relativamente ao crescimento de Synechocystis em BG-11 e na Tabela 2 relativamente a Dunaliella em água do mar artificial. Os resultados mostram que com ambos os organismos fotossintéticos, as células no meio suplementado com -31- l/lUj ferro cresceram mais rapidamente do que aquelas em meio destituído de ferro. Ao fim de 3 dias, a densidade das células era de 4 - 5 vezes maior na presença de composição de espuma 32-A do que em meio destituído de ferro, como nos Exemplos 9 e 10. TABELA 1

Crescimento de Synechocystis PCC6803 em Meio BG-11

Amostra Descrição Densidade Óptica (730 nm)

Oh 21,25 h 46,67h 73,5 h 0 E 0,104 0,21 0,34 0,45 1 E + 0,1 mg de 31 -W 0,104 0,22 0,35 0,53 2 E + 0,1 mg de 31 - F 0,103 0,22 0,33 0,58 3 E + 0,1 mg de 32 - A 0,105 0,21 0,42 0,82 4 E + 0,1 mg de 36 0,106 0,23 0,66 1,25 5 E + 1,0 mg de 31 -W 0,104 0,21 0,33 0,56 6 E+ 1,0 mg de 31 -F 0,106 0,31 0,59 1,88 7 E + 1,0 mg de 32 - A 0,105 0,26 0,61 1,49 8 E+ 1,0 mg de 36 0,105 0,33 1,01 2,05 9 G 0,107 0,40 1,18 2,54 10 G + 0,1 mg de 31 -W 0,109 0,39 1,20 2,63 11 G + 0,1 mg de 31 -F 0,107 0,41 Ul 2,41 12 G + 0,1 mg de 32 - A 0,108 0,41 1,07 2,39 13 G + 0,1 mg de 36 0,109 0,39 1,16 2,51 14 G+ 1,0 mg de 31 -W 0,107 0,42 1,11 2,39 15 G + 1,0 mg de 31 - F 0,110 0,41 1,13 2,47 16 G + 1,0 mg de 32 - A 0,110 0,40 0,98 2,48 17 G + 1,0 mg de 36 0,111 0,41 1,18 2,80 18 H 0,112 0,61 1,44 2,94 Células desenvolvidas na ausência de Fe e inoculadas num meio destituído de Fe; Células desenvolvidas na ausência de Fe mas inoculadas num meio normal, contendo Fe; H = Células desenvolvidas na presença de quantidades normais de Fe e inoculadas num meio normal, contendo Fe. -32- TABELA 2 f

Crescimento de Dunaliella tertiolecta em Agua do Mar Artificial

Amostra Descrição Densidade Óptica (730 nm)

Oh 21,25 h 46,67 h 73,5 h 0 E 0,125 0,216 0,285 0,340 1 E + 0,1 mg de 31 -W 0,114 0,247 0,725 1,05 2 E + 0,1 mg de 31 -F 0,118 0,243 0,616 1,12 3 E + 0,1 mg de 32 - A 0,118 0,228 0,402 0,62 4 E + 0,1 mg de 36 0,121 0,270 0,616 1,09 5 E+ 1,0 mg de 31 -W 0,111 0,234 0,558 1,10 6 E + 1,0 mg de 31 - F 0,122 0,206 0,60 1,14 7 E + 1,0 mg de 32 - A 0,116 0,202 0,484 0,975 8 E + 1,0 mg de 36 0,116 0,232 0,436 1,10 9 G 0,128 0,254 0,636 1,38 10 G + 0,1 mg de 31-W 0,093 0,238 0,628 1,2 11 G + 0,1 mg de 31 -F 0,117 0,240 0,605 1,2 12 G + 0,1 mg de 32 - A 0,112 0,234 0,60 1,2 13 G + 0,1 mg de 36 0,122 0,277 0,508 1,0 14 G + 1,0 mg de 31 - W 0,10 0,178 0,432 0,935 15 G + 1,0 mg de 31 -F 0,116 0,116 0,314 0,86 16 G + 1,0 mg de 32 - A 0,107 0,164 0,374 0,795 17 G + 1,0 mg de 36 0,113 0,234 0,574 1,14 18 H 0,089 0,245 0,632 1,2 E = Células desenvolvidas na ausência de Fe e inoculadas num meio destituído de Fe; G = Células desenvolvidas na ausência de Fe mas inoculadas num meio normal, contendo Fe; H = Células desenvolvidas na presença de quantidades normais de Fe e inoculadas num meio normal, contendo Fe.

Lisboa, 9 de Novembro de 2000

Agente Oficial da Propriedade Industrial

RUA VfCTOR CORDON. 14 1200 LISBOA

Claims (26)

1. - 1 - REIVINDICAÇÕES 1. Uma composição compreendendo partículas flutuantes em água compreendendo de cerca de 0,01 % a 90 % em peso de micronutriente elementar para crescimento de fitoplâncton fotossintético, tendo as referidas partículas uma dimensão mais longa média na gama de cerca de 0,001 mm a 100 mm, contanto que quando a dimensão mais longa média é maior do que 10 mm, a maior secção transversal média perpendicular ao comprimento não pode ser mais do que 10 % da dimensão mais longa média, em que o micronutriente é revestido na superfície de um material de substrato particulado flutuante em água, quimicamente inerte, relativamente insolúvel em água, que sustenta uma fonte de micronutriente.
2. 2. A composição da Reivindicação 1, em que o micronutriente elementar é seleccionado a partir do grupo consistindo em Fe, Co, Mn e misturas destes.
3. 3. Composição de acordo com a Reivindicação 2, em que o micronutriente elementar é ferro.
4. 4. Composição de acordo com a Reivindicação 1, em que a composição compreende um substrato de partículas flutuantes em água feitas de uma espuma polimérica, vidro oco, ou celulose.
5. 5. Composição de acordo com a Reivindicação 4, em que o polímero compreendendo a referida espuma polimérica é seleccionado a partir do -2- t/btoj grupo consistindo em poliestireno, poliuretano, poliéster, álcool polivinílico, poli(lactídeos), e ureia/formaldeído.
6. 6. Composição de acordo com a Reivindicação 4, em que as partículas de vidro oco são derivadas de cinza muito fina.
7. 7. Composição de acordo com a Reivindicação 1 também compreendendo pelo menos um agente solúvel em água para tomar eficaz ou promover a aderência da fonte de micronutriente ao substrato e/ ou para tomar mais lenta a sua libertação da fonte de micronutriente para dentro de um corpo de água circundante durante o uso.
8. 8. Composição de acordo com a Reivindicação 7, em que o agente solúvel em água para promover a aderência da fonte de micronutriente ao substrato é seleccionado a partir do grupo consistindo em álcool poli(vinílico), ácido poli(acrílico), ácido poli(metacrílico), metilcelulose, poli(N-vinil-pirrolido-na), poli(acrilamida), poli(metacrilamida), óxido de poli(etileno), gelatina, goma natural, e polissilicato de sódio.
9. 9. Composição de acordo com a Reivindicação 2 contendo pelo menos cerca de 1 % de micronutriente elementar.
10. 10. Composição de acordo com a Reivindicação 9, em que o micronutriente elementar é ferro.
11. 11. Composição de acordo com a Reivindicação 10 em que a fonte de micronutriente é seleccionada a partir do grupo consistindo em ferro -3 - elementar, sulfato ferroso, sulfato de amónio ferroso, cloreto ferroso, cloreto férrico, nitrato férrico, nitrato ferroso, óxidos de ferro, óxidos de metal mistos compreendendo ferro, hidróxido de ferro, subóxidos de ferro, oxi-haletos, e misturas destes.
12. 12. Uma composição seca particulada, de acordo com a Reivindicação 2.
13. 13. Uma dispersão aquosa da composição de acordo com a Reivindicação 2.
14. 14 A composição da Reivindicação 12 ou 13 numa quantidade de pelo menos uma tonelada métrica.
15. 15. Processo para preparar uma dispersão aquosa de uma composição compreendendo partículas flutuantes em água contendo cerca de 0,1% a 90 % em peso de um micronutriente para crescimento de fitoplâncton fotossintético seleccionadas a partir do grupo consistindo em Fe, Co, Mn, Zn, e misturas destes, tendo as referidas partículas uma dimensão mais longa média na gama de cerca de 0,001 mm a 100 mm, contanto que quando a dimensão mais longa média é maior do que 10 mm, a maior secção transversal média perpendicular ao comprimento não pode ser mais do que 10 % da dimensão mais longa média, cujo processo compreende misturar e impregnar um material de substrato particulado flutuante em água, relativamente insolúvel em água com uma solução ou dispersão aquosa de um ou mais compostos que são uma fonte de micronutriente. -4- Uuj
16. 16. Processo de acordo com a Reivindicação 15 compreendendo ainda a secagem da dispersão aquosa da composição para fornecer partículas que fluem livremente.
17. 17. Processo de acordo com a Reivindicação 16, em que a solução ou dispersão contendo fonte solúvel em água também contém um ou mais agentes solúveis em água que promovem a aderência durável do composto de fonte de micronutriente ao substrato.
18. 18. Processo de acordo com a Reivindicação 16 compreendendo ainda a aplicação de um ou mais agentes solúveis em água que promovem a aderência durável do composto de fonte de micronutriente ao substrato.
19. 19. Processo para estimular o crescimento do fitoplâncton fotos-sintético num oceano, lago ou rio destituído de tais crescimentos, ou deficiente nestes, compreendendo o referido processo suprir ferro à superfície das áreas do referido oceano, lago, ou rio espalhando partículas flutuantes em água contendo cerca de 0,01 % a 90 % em peso de ferro sobre a superfície do referido oceano, lago ou rio, tendo as referidas partículas uma dimensão mais longa média na gama de cerca de 0,001 mm a 100 mm, contanto que quando a dimensão mais longa média é maior do que 10 mm, a maior secção transversal média perpendicular ao comprimento não pode ser mais do que 10 % da dimensão mais longa média.
20. 20. Processo de acordo com a Reivindicação 19, em que o referido oceano, lago ou rio é um oceano. -5- Ι/ΰίη
21. 21. Processo de acordo com a Reivindicação 20, em que o dióxido de carbono global é reduzido pela geração de fitoplâncton fotossintético oceânico estimulada por ferro.
22. 22. Processo de acordo com a Reivindicação 19 em que o alimento de água do mar ou doce é aumentada pela geração de fitoplâncton fotossintético estimulada por ferro.
23. 23. Processo para preparar uma composição particulada, flutuante em água contendo de cerca de 0,01 % a 90 % em peso de um micronutriente para crescimento de fitoplâncton fotossintético seleccionada a partir do grupo consistindo em Fe, Co, Mn, Zn, e misturas destes, cujo processo compreende os seguintes passos: (a) obtenção de partículas de uma fonte de micronutriente insolúvel num meio aquoso contendo um agente selante solúvel seja (i) misturando partículas de uma fonte de micronutriente insolúvel num meio aquoso contendo um agente selante solúvel, seja (ii) precipitando uma fonte de micronutriente solúvel de um meio aquoso contendo um agente selante solúvel; e (b) secagem da mistura de (a), se o passo (a) (i) foi previamente levado a cabo, depois além disso fundir as partículas a uma temperatura de pelo menos 1000° C, formando, deste modo, partículas que fluem livremente, flutuantes em água revestidas com o referido agente selante para selar temporariamente as superfícies das partículas. -6- f
24. 24. Processo de acordo com a Reivindicação 23, em que a fonte de micronutriente é ferro elementar ou um composto deste.
25. 25. Processo de acordo com a Reivindicação 23, em que a fonte de micronutriente no passo (a) é precipitada pela adição de uma base ou um álcali.
26. 26. Composição da Reivindicação 1 em que a fonte de micronutriente é um óxido de metal misto contendo ferro seleccionado a partir do grupo consistindo em fosfatos de ferro, silicatos de ferro, aluminatos de ferro, aluminossilicatos de ferro, e titanatos de ferro. Lisboa, 9 de Novembro de 2000 LUIS SILVA CARVALHO Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VtCTOR CORDON, 14 1200 USBÒA