DE69827937T2

DE69827937T2 - Systeme zur verbesserten behandlung von kohlenwasserstoffverunreinigungen in wässrigem milieu

Info

Publication number: DE69827937T2
Application number: DE69827937T
Authority: DE
Inventors: Glenn R. Rink; James F. Morris; Stephen C. Stelpstra; Jan R. Hegeman; Robert L. Rosania; Peter A. Allen
Original assignee: Abtech Industries Inc
Current assignee: Abtech Industries Inc
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: AU5911098A; US20050151289A1; US7229560B2; KR100593867B1; AU732308B2; EP0973593B1; DE69827937D1; US6344519B1; EP0973593A4; CN1251782C; ATE283725T1; US20020165318A1; WO1998030303A1; CA2277163A1; IL130867A0; BR9807070A; EP0973593A1; US20030225211A1; JP2002515087A; HK1025529A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme und Verfahren auf dem Gebiet der Rückgewinnung von Kohlenwasserstoffen aus Wasser, einschließlich von Ölverunreinigungen auf offenen Wasseroberflächen wie dem Ozean.
Allgemeiner Stand der Technik
Die fortdauernde Häufigkeit von Ölverunreinigungen sowohl mariner als auch inländischer Wasserstraßen aufgrund von Schiffsunglücken verursacht enorme jährliche Kosten sowohl finanzieller Art für die Schifffahrt und die Versicherungsindustrie als auch in Hinblick auf die Umwelt. Zahlreiche Verunreinigungsvorkommen geschehen bei schlechtem Wetter oder an abgelegenen Orten. Gegenwärtige Systeme zur Verbesserung von Ölverunreinigungen machen es erforderlich, dass spezialisierte Schiffe für die Behandlung von Verunreinigungen mit seltener schwerer Ausrüstung die Verunreinigungsstelle schnell erreichen, was verhältnismäßig ruhige Wasser voraussetzt. Die Anzahl an spezialisierten Ausrüstungseinheiten ist limitiert und sie können nicht einfach transportiert werden. Daher verzögert sich in vielen Fällen die Reaktion auf die Verunreinigung um viele Stunden oder sogar Tage. Das Ausmaß einer Verunreinigung wird sowohl durch schlechtes Wetter als auch durch die verzögerte Reaktion um ein Vielfaches vergrößert. Der durch die Verunreinigung verursachte Schaden kann sogar bei rauen Wasserbedingungen gemildert werden, wenn die Reaktion darauf schnell erfolgt.
Ein zusätzliches Problem stellen die hohen Kosten der Entsorgung des rückgewonnenen Materials dar. Gegenwärtige Rückgewinnungssysteme erzeugen große Mengen an Abfall, die als gefährlicher Abfall mit hohem finanziellem Aufwand entsorgt werden müssen. Dieses Problem kann gelöst werden, indem ein System eingesetzt wird, das für die Rückgewinnung Recycling oder Entsorgung bei geringen Kosten möglich macht.
Bekannte Systeme für die Aufreinigung von Öl auf Wasser unterteilen sich in zwei Kategorien:
(1) Absorption oder Adsorption (Sorption) des Öls, oder (2) Abschöpfen des Öls üblicherweise in Verbindung mit dessen Einschluss.
Zahlreiche Materialien sind dafür bekannt, dass sie Öl absorbieren oder adsorbieren, wie Holzspäne, Aktivkohle, Wolle, Ulixit (cotton balls), Getreidehülsen, Entenfedern und verschiedene synthetische Polymermaterialien. Es ist bekannt, dass eine Reihe von Polymermaterialien (Polypropylen, Polyester, Polyurethan, Vinylpolymere und andere) Rohöl oder raffiniertes Öl absorbieren oder adsorbieren. Systeme für den Einsatz dieser Materialien gegen Ölverunreinigungen sind weniger entwickelt. Der Einsatz von Materialien gegen Öl war weitestgehend auf zwei Arten beschränkt: (1) Aufsprühen von Teilchen des ölsorbierenden Materials auf die Verunreinigung, oder (2) Platzieren des Materials innerhalb von Ölsperren oder anderen Barrieren, die die Verunreinigung umgeben.
Jedes dieser Verfahren ist mit ernsthaften Problemen in Bezug auf das Aufsammeln des sorbierenden Materials in Teilchenform verbunden, einschließlich Sinken des ölbeladenen Materials, Verlust des ölbeladenen Materials aufgrund der Verstreuung durch Einwirkung von Wind oder Wellen, und Auflösung des ölsorbierenden Materials in der Ölverunreinigung. Diese Probleme werden verschlimmert, wenn die Verunreinigung bei schlechtem Wetter oder nahe der Küste auftritt. Da sich zusätzlich 90% des verschütteten Öls üblicherweise auf 10% der Verunreinigungsfläche konzentriert, kann das Problem der Auflösung innerhalb von Barrieren besonders schwerwiegend sein. Weiter werden für den Einsatz von ölsorbierenden Materialien üblicherweise Reinigungsboote benötigt, sodass er von der Verfügbarkeit der Boote und der Zugänglichkeit der Verunreinigung abhängig ist. Jedes davon kann im Fall von abgelegenen Orten oder bei schlechtem Wetter ein ernsthaftes Problem darstellen.
Behälter für ölsorbierende Materialien sind bekannt. Für diese Systeme werden im allgemeinen kissen- oder ballenförmige Behälter eingesetzt. Jedoch neigen diese Behälter dazu, sich aufeinander zu schieben, mit der unerwünschten Folge, dass eine bedeutende Menge des sorbierenden Materials entweder unterhalb der Wasserlinie oder über dem Öl schwimmt, in beiden Fällen jedoch nicht in Kontakt mit dem Öl ist. Zudem besteht die Neigung, dass aufgrund des großen Querschnitts dieser Behälterarten ein "Ölausschluss"-Phänomen auftritt, wobei die Oberläche des Materials mit dem Öl gesättigt ist, und die Migration des Öls in das Innere des Materials wirkungsvoll verhindert wird. Zudem neigen diese Behälter dazu, sich bei schwerer See ineinander zusammenzufalten, wodurch der Kontakt zwischen dem Öl und dem sorbierenden Material verringert wird.
Andererseits werden für Öleinschlusssysteme Ölsperren eingesetzt, die die Verunreinigung umschließen, bis das Öl aufgesammelt werden kann. Ölsperrensysteme gibt es in verschiedenen Ausführungen, wobei für den Bau von einigen ölsorbierende Materialien eingesetzt werden. Jedoch sind ölsorbierende Ölsperren nicht dafür ausgelegt, wesentliche Mengen an Öl zu sorbieren, sondern werden im allgemeinen dafür eingesetzt, Ölpiegel oder geringfügige Ölverunreinigungen aufzufangen oder eine Ausweitung der Verunreinigung zu verhindern oder zu verhindern, dass die Verunreinigung geschützte Flächen wie einen Küstenbereich erreicht, bevor sie mit Hilfe mechanischer Mittel, üblicherweise unter Einsatz von Abschöpfern oder Ölrückgewinnungsbooten aufgesammelt werden können.
Einschlusssysteme mit herkömmlichen Ölsperren weisen zahlreiche Probleme auf.
So erfordert das Ausbringen von einigen Ölsperren eine Spezialausrüstung, was langsam und schwierig sein kann. Ist die Verunreinigung groß, kann das Umschließen der Verunreinigung aufgrund nicht ausreichender Ölsperrenreserven unmöglich sein. Jedes dieser Probleme kann die Reaktion auf die Verunreinigung verzögern. Aus diesem Grunde arbeiten Ölsperren- und Abschöpfsysteme bei rauem Wasser oder in der Nähe von Hindernissen nicht ausreichend gut.
Verzögerte Reaktion auf Verunreinigungen bewirkt zahlreiche schädliche Veränderungen. Eine Verunreinigung breitet sich unkontrollierbar und schnell zu einer dünnen Schicht auf Wasser aus (in vielen Fällen weniger als 1 mm), wodurch das Umschließen extrem schwierig, wenn nicht sogar unmöglich wird. Nahe der Küste kann das Öl an Land gespült werden, wodurch schwerwiegender Umweltschaden verursacht wird. Leichtere Ölfraktionen (flüchtige organische Verbindungen) werden in die Atmosphäre freigesetzt, mit dem Resultat einer Luftverschmutzung durch Kohlenwasserstoffe. Das Öl altert und emulgiert, wodurch das Öl sinken kann und die Aufreinigung noch schwieriger wird. All diese Veränderungen bewirken, dass die Beseitigung der Verunreinigung wesentlich schwieriger wird, dass sich der Einfluss auf die Umwelt vergrößert und sich die Kosten für die Beseitigung erhöhen.
Es bestand daher seit einiger Zeit ein Bedarf an einem Ölrückgewinnungssystem, das (1) eine schnellere Reaktion ermöglicht, (2) bei ungünstigen Bedingungen wie schwerer See oder nahe der Küste und Hindernissen besser arbeitet, (3) verhindert, dass mehr Öl sinkt, (4) die Ölverunreinigung schneller aufnimmt, (5) eine leichtere und flexiblere Ausbringung ermöglicht, (6) ein leichteres Aufsammeln ermöglicht, (7) ein ökonomisches Recycling oder Entsorgung des aufgesammelten Öls erlaubt, und die Umwelt besser schützt.
Es ist daher eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wirksameres System zur Rückgewinnung von Öl von Oberflächen von Wasser wie Ozeanen, Seen oder Flüssen bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Verfahren und eine Vorrichtung für den schnellen, einfachen und akkuraten Einsatz von ölabsorbierenden oder ölsadsorbierenden Materialien für Ölverunreinigungen bei nur minimaler Störung der Umwelt bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und eine Vorrichtung für den effektiven Einschluss von Ölverunreinigungen auf Wasserflächen auch unter ungünstigen Bedingungen oder nahe der Küste, von Felsen oder Riffen zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung von Ölverunreinigungen sowohl durch Umschließen, zum Beispiel innerhalb einer Barriere, oder durch Auffangen des Öls mit einem ölsorbierenden Material zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Mittel, das ein verbessertes Aufsammeln der Ölverunreinigungen ermöglicht, zur Verfügung zu stellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Systeme zur Kontrolle von Ölverunreinigungen in Bereichen von Gewässern zur Verfügung zu stellen, die abseits von Sammelschiffen liegen, oder die in Bereichen liegen, die für die Schifffahrt gefährlich sind oder in denen das Öl selbst sichere Schiffsbewegungen verhindert, um diese später zu beseitigen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Aufnehmersysteme zur Verfügung zu stellen, die nicht an spezialisierte Booten oder Schiffe angewiesen sind, jedoch mit diesen arbeiten können.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Systeme zur Kontrolle von Ölverunreinigungen bereitzustellen, die ein ökonomisches Recycling des aufgesammelten Öls als Brennstoff ermöglichen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Systeme zur Kontrolle von Ölverunreinigungen bereitzustellen, die die Entsorgung des Öls durch in-situ Verbrennung des Öls ermöglichen.
Erfindungsgemäß werden die vorstehenden und weiteren Aufgaben durch den Einsatz einer Vielzahl von wasser- und ölporösen Behältern oder Säcken gelöst, die teilweise mit einem hydrophoben, nachgiebigen ölabsorbierenden Copolymermaterial gefüllt sind, das aus Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen-Propylen-Dien-Monomeren aufgebaut ist, und das in einer Anzahl von Körpern angeordnet ist,

(a) die im allgemeinen zylindrisch sind,
(b) die porös sind,
(c) die wenigstens einen Durchlass parallel zur Achse des Zylinders aufweisen, und
(d) die so dimensioniert sind, dass sie auf dem Wasser schwimmen, wobei die Achse parallel zur Wasseroberfläche ausgerichtet ist. Das Material wird mit einem Bindemittel in einem neuartigen Extrusionsverfahren hergestellt. Gegebenenfalls kann eine Vielzahl von kleinen Flocken eines starren, inerten, glatten Materials in die Körper eingelagert sein, deren Oberfläche durch die Kohlenwasserstoffe benetzbar ist. Jeder Sack ist auf neuartige Weise mit einem Umfang versteifenden Ring genäht, sodass ein flaches Profil beibehalten wird und hat ein Netzgewebe, das sich schließt, um so dazu beizutragen, dass ein Ausfließen des Öls während der Bergung der Säcke verhindert wird. Wenn die Säcke von einem Schiff aus oder aus der Luft auf eine Verunreinigung aufgebracht werden, spreizen sich die Säcke zu einer Pfannenkuchenförmigen Gestalt und die Copolymerkörper bilden eine relativ dünne Schicht aus, die das Öl zurückhält. Die erfindungsgemäßen Säcke schwimmen unbegrenzt ohne Öl freizusetzen oder ohne dass es emulgiert, sodass das Öl an Ort und Stelle verbleibt, bis es geborgen werden kann. Die Säcke können in situ verbrannt werden, oder es können herkömmliche Fischerboote oder spezialisierte Aufnehmerboote eingesetzt werden, um die Säcke zu bergen und das aufgesammelte Material kann verbrannt werden, um den Energiegehalt des Öls zu speichern oder kann verarbeitet werden, um das Öl aus dem Copolymer abzuscheiden. Die erfindungsgemäßen Säcke können zusammen mit anderen bekannten Einschluss- oder Bergungsausrüstungen wie Ölbarrieren oder Abschöpfern eingesetzt werden, wenn dies erwünscht ist.

Deshalb können die erfindungsgemäßen Systeme, Vorrichtungen und Verfahren eingesetzt werden,

(1) um ein einfaches und schnelles Ausbringen der Einschlussausrüstung auch in Fällen zu ermöglichen, in denen sich die Verunreinigung an einem ungünstigen oder abgelegenen Ort befindet,
(2) um eine effektive Kontrolle der Ölverunreinigung auch bei verzögerter Bergung zu ermöglichen, und
(3) um ein vergleichsweise billiges und leichtes Aufsammeln des Öls während der Beseitigung zu ermöglichen. Das System ist insbesondere für ein schnelles und wirksames Ausbringen bei rauem Wasser ausgerichtet.

Weitere Aspekte der Erfindung werden Fachleuten nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Offenbarung der vorliegenden Erfindung ersichtlich.
1 ist eine Darstellung, die verschiedene Aspekte des erfindungsgemäßen Systems im Einsatz zeigt, insbesondere Ausbringungs- und Bergungstechniken.
2 ist eine Ansicht eines bevorzugten Sacks, wie er für die erfindungsgemäßen Systeme und Verfahren eingesetzt wird, dargestellt in dem Zustand vor dem Ausbringen des Sacks.
3 ist eine Ansicht eines bevorzugten Sacks, wie er für das erfindungsgemäße System eingesetzt wird, wie er vor dem Ausbringen aussieht.
4 ist ein seitlicher Querschnitt durch den Sack gemäß 2 wie er aussehen würde, nachdem er auf offenes Wasser aufgebracht ist.
5 ist ein isometrisches Konstruktionsdiagramm, das die Bauteile des bevorzugten Sacks gemäß 2 zeigt.
6 ist eine Seitenansicht eines Flansches, wie er optional für den bevorzugten Sack gemäß 5 eingesetzt werden kann.
7 ist ein Querschnitt durch den Umfang einer Ausführungsform des bevorzugten Sacks gemäß 5.
8 ist eine Ansicht einer bevorzugten Möglichkeit, das Gurtband und Netz des bevorzugten Sacks gemäß 5 anzubringen.
9 ist eine Ansicht im teilweise aufgeschnittenen Zustand eines alternativen bevorzugten Sacks, der eine Abwandlung der Version von 5 ist.
10 ist eine Ansicht einer bevorzugten Form eines Copolymerkörpers, wie er in den bevorzugten Säcken gemäß 2 bis 9 eingesetzt wird.
11 ist eine Detailansicht eines Querschnittes durch den bevorzugten Körper, wie er in 10 gezeigt ist.
12 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung, die zum Einsammeln der Säcke gemäß 2 bis 9 verwendet wird.
13 ist eine Ansicht einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des Aufnehmersystems gemäß 12.
14 ist eine Seitenansicht eines Paravans, wie er für die Ausführungsformen gemäß 12 und 13 verwendet wird.
15 ist eine Ansicht einer anderen alternativen bevorzugten Ausführungsform des Aufnehmersystems gemäß 13.
16 ist eine Ansicht eines nachgeschalteten Aufnahmevorgangs, wie er in Verbindung mit den Aufnehmersystemen der 13 oder 15 eingesetzt wird.
Zur Bezeichnung von ähnlichen Bauteilen werden in den verschiedenen Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet.
Art der Ausführung der Erfindung
Das System umfasst den Einsatz von hunderten oder tausenden von Säcken für Ölverunreinigungen, die zahlreiche, geeignet geformte Körper enthalten, die Materialien auf Copolymerbasis enthalten, die dafür bekannt sind, rohe oder raffinierte Kohlenwasserstoffprodukte einschließlich Rohöl beliebiger Viskosität und Benzin oder andere raffinierte Brennstoffe zu absorbieren und einzufangen. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung betrifft der Ausdruck "Öl" ein beliebiges Kohlenwasserstoffmaterial.
Ausbringen der Säcke
In 1 sind eine Ölverunreinigung und bestimmte Ausbringungs- und Bergungsaktionen gemäß der Erfindung veranschaulicht, einschließlich einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Behältern, die als Säcke 10 bezeichnet sind. Zur Vereinfachung sind in 1 eine Reihe von verschiedenen Handlungen gezeigt, obwohl zahlreiche dieser Handlungen in der Praxis zu verschiedenen Zeiten oder an verschiedenen Örtlichkeiten stattfinden können. In 1 ist eine Anzahl von Säcken 10 gezeigt, die auf eine Ölverunreinigung aufgebracht werden. Die Behälter sind so ausgestaltet, dass sie eine einfache Handhabung von schwimmenden Plattformen oder Schiffen aus, wie sie links in 1 gezeigt sind, oder aus der Luft, wie es rechts in 1 gezeigt ist, ermöglichen. Obwohl in 1 der Einsatz der Säcke 10 von einem Fischerboot 20 aus dargestellt ist, ist es gleichfalls möglich, eine Anzahl von Säcken 10 an Bord eines Öltankers oder eines anderen Schiffes (hier nicht gezeigt), die eine Verunreinigung verursachen könnten, als Vorsichtsmaßnahme mitzuführen.
In 1 ist auch eine Anzahl von Säcken 10 gezeigt, die aus einem Helicopter 30 auf verschiedene Stellen der Verunreinigung aufgebracht werden. Die Möglichkeit, die Säcke aus der Luft wie aus Helicoptern oder anderen Leichtflugzeugen oder in Ballen aus größeren Frachtflugzeugen auszubringen, erlaubt eine schnellere Reaktion auf eine Verunreinigung, selbst in dem Fall, dass die Verunreinigung an einem abgelegenen Ort oder an einem Ort ist, der für Schiffe nur unter Gefahr erreichbar ist, wie auf hoher See, nahe Riffen oder anderen Hindernissen, in seichtem Wasser oder inmitten einer großen Verunreinigung. Schließlich treten Verunreinigungen im offenen Meer häufig an ungünstigen Orten oder bei rauer See auf. Auch ermöglicht das Aussetzen aus der Luft den Einsatz auf bestimmten Flächen einer großen Verunreinigung, der mit bekannten seegestützten Einsatzmethoden unmöglich wäre. Eine bestimmte Fläche, üblicherweise nahe dem Zentrum oder an der Frontkante einer Verunreinigung, enthält häufig 90% des gesamten Öls auf 10% des geographischen Umfangs der Verunreinigung.
Der Umstand, dass die Säcke 10 einfach ausgebracht werden können, ermöglicht die schnellstmögliche Art der Reaktion, nämlich das Ausbringen durch den Tanker, der die Verunreinigung verursacht hat. Bekannte Verunreinigungskontrollsysteme erfordern üblicherweise eine komplexe spezialisierte Ausstattung, die von guttrainierten Crews betrieben werden, und können daher nicht ohne weiteres von Tankern aus aufgebracht werden. Im Gegensatz hierzu ist das erfindungsgemäße Ausbringungssystem einfach genug, um von Tankerarbeitern ausgebracht zu werden, die nicht darin trainiert sind, mit Verunreinigungen umzugehen, und es ist billig genug, um an Bord von Tankern mitgeführt zu werden. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Ausbringungssystem an Bord eines Tankers die gesamte Verunreinigung beseitigen kann, jedoch kann der prompte Einsatz einer Menge an Säcken 10 die Aufreinigung von Anfang an unterstützen, indem das Ausmaß der Ausbreitung und die Menge an nicht aufgefangenem Öl reduziert wird.
Wie ebenfalls in 1 gezeigt, können zu späteren Zeitpunkten der Aufreinigung Barrieren 70, wie sie bekannt sind, ausgebracht werden und zusammen mit Säcken 10 verwendet werden. Jedoch können mit den Säcken 10 auch Verunreinigungen, die nichtumschlossen sind, abgemildert werden, bevor die Barrieren 70 ausgebracht werden.
Sackaufbau
2 bis 9 zeigen bevorzugte Ausführungsformen des Sacks 10.
Vor dem Ausbringen lassen sich die Säcke 10 kompakt lagern. Wie der Querschnitt durch die bevorzugte Ausführungsform gemäß 3 zeigt, ist jeder Sack 10 lediglich teilweise gefüllt, sodass ungefähr 25 bis 30 % des Sackvolumens Material enthält, das Öl einschließen kann. Jeder Sack 10 kann zum Beispiel mit Schnüren oder Bändern auf ein Volumen gefaltet werden (nicht gezeigt), das kleiner ist als das Volumen, das der Sack einnimmt, wenn er voll entfaltet ist. Es können Ballen mit bis zu tausenden der Säcke geschaffen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann jeder Sack 10 wenigstens einige Fuß im Querschnitt messen und wenige Kilogramm bis viele 10 Kilogramm Material enthalten, das Öl einschließen kann. Obwohl auch größere Größen geeignet sind, hat sich herausgestellt, dass Säcke 10, die weniger als einen Meter im Durchmesser messen, aufgrund der einfachen Handhabung und Flexibilität in der Anwendung praktisch sind. Wie in 1 gezeigt, kann eine große Menge an Säcken 10 so dicht wie ökonomisch möglich auf eine Ölverunreinigung aufgebracht werden. Jedoch ist es bevorzugt zwischen den Säcken Lücken zu lassen, um zu vermeiden, dass sie miteinander in Berührung kommen, was die Chance erhöht, dass Öl mit noch unverbrauchtem Sorbentmaterial in Kontakt kommt. (Gemäß einer alternativen Ausführungsform wie sie nachstehend diskutiert wird, wobei aus den Säcken eine Sperre gebildet wird, liegen keine Lücken vor, um eine kontinuierliche Barriere auszubilden.)
In 3 ist ein Querschnitt durch einen solchen Sack gezeigt, der Körper aus Öl einkapselndem Copolymer enthält. Wird jedoch der Sack 10 auf eine offene Wasseroberfläche 50 aufgebracht, breitet er sich zu einer flachen pfannkuchartigen Form aus, wie sie im Querschnitt in 4 gezeigt ist. In dieser Gestalt wird das Innenvolumen des Sacks 10 kleiner als das Volumen desselben Sacks gemäß 3, sodass das Material, das Öl einschließen kann, in einer Schicht von einigen Inch Dicke ungefähr 80 bis 85 % des Volumens einnimmt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich Säcke 10, wenn sie auf offenes Wasser 50 fallengelassen werden, infolge des Aufpralls des Sackes und der anschließenden Wellenbewegung schnell zu der Gestalt wie sie in 4 gezeigt ist, ausbreiten. Deshalb ist der Sack 10 so ausgestaltet, dass sich das darin enthaltene Material relativ gleichmäßig über die Fläche ausbreiten kann, die der Sack einnimmt. Daher sind keine aktiven Maßnahmen erforderlich, die sicherstellen, dass sich das Copolymer über das größtmögliche Ausmaß ausbreitet.
Der Sack 10 schwimmt auf der Oberfläche des Wassers und Öl, das mit dem Material in Kontakt kommt, das in dem Sack 10 enthalten ist, wird durch die Copolymere eingefangen. Da das Copolymermaterial hydrophob ist, wird es jedoch nicht unter Wasser gezogen. Es hat sich herausgestellt, dass Säcke 10, die Copolymere enthalten, wenigstens über mehre Wochen und eventuell sogar unbegrenzt ohne zu sinken, Öl freizusetzen oder dessen Emulgierung zu veranlassen, auf der Wasseroberfläche schwimmen.
Das Copolymermaterial in den Säcken 10 kann einfarbig sein, zum Beispiel weiß, und kann die Farbe wechseln, zum Beispiel zu schwarz, wenn es Öl eingeschlossen enthält. Weitere Einzelheiten zu dem Copolymermaterial sind nachstehend aufgeführt.
Ein optionales Merkmal, das in 2 gezeigt ist, sind ein oder mehrere Schwimmerelemente 110, die mit dem Material des Sackes 10 in Höhe der Wasserlinie vernäht sind. Dieses Merkmal trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die Säcke 10 über längere Zeiträume auf der Verunreinigung gut sichtbar sind. Auch für den Fall, dass andere Gegenstände wie schwere Kabel an den Säcken 10 angebracht sind, können die Schwimmerelemente 110 dazu beitragen, die Säcke schwimmend zu halten.
Ein weiteres optionales Merkmal von Sack 10 ist ein kleiner Radiosender 100, wie er in 4 schematisch gezeigt ist, der ein konstantes Signal mit vorbestimmten Eigenschaften aussenden kann. Eine Art von Sendern, die geeignet sind, sind diejenigen, wie sie in der wissenschaftlichen Forschung verwendet werden, um Vögel oder Tiere zu markieren. Alternativ kann Nummer 100 eine Masse eines radarempfindlichen Materials sein.
Solch eine Ortungsvorrichtung 100 ermöglicht schnelle Ortung der Säcke 10, die über die Ausdehnung der Verunreinigung hinausgetrieben worden sind oder auf andere Weise verlorengegangen sind. Ebenso kann die Ortungsvorrichtung in Fällen, bei denen die Säcke 10 aus der Luft auf abgelegene Stellen ausgebracht worden sind, Schiffen, die sich der Verunreinigung nähern, als einfache Navigationsführung dienen, um so Bergungsbooten die Lokalisierung der Verunreinigung zu ermöglichen und andere Boote davon abzuhalten, mitten in die Verunreinigung hineinzufahren.
5 zeigt weitere Einzelheiten der Basiselemente einer bevorzugten Ausführungsform einer der Säcke 10. Das Äußere des Sacks 10 ist aus zwei Lagen 200, 210 gebildet, die zusammengenäht sind. Das nachstehend beschriebene Material auf Copolymerbasis befindet sich innerhalb des Sacks 10 zwischen diesen zwei Lagen. Die Lagen 200, 210 können aus Polypropylen, Kunststoff, Schnüren oder Stricken wie sie für gewöhnliche Fischernetze verwendet werden, Nylon oder einem anderen geeigneten Material sein. Für eine geeignete Ausführungsform wurde ein gewebtes Netz aus Polypropylen verwendet. Dieses Material schwimmt auf Wasser und ist ein starkes Material, das extrem reißbeständig ist, sodass das Material einer Ausweitung widersteht, falls sich ein kleiner Riss oder Spalt bildet.
Es ist jedoch erforderlich, dass das Sackmaterial eine ausreichende Porosität aufweist, sodass es den Zutritt des vergossenen Öls zu dem absorbierenden Material zulässt, das darin enthalten ist. Es hat sich herausgestellt, dass Materialien mit Lücken, die 3/8 Inch betragen, insbesondere für den Einsatz für Rohöl am besten geeignet sind.
Die erforderliche Porosität der Säcke hängt jedoch von dem Gewicht des Öls ab, das aufgenommen werden soll. Beispielsweise ist ein dichtes Netz für Diesel oder Benzin ausreichend, nicht jedoch für ein schweres Rohöl. Gemäß einem Test wurde festgestellt, dass ein Gewebe, mit einer gemessenen Luftdurchlässigkeit von 150 Kubikfuß pro Minute bei einem halben Inch Wasser Dieseltreibstoff jedoch nicht Rohöl absorbieren konnte.
Das Sackmaterial muss jedoch ausreichend undurchlässig sein, so dass eingeschlossene Copolymer zurückgehalten wird. Werden Copolymerkörper eingesetzt, wie sie nachstehend beschrieben werden, können selbst Sackmaterialien mit hoher Porosität das absorbierende Material ohne Leckage zurückhalten. Größere Körper haben daher den zusätzlichen Vorteil, dass sie das gewünschte Ziel fördern, Sackmaterial mit hoher Porosität einsetzen zu können, das eine bessere Durchgängigkeit für Öl zulässt.
Die Ausbildung des Außenmaterials von Sack 10 aus zwei Lagen 200, 210, die zusammengenäht sind, hat den Vorteil, dass sie dazu beiträgt, dass Sack 10 flach auf dem Wasser liegt, und zudem die Gefahr verringert, dass sich der Sack in unerwünschter Weise in sich zusammenfaltet, da dadurch die Ausdehnung des Sacks 10 begrenzt wird. Die flache Ausgestaltung trägt zudem dazu bei, dass sich das Gewicht des Sacks über den gesamten Durchmesser verteilt, was dazu beiträgt, ein Aufplatzen aufgrund einer Ansammlung ölgefüllten Copolymers an einer bestimmten Stelle zu verhindern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ausgestaltungen, bei denen durch die Wellenbewegung Probleme verursacht werden, unterstützt die Verwendung von zwei Lagen die Wellenbewegung des Wassers bei der Ausbreitung des Sackes. Daher ermöglicht der Einsatz des erfindungsgemäßen Systems ein verbessertes Aufsammeln unter den realen Bedingungen einer Ölverunreinigungen.
Außerhalb der Lagen 200, 210 sind zwei Netze 220, 225, die aus 1,5 Inch (38,1 mm) breiten Polyestergurten gebildet sind. Ein Material mit einer Garnnummer von 1.300 pro Inch (58,18 pro mm) und einer Bruchgrenze von 4.000 Pfund (1814 kg) hat sich für die gegebenen Belastungen als mehr als ausreichend erwiesen. Für kleiner dimensionierte Säcke (3 Fuß (0,91 m) Durchmesser oder kleiner) können Polypropylengurte mit einer Bruchgrenze von 1.200 Pfund (544 kg) eingesetzt werden. Netze 220, 225 helfen das Ausmaß an Rissen oder Spalten in Lagen 200, 210 zu verhindern oder zu beschränken.
Gurtringe 240, 250 sind um den Umfang des Sacks 10 außerhalb der Netze 220, 225 herumgelegt. Nylongurte mit etwa 4 cm Breite mit einer Ketgarnnummer von 1.680 pro Inch (66,14 pro mm) und einer Bruchgrenze von 6.000 Pfund (2722 kg) haben sich als geeignet herausgestellt. Die Gurtringe 240, 250 halten die in 5 gezeigten Bauteile zusammen, und versteifen zugleich den Rand von Sack 10, was (wie vorstehend diskutiert) dazu beiträgt, dass der Sack 10 flach auf dem Wasser liegen kann, ohne sich ineinander zu falten, selbst wenn er aus der Luft in einer beliebigen Ausgangsgestalt aufgebracht wird. Die Gurtringe 240, 250 sind eng, um die Auftreffhäufigkeit des Copolymers unter ruhigen Wasserbedingungen zu erhöhen. Für kleinere Säcke kann ein 2 Inch Polypropylengurt mit einer Bruchgrenze von 2.400 Pfund (1.089 kg) für die Gurtringe 240, 250 verwendet werden.
Auf Wusch können die Gurtringe 240, 250 während der Bergung aufgehakt werden, um die Säcke 10 aufzufischen.
Die Elemente von Netz 220 sind so vernäht, dass eine Öffnung für den Ansatz des Flansches 230 verbleibt, der aus einem harten tauchgeformten Plastikmaterial wie PVC hergestellt sein kann. Die Basis des Flansches 230 ist zwischen dem Netz 220 und der Lage 200 vorgesehen, zum Beispiel indem direkt durch das Plastikmaterial genäht wird. Flansch 230 wird als Öffnung verwendet, durch die das Copolymermaterial in den Sack 10 eingefüllt werden kann. Die aufrechte Gestalt des Flansches hilft während der Bergung.
Eine genauere Ansicht von Flansch 230 ist in 6 gezeigt. Flansch 230 hat einen Ansatz 232 und eine Basis 234, durch die das Nähen erfolgen kann. Der Aufsatz 236 ist an den Ansatz 232 entweder mit Bolzen und Muttern 238, wie gezeigt, oder über innere Schraubengewinde, nicht gezeigt, oder einer Kombination aus beiden, angepasst. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Auge 80 integral im Aufsatz 236 ausgebildet.
In 2 sind optionale Schwimmer 110 gezeigt, die auch nahe der Enden der Elemente der Netze 220, 225 gemäß 5 angebracht sein können, um für einen zusätzlichen Auftrieb zu sorgen. Optional können innere Zwischenwände (nicht gezeigt) vorgesehen werden, die zusätzlich dazu beitragen, eine Ansammlung von Copolymermaterial an bestimmten Stellen zu verhindern. Für die Gurte oder die Ringe können Neonfarben verwendet werden, um die Ortung der Säcke 10 während der Bergung zu erleichtern.
Die Gurtringe 240, 250 können auch aus einem einstückigen Material 245 gebildet sein, das über die Umfangskante des Aufbaus greift und vernäht ist, sodass im Querschnitt eine flache "U"-Form ausgebildet wird, wie in 7 gezeigt.
Vorzugsweise werden Doppelnaht- und Dreifachnaht- oder Zickzacknahttechniken eingesetzt, um ein Aufreißen der Nähte oder Belastungsfehler zu vermeiden. Anschlussringe wie Karabinerhaken 260, wie in 7 gezeigt, können mit den Gurtringen 240, 250 nahe den Enden der Netzteile 220, 225 und am Umfang der Netze 220 und 225 befestigt sein, um ein Zusammenfügen von zahlreichen Säcken 10 zu ermöglichen. Wenn sie so miteinander verbunden sind, können die Säcke 10 als Ersatz für eine Ölbarriere eingesetzt werden. Als Ergänzung der Anschlussringe können Seile oder Kabel angebracht werden, die dabei helfen, die Einstellungen für die Ausbringung und das Bergen ohne unnötige Belastung der Säcke 10 vorzunehmen.
Obwohl 5 einen kreisförmigen Sack 10 zeigt, sind andere Ausgestaltungen wie ein Quadrat oder Rechteck möglich. Rechteckige Säcke sind für den Einsatz als Barriere gut geeignet. Hierbei wirkt die Barriere gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Decke mit einer beträchtlichen Weite, um einen großen Oberflächenbereich abzudecken. In dieser Gestalt können die verbundenen Säcke auf den größten Verunreinigungen eine Barriere ausbilden, die sich über eine halbe Meile oder so Länge erstreckt und 50.000 Pfund (22.680 kg) Sorbentmaterial enthält. Eine Barriere dieser Art ist besonders geeignet in Kontakt mit der Frontkante der Verunreinigung ausgebracht zu werden. Zusätzlich können zweimal so weite oder weitere Barrieren auf einfach Art und Weise zusammengestellt werden, indem zusätzliche rechteckige Behälter in Mehrfachreihen zusammengehakt werden. Die natürliche Wellenbewegung unterstützt solche Barrieren dabei, ein Entkommen des Öls zu verhindern, indem das Öl quer über die Weite der Barriere verbreitet wird. Im Gegensatz dazu wird die Effizienz von bekannten Barrieren durch die Wellenbewegung behindert, was insbesondere für eine "Saum"-Anordnung gilt.
Zudem können diese Barrieren nahe von Uferlinien ausgebracht werden, um Öl daran zu hindern, das Land zu erreichen, oder direkt an der Uferlinie an der Wasserkante ausgebracht werden, um Öl zu filtern, das an Land gespült wird, oder Öl, das in das Wasser zurückläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elemente der Netze 220, 225 an dem gewebten Netz der Lagen 200, 210 angebracht. Insbesondere sind die Elemente vorzugsweise in die gleiche Richtung orientiert wie die Hauptachsen der diamantförmigen Lücken, die das Netz gebildet, die üblicherweise senkrecht zur Kette des gewebten Materials der Netze 220, 225 verläuft. Diese bevorzugte Ausgestaltung ist in 8 gezeigt. Wenn der Sack 10 bei der Bergung über das Auge 80 aufgefischt wird, bewirkt das Gewicht der ölgefüllten Körper, das dem Zug auf die Gurtelemente entgegenwirkt, dass sich das Netz 200, 210 zwischen diesen Elementen schließt wie es in der unteren Hälfte der 8 dargestellt ist. Dies erleichtert die Bergung der Säcke 10, die das ölbeladene Material auf Copolymerbasis enthalten, wobei zugleich überschüssiges Öl, das nicht in dem Copolymer eingeschlossen ist, oder Fragmente von Copolymerkörpern, die innerhalb des Sacks 10 sind, während der Bergung zurückgehalten werden.
Durch die einzigartige Ausgestaltung der Art wie sie in dem Beispiel der 5 bis 8 dargestellt ist, können sich die Säcke 10 auf der Oberfläche des Wassers so aufweiten, dass sich die geformten Copolymerkörper in einer dünnen Schicht ausbreiten, wobei eine Pfannkuchengestalt ausgebildet wird und die Säcke 10 eine minimale Querschnittshöhe, wie zum Beispiel 3 Inch, auf der Verunreinigung einnehmen. Die Anordnung beschränkt die Neigung eines Sackes 10 sich ineinander zu falten, was die Effizienz des Systems verringern kann. Sie bewirkt zudem, dass sich die Copolymerkörper gleichförmig über die gesamte Weite des Sackes 10 verteilen, da die vernähten Lagen des Sackes das Sorbentmaterial daran hindern, sich anzuhäufen, wodurch die Effizienz verbessert wird. Bekannte Behälter neigen dazu, ein ballenartiges oder kissenförmiges Aussehen anzunehmen, das eine Anhäufung des Sorbentmaterials ermöglicht, sodass die Ausbildung von unteren Bereichen, die unter Wasser sind, und oberen Bereichen, die oberhalb des Wasser sind, möglich wird. Im Ergebnis befindet sich bei anderen bekannten Anordnungen ein Großteil des Sorbentmaterials entweder außerhalb oder unterhalb des Ölschlickers. Konzentriert sich das Material in einer Anhäufung, kann der Behälter sinken und innere Bereiche des Materials können abgeschottet sein, so dass sie kein Öl aufnehmen können.
Die Ausgestaltung ergibt das flache Profil zum Teil aus folgenden Gründen:
Die Gurtringe 240, 250 tragen dazu bei, das Profil des Sacks 10 zu verflachen, indem sie ein steifes Umfangselement ergeben. Auch bildet jedes Segment der Ringe 240, 250 in der kreisförmigen Anordnung eine Art Bogen, wodurch ein Zug erzeugt wird, der jeder Neigung der Netze 220, 225 widersteht, den Umfang radial nach innen zu ziehen.
Durch das flache Profil der Säcke 10 wird daher das ölabsorbierende Copolymermaterial in einer Anordnung ausgebreitet, die optimal für das Aufeinandertreffen mit dem Öl ist, das heißt als flache Schicht auf der Wasseroberfläche. Die Auftreffhäufigkeit des Sorbentmaterials mit dem Öl wird durch die gezeigte Anordnung im Gegensatz zu bekannten Behältern erheblich verbessert.
Die Anordnung der Säcke 10 kombiniert mit dem natürlichen Auftrieb der Copolymerkörper ermöglicht es den Säcken 10 über lange Zeiträume, zum Beispiel über Wochen, Monate oder länger, schwimmend auf der Oberfläche zu verbleiben. Bei einem Versuch schwammen die Säcke 16 Wochen und zeigten Wirksamkeit. Sogar über solch ausgedehnte Zeiträume halten die Säcke 10 das Material, unabhängig davon, ob das Material Öl absorbiert hat oder nicht, flach.
Eine Abwandlung des Sackes 10 ist in 9 gezeigt. Die Version gemäß 9 ist insbesondere für den Einsatz in Wasserstraßen geeignet.
Der überwiegende Anteil an Wasserverunreinigungen (wie zum Beispiel 95%) erfolgt auf anderen Schifffahrtswegen als dem offenen Meer wie Häfen, Flüssen und Seen. Obwohl viele Verunreinigungen von Schifffahrtswegen wesentlich kleiner sind als Verunreinigungen auf der offenen See sind Verunreinigungen von Schifffahrtswegen sehr häufig und in der Summe für die Umwelt signifikant.
Die in 9 gezeigte Ausgestaltung ist insbesondere für kleiner formatige Säcke geeignet wie Säcke mit einem Durchmesser von einem 2/3 Meter, die eine Tragkraft von etwa 20 kg an ölsaugendem Copolymerkörpern haben können.
Wie der Sack gemäß 5 hat der Sack gemäß 9 zwei Netzlagen 200, 210 (in 9 ist nur 200 einwandfrei zu sehen) und einen Versteifungsring 245. Anstelle der schweren Nylonringe 240, 250 (siehe 5) wird für den Sack gemäß 9 ein Ring 245 verwendet, der aus einem einstückigen Material (wie Ring 245 gemäß 7) hergestellt ist, das aus einem Netz gebildet ist, zum Beispiel ein Band aus einem Netz aus Vinyl eingekapselten Polyester mit einer Nummer/Inch von 14 × 12 (25,4 pro mm).
Anstelle der Netze 220, 225, die aus diametralen Streifen bestehen (siehe 5), enthält Sack 10 gemäß 9 Seile 222, 224, die quer über nicht diametrale Kreissehnen gelegt sind. Seile 222 überqueren Sack 10 oberhalb der Lage 200, Seile 224 überqueren Sack 10 dagegen in entgegengesetzter Richtung unterhalb der Lage 210. Die Enden der Seile 222, 224 sind an dem Ring 245 befestigt.
Bei Sack 10 gemäß 9 ist der Ring 80 und Einfüllröhre 230 (siehe 6) durch einen weniger teueren Stoffkragen 250 ersetzt worden, der zum Beispiel aus einer Segelleinwand (duck fabric) aus Nylon mit 200 Denier hergestellt ist. Ein Ende des Kragens 250 ist mit der oberen Netzlage 200 vernäht, während das andere Ende umgefaltet und so vernäht ist, dass ein Durchgang gebildet wird, durch den ein Befestigungsseil 255 gezogen wird.
Der Stoffkragen 250 kann auch den Ring 80 und die Einfüllröhre 230 in der Ausführungsform von Sack 10 wie sie in 5 und 6 gezeigt ist, ersetzen. Falls ein Aufnehmerring gewünscht ist, wie Ring 80 in dieser Ausführungsform, kann ein Metallring (nicht gezeigt) an der Stelle befestigt werden, an der die radialen Elemente von Netz 220 im Zentrum der Netzlage 200 zusammentreffen, und der Stoffkragen 250 kann sich an einer beliebigen anderen passenden Stelle auf der Netzlage 200 befinden.
Alternativ können die radialen Elemente von Netz 220 außerhalb des Zentrums der Lage 200 auf dem Sack 10 befestigt sein. Die zentralen Enden der radialen Elemente können zusammengefasst und an einem Metallring befestigt werden, und der Stoffkragen 250 kann im Zentrum der Netzlage 200 unterhalb des Rings befestigt werden.
Cogolymerkörper
In 10 ist eine Beispiel eines geeignet geformten Copolymerkörpers 300 wie er im Inneren des Sacks 10 eingesetzt wird, gezeigt.
Der grundlegende Bestandteil der Körper 300 ist ein Copolymermaterial, von dem bekannt ist, dass es Öl aber nicht Wasser sorbiert. Vorzugsweise ist das Material nachgiebig oder flexibel. Eine mögliche Alternative zu Copolymeren ist natürlicher oder synthetischer Kautschuk, wie zum Beispiel Polyisopren.
Besonders geeignete Copolymersorten gehören zur Klasse der thermoplastischen Elastomere, wie zum Beispiel Styrol-Butadien-Styrol ("SBS"), das ein Styrolblockcopolymer ist. Styrolblockcopolymere wurden für Anwendungen entwickelt, die Schlagfestigkeit erfordern und diese sind immer noch deren Hauptanwendung. SBS ist hochsorbierend, nicht toxisch, und bleibt nach der Sättigung mit Öl kohärent. Ein alternatives Styrolblockcopolymer ist Styrol-Isopren-Styrol ("SIS").
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die nach dem nachstehend beschriebenen bevorzugten Verfahren hergestellt wird, wird das zu Granulat verarbeitete SBS-Material mit einem granulierten Bindermaterial vermischt. Gemäß dieser Ausführungsform hat sich ein poröses SBS-Granulat mit etwa 30% Styrol als geeignet herausgestellt, dass so gesiebt wurde, dass es Teilchen von einer Größenordnung zwischen 4 und 20 Mesh zurückhält. Vorzugsweise wird das SBS-Produkt im Gegensatz zu Standardherstellungsverfahren ohne Talk hergestellt, um in dem ausgebildeten Körper die intergranulare Bindung zu erhöhen.
Das Bindermaterial ist ein nachgiebiges oder flexibles, hydrophobes, olefinisches Polymermaterial in Form eines Granulats mit einem Schmelzpunkt der niedriger ist, als der des ölabsorbierenden Copolymers. Polyolefinische thermoplastische Elastomere wie zum Beispiel Ethylenpropylen- ("EP") kautschuk oder Ethylenpropylendienmonomer ("EPDM") haben sich als geeignet herausgestellt. Das Bindemittel verhindert, dass die geformten Körper 300 zerkrümelt werden, wenn sie in trockener Form gehandhabt werden, und absorbiert dennoch eine bestimmte Menge an Öl, wenn auch gegebenenfalls nicht so schnell wie SBS.
Eine optionale dritte Komponente der Körper 300 sind starre, inerte, glatte, dünne Flocken eines Materials, das eine Oberfläche hat, die durch Kohlenwasserstoffe benetzbar ist.
Es kann ein beliebiges derartiges Material eingesetzt werden einschließlich Glimmer, Metall oder Polymeren, jedoch ist Polymethylpenten ("PMP") ein vorrangiges Beispiel. Beispiele von Alternativen umfassen Polyethylenterephthalat ("PET"), metallisiertes Polycarbonat und Polyvinylchlroid. Die Flocken sollten vergleichsweise dünn sein, zum Beispiel weniger als 1 mm dick. Die Form der Flocken ist nicht besonders wichtig und es wurden gute Ergebnisse mit einem statistisch zerkleinerten Material mit einem Durchmesser von einigen Millimetern erzielt. In einigen Ausführungsformen erhöhen die Flocken den Ölfluss in das Innere der gebildeten Copolymerkörper 300, indem sie vermutlich einen Kanal oder eine Oberfläche bilden, an denen entlang das Öl fließen kann. In anderen Ausführungsformen einschließlich derjenigen, die gemäß dem nachstehend beschriebenen bevorzugten Verfahren hergestellt worden sind, sind die Flocken nicht wesentlich, können jedoch optional zugesetzt werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform bestehen 70 bis 90 Gewichtsprozent des Materials der Körper 300 aus SBS und der Rest aus EPDM-Bindemittel. Wie nachstehend beschrieben, werden die SBS- und EPDM-Granulate vermischt und so zu Körpern 300 geformt, das im Ergebnis SBS-Granulat in einer Matrix aus EPDM erhalten wird. Sind Flocken enthalten, kann deren Menge bis zu etwa 5 bezogen auf das Gesamtgewicht betragen. Um, wie vorstehend angegeben, zu ermöglichen, dass das Copolymermaterial die gewünschte flache Schicht beibehält, ist es wünschenswert einen verhältnismäßig großen Körper 300 herzustellen, sodass sich das Material nicht übereinander anhäuft. Jedoch führen große Körper dazu, dass der Abstand zwischen der Außenfläche 310 und der Innenfläche 320 größer wird, was von Nachteil ist, da dann für das Öl eine wesentlich längere Kontaktzeit benötigt wird, damit es in das Innere hineingesaugt wird. Da in tatsächlichen Ölverunreinigungen eine bestimmte Ölmenge nur sporadisch mit dem Körper 300 zusammentrifft, verbleibt in großen Körpern das Material im Innere weitestgehend ungenutzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform, die dieses Dilemma löst, wird allgemein eine Röhrenform für die Körper 300 verwendet. Beispielsweise hat ein Zylinder mit einem Außendurchmesser von etwa 2 bis 5 cm entlang seiner Längsachse einen Hohlraum (Loch) mit etwa 1 bis 2 cm Durchmesser, sodass ein Körper 300 erhalten wird, dessen gesamtes Material weniger als etwa 1 cm oder 2 cm von der nächsten Oberfläche entfernt ist.
Das vergleichsweise große Innenloch ermöglicht es, dass Wasser und Öl auf einfache Weise durch und zwischen den Körpern 300 geleitet werden kann, sodass sich die Chance erhöht, dass Öl auf eine Copolymeroberfläche trifft. Zwar verringert das Entfernen von Material aus dem Inneren des Körpers 300 die Menge an Material in jedem Körpe, jedoch ohne dass die Menge an absorbiertem Öl signifikant verringert wird, so dass der Anteil an eingeschlossenem Öl pro Mengeneinheit Copolymer zudem verbessert wird.
Zusätzlich oder anstelle des axialen Loches können mehre Löcher parallel zur Zylinderachse vorgesehen werden. Beispielsweise weist eine (nicht gezeigte) Anordnung 3 Löcher auf, die auf radialen Ebenen angeordnet sind, die jeweils in einem Winkel von 120° zueinander liegen, wobei die Löcher äquidistant zur Zylinderachse vorliegen. Diese Anordnung ermöglicht einen erhöhten Durchfluss an Öl auch dann, wenn die Ölschicht nicht mit der Zylinderachse überschneidet, zum Beispiel wenn einige der Körper 300 teilweise untergetaucht sind.
Die Körper 300 sollten eine Länge aufweisen, die den Außendurchmesser des Zylinders übersteigt. Diese Einschränkung ist wichtig, da dadurch sichergestellt wird, dass die Körper 300 so auf dem Wasser schwimmen, dass das axiale Loch parallel zur Wasseroberfläche liegt, wodurch ein besserer Durchfluss von Öl ermöglicht wird. Dies ist besonders wichtig für Körper 300, die für die erfindungsgemäßen Säcke 10 verwendet werden, da die Säcke 10 so ausgestaltet sind, dass, wie vorstehend beschrieben, die Körper 300 in einer einzigen Schicht schwimmen. Wenn sie mitten auf Öl schwimmen, haben die Körper 300 nahe dem Umfang des Sackes 10 die Neigung, Öl physikalisch daran zu hindern, zu anderen Körpern 300 zu gelangen, die näher am Zentrum liegen. Das Vorhandensein von axialen Löchern und deren Orientierung parallel zur Wasseroberfläche wirken dieser Tendenz entgegen. Zudem ermöglicht die bevorzugte Lochorientierung in manchen Fällen, dass mehr Öl in dem axialen Durchfluss verbleibt, so dass mehr Zeit zur Verfügung steht, um den Absorptionsvorgang zu beenden.
Die Körper 300 können in Säcken 10 mit unterschiedlich gestalteten Körpern ergänzt sein.
Die Verwendung solch einer Mischung aus Körpern 300 ist gegenüber der Verwendung einer einheitlichen Art von Körpern vorteilhaft, da sich rechteckig geformte Körper dichter aneinander anordnen können, wodurch der Zwischenraum und damit die Auftreffhäufigkeit verringert wird.
Das allgemein zylindrische Äußere 310 von Körpern 300 ist bevorzugt, da sich dadurch die Kontaktfläche zwischen benachbarten Körpern verringert. Durch den Druck der vielen Körper 300 im Sack 10 und die Weichheit des Materials neigen die Körper 300 zu verschmelzen mit der Tendenz als Folge, dass sich die Auftreffhäufigkeit verringert. Eine verringerte Kontaktfläche wirkt diesem unerwünschten Effekt entgegen.
Ein anderer unerwünschter Effekt wird "matting" oder "gel blocking" genannt. Hierbei verbindet sich ein erster Teil an absorbiertem Öl mit einer äußeren Schicht Körnern in Körper 300 unter Ausbildung einer Barriere, die nichtabsorbiertes Öl daran hindert, zu Körnerschichten im Inneren vorzudringen und von diesen absorbiert zu werden.
Um die Oberflächen der Körper 300 zu vergrößern ohne den Abstand zwischen Oberfläche und Zentrum zu erhöhen, und folglich eine schnellere Ölabsorption und geringeres Gelblocking zu ermöglichen, ist es wünschenswert, dass die inneren und äußeren Oberflächen 310 und 320 etwas aufgeraut sind. Dasselbe gilt für die Endflächen 350 und 360. Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung, das nachstehend diskutiert wird, fördert dieses Ziel. Alternativ hat sich herausgestellt, dass durch Ausschneiden oder Ausstanzen der Körper 300 aus Folien aus Formkörpern die Oberflächen 310, 320 aufgeraut werden, wobei durch Ausschneiden der Folien aus Blöcken die Oberflächen 350, 360 aufgeraut werden. Ebenso können die Folien oder Teile in einer vertieften Form mit rauen Seiten geformt werden.
Auch haben die Körper 300 zur Verringerung des Gelblockings vorzugsweise zahlreiche Risse 370, die sich ausgehend von einigen oder allen Außenflächen in die Körper 300 hineinerstrecken und zwischen den Körnern aus SBS verlaufen. Dieses Ziel wird wiederum durch das bevorzugte Herstellungsverfahren gefördert, das nachstehend diskutiert wird.
Gemäß einem Beispiel hat sich ein Körper mit einem Durchmesser von etwa 3,5 cm und einer Länge von 7,5 cm und einem axialen Loch mit einem Durchmesser von 1 cm als geeignet herausgestellt. Der Körper 300 hat eine Schüttdichte von etwa 0,62 g/cc und wog daher gerade etwas über 40 g. Ein Sack 10 mit einem Durchmesser von 1,8 m kann etwa 15 kg an Copolymermaterial tragen, was nahezu 400 Einheiten der beispielhaften Körper 300 bedeutet. Ein Sack 10 mit einem Durchmesser von 2/3 Meter kann etwa 2 kg an Copolymermaterial tragen, was etwa 50 Einheiten entspricht. Das Gewicht der Säcke, nachdem die Körper 300 Öl absorbiert haben, ist etwa um eine Größenordnung größer.
Die Schüttdichte des erhaltenen Körpern wird kontrolliert, um so ebenfalls Gelblocking zu verringern. Mit der bevorzugten Schüttdichte neigt das SBS-Granulat in Körpern 300 weniger dazu, miteinander zu verklumpen, wenn es mit Öl durchtränkt ist, was gleichfalls die Absorption verbessert. In ähnlicher Weise wird die Größe der SBS-Körner wie sie vorstehend beschrieben worden sind, so ausgewählt, dass ein Gelblocking aufgrund von übergroßen Stücken oder von agglomerierten pulverförmigen Teilchen mit kleinem Durchmesser verhindert wird.
Die vorstehend diskutierten bevorzugten Materialien neigen bei einer Schüttdichte von mehr als 0,75 g/cc dazu, Öl daran zu hindern, in die Körper einzudringen, während bei einer Schüttdichte von weniger als 0,45 g/cc ein Zerfallen der Körper entweder im trockenen Zustand oder nach der Absorption von Öl verursacht wird. Beispielsweise haben Copolymerkörper mit einer Schüttdichte in dem bevorzugten Bereich ausreichend intergranulare Lücken, sodass das Öl im Wesentlichen die gesamte Dicke der Körper 300 durchdringen kann, ohne deren Auseinanderfallen zu verursachen.
Körper 300, die gemäß 10 und 11 geformt sind, können alternativ als ölabsorbierende Filter zum Beispiel in einer Kartusche oder einem Rohr oder Schaft verwendet werden. Da bei dieser Anwendung die Körper 300 physikalisch in einer Position gehalten werden und nicht fließen, ist die Länge relativ zu dem Außendurchmesser unkritisch und kann je nach Bedarf geändert werden. Gleichermaßen kann das zentrale Loch unnötig sein.
Gemäß einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Form wird aus einer Anzahl von Körpern 300 eine (nicht gezeigte) Konstruktion ausgebildet, bei der die Körper 300 Seite an Seite mit paralleler Längsachse angeordnet sind. Zur Ausbildung einer solchen Konstruktion können zahlreiche Körper 300 miteinander verbunden werden oder die Konstruktion kann als einheitliche Lage, mit sich gegenüberliegenden gewölbten Ober- und Bodenflächen hergestellt werden, wobei die Löcher zwischen den Flächen in den dickeren Bereichen vorgesehen sind.
Herstellung der Copolymerkörper
Eine Methode zur Herstellung der Körper 300, die in 10 gezeigt sind, ist das Formpressen bei niedrigem Druck und erhöhter Temperatur. Beispielsweise haben sich Drücke von etwa 8 bis 20 psi (0,55-1,38 bar) und Temperaturen von etwa 150 bis 200 °F (66 bis 93 °C) als geeignet herausgestellt, ein Produkt herzustellen, das original aus SBS und EPDM-Granulat besteht und ein hohes Absorptionsvermögen und einen hohen Zusammenhalt nach der Ölabsorption aufweist. Die Wärme schmilzt EPDM nicht jedoch das SBS-Granulat, sodass das Material zu einer zusammenhängenden Anordnung zusammengeballt wird, ohne jedoch die physikalische Struktur des SBS zu schädigen, wodurch das Absorptionsvermögen des Materials verschlechtern werden würde. Um eine Anzahl von Körpern 300 auf einmal herzustellen, kann eine Form verwendet werden, die eine Reihe an kreisförmigen Vertiefungen aufweist.
Gemäß einer anderen bevorzugten Methode zur Herstellung der Körper 300 wird ein modifiziertes Extrusionsverfahren eingesetzt. Das SBS- und EPDM-Granulat wird in den Einfülltrichter eines herkömmlichen Extruders gegeben, beispielsweise eines 2 Inch Laborextruders nach Bonnot mit einer äußeren Heißwasserzylinderheizung. Der Extruder erwärmt das Granulatmaterial auf eine Temperatur, die 120 °F (49°C) nicht übersteigt, was deutlich unterhalb der üblichen Extrusionstemperaturen für Kunststoffprodukte ist, und vorzugsweise 105 °F (40,5 °C) nicht übersteigt.
Im Zylinder des Extruders wird das EPDM infolge der Hitze, des Druckes und der kombinierten mechanischen Bewegung durch die Schraube und dem Zylinder schnell plastifiziert. Die Extruderschraube vermischt das plastifizierte EPDM und das nicht geschmolzene SBS unter Ausbildung einer Matrix aus EPDM, die SBS-Granulat umgibt. Da das SBS nicht geschmolzen ist, verbleiben einige Luftblasen in der Mischung. Der Erweichungsprozess erfolgt in dem Extruder sehr schnell, wodurch sehr kurze Verweilzeiten (wesentlich weniger als 1 Minute) und damit eine schnelle Herstellung ermöglicht werden.
Das teilweise plastifizierte Kompositmaterial wird durch eine ringförmige Düse mit einem zentralen Stift oder Dorn gepresst, um die zylindrische Struktur mit dem axialen Loch wie sie in 10 gezeigt ist, herzustellen. Für ein Beispiel wurde eine 4 Inch lange Düse verwendet.
Nach dem Austritt aus der Düse weitet sich das SBS-Granulat, das durch das Hindurchdrücken durch die Düse etwas zusammengedrückt worden ist, wieder aus, wobei sich das extrudierte Material während des Abkühlens und Aushärtens "aufplustert". Das Ausweiten wird zudem durch die Luft unterstützt, die in der Mischung verblieben ist. Das extrudierte Material wird auf geeignete Längen geschnitten, um die fertigen Körper 300 zu erhalten.
Im Verlauf der Abkühlung und Wiederverfestigung außerhalb des Extruders bildet die EPDM-Matrix 390 (siehe 11) eine haltbare, dennoch durchlässige Struktur für das SBS-Granulat 380 aus und gibt dem erhaltenen Körpern 300 mechanische Integrität. Daher brechen oder zerreißen die Körper 300, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, trotz des Vorhandenseins der Risse 370 ohne extreme elastische Verformung nicht. Auch lösen sich selbst bei grober Handhabung nicht ohne Weiteres Fragmente der Körper in Form von Flocken, Krümeln oder Staub von den Körpern 300.
Der Aufplustereffekt (der bei Extrusionsverfahren üblicherweise unerwünscht ist) ist vorteilhaft, da dadurch über die gesamte Struktur intergranulare Risse 370 in der EPDM-Matrix ausgebildet werden. Jedoch ist die Rissbildung nicht so groß, dass strukturelle Integrität verloren gehen würde. Wie vorstehend erwähnt, sind Risse bevorzugt, um ein schnelles Eindringen des Öls in die Körper 300 zu ermöglichen und um das Auftreten von Gelblocking zu verringern, so dass eine kontinuierliche Absorption möglich ist.
In den Körpern 300, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, wird jegliche Verringerung des Absorptionsvermögens durch das Bindemittel (im Vergleich zu einem Körper, der ausschließlich aus einem hochabsorbierenden Material, zum Beispiel SBS, hergestellt ist) durch die erhöhte Auftreffhäufigkeit des Öls mit SBS mehr als ausgeglichen, die durch die Rissigkeit und die raue Außentextur und die verringerte Tendenz zur vorzeitigen Gelierung bewirkt wird.
Bergung der Säcke
In 1 sind auch Techniken zur Einholung der Säcke 10 gezeigt, nachdem sich die Copolymerkörper mit Öl vollgesogen haben. Da die Säcke schwimmen und das Öl in in sich geschlossenen und selbsttragenden Säcken stabilisiert ist, wird keine Spezialausrüstung benötigt, um das Öl aufzusammeln. Beispielsweise ist in 1 ein gewöhnlicher Fischtrawler 20 gezeigt, der sein Netz zum Aufschaufeln von mit Öl beladenen Säcken 10 benutzt. Obwohl es nicht erforderlich ist, schließt das erfindungsgemäße System den Einsatz von komplexeren Aufnehmerbooten, zum Beispiel von bekannten Baggerbooten oder Booten für die schnelle Reaktion auf Ölverunreinigungen nicht aus. Befindet sich zum Beispiel eine große Verunreinigung in der Nähe einer Station einer solchen Ausrüstung, kann es vorteilhaft sein, solche Boote einzusetzen, um die Säcke 10 gleichzeitig mit schwimmendem Öl, das noch nicht durch die Säcke 10 aufgenommen worden ist, von der Oberfläche abzuschöpfen. Die Säcke 10 können auch mit einem Haken aus dem Wasser gefischt werden.
In 12 ist ein Verfahren zur Aufsammlung gezeigt, wobei ein spezielles Schnellboot 400, zum Beispiel eine modifizierte Version der Boote, die gegenwärtig von Team One aus Seattle, Washington, betrieben werden, auf Basis einer schnellen Reaktion gegen eine Verunreinigung vorgeht. Speziell angepasste ausfahrbare Paravane 410 werden bei der Ankunft ausgebracht und die Säcke 10 werden mit Hilfe der Flügel 412 der Paravane 410 bei langsamer Fahrt des Schiffes 400 aufgesammelt. Bei rauen Wasserbedingungen werden die Säcke 10 auf die Verunreinigung oder vor die Verunreinigung aus der Luft aufgebracht. Da die Säcke 10 das Öl unbegrenzt zurückhalten, kann das Boot 400 warten, bis sich die rauen Wasserbedingungen gelegt haben, um Vorort zukommen, um die Einschluss- und Bergungsprozeduren zu vervollständigen ohne eine Verbreitung der Verunreinigung durch Wind und See zu riskieren, wodurch der Umweltschaden minimiert wird ohne die Bergungsboote und Mannschaften zu gefährden.
Ein Vakuum-Luftstrom-Förder- und Transfersystem (vakuum airstream conveyance and transfer, VACT) kann zum Einsammeln der Säcke eingesetzt werden, wobei ein Luftstrom eingesetzt wird (im Gegensatz zu reinem Vakuumdruck). Ein Beispiel eines solchen Systems, das bereits auf dem Mark ist und Fachleuten bekannt ist, wird Linductorsystem bezeichnet und ist erhältlich von Linductor, Inc. aus Seattle, Washington. Die Linductor-Vorrichtung wurde zur Umsetzung von sperrigen Feststoffen oder Flüssigkeitsvolumen einschließlich zur Entfernung von Ölverunreinigungen von Wasseroberflächen entwickelt. Es hat sich herausgestellt, dass ein VACT-System, das eine Variante des Linductors ist, dafür eingesetzt werden kann, Säcke 10 mit verschüttetem Öl unter bestimmten Wasserbedingungen schneller einzusammeln. Wird das Linductorsystem, wie es auf dem Markt ist, auf einem geeigneten Schiff montiert, wie einer Barke, können damit Säcke bis zu einem Durchmesser von 3 Fuß aufgefischt werden. Jedoch können Modifizierungen vorgenommen werden, mit denen es möglich ist, größere Säcke aufzufischen und auf kleinere Schiffe zu verladen.
Ein solches modifiziertes VACT-System 420 ist in 12 gezeigt, mit einem Aufnahmetank 422, verbreiterten Ansaugrohr 424, Dachaufbau 426, Antriebs- und Induktionsgebläseeinheit 426 und Auslassrohr 428. Der Dachaufbau 426 dreht sich, sodass das Ansaugrohr 424 an jede beliebige gewünschte Stelle nahe dem Bug des Boots 400 bewegt werden kann. Ein VACT-System kann auch mit zwei Ansaugröhren, jeweils eine auf jeder Seite des Bugs (nicht gezeigt), ausgestattet sein. Auslassrohr 428 ist optional, da die Säcke 10 auch im Aufnahmetank oder Blase 422 aufbewahrt werden können, oder die Säcke 10 können über eine innenliegende Verbindung (nicht gezeigt) am Boden des Tanks 422 in einen Laderaum des Schiffes 400 befördert werden, oder die Säcke 10 können über eine Auslassrampe (nicht gezeigt) auf einer Seite des Tanks 422 den Tank 422 verlassen und auf einem benachbarten Stapel angehäuft werden. In der Anordnung wie sie in 12 gezeigt ist, werden die Säcke 10 jedoch über das Auslassrohr 428 entladen und durch die Luft in einen leichten Schlepper 430 geschleudert, der längsseits des Schiffes 400 geschleppt wird. Anstelle eines geschleppten Schleppers kann ein Kahn mit Antrieb verwendet werden.
In 13 sind Arbeiter gezeigt, die die geborgenen Säcke 10 an Leinen oder Kabel 440 knüpfen, die manuell von einer Spule 450 abgespult werden, um mitgeschleppte Stränge aus Säcken zu bilden, die später aufgenommen werden können.
Die Säcke 10, die von dem Ansaugrohr 424 nicht erfasst werden, werden langsam Rampen 414 der Paravane 410 hinaufbefördert und manuell an Leinen oder Kabel 440 gebunden, zum Beispiel mit Karabinerhaken, und rutschen dann über eine Rutsche 415, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl, zurück in das Wasser. In 15 ist eine alternative Ausführungsform ohne VACT-System gezeigt, gemäß der das Aufnehmen und die Anordnung zu Strängen ausschließlich manuell erfolgt.
In 14 sind Einzelheiten eines hydraulisch betriebenen Paravans 410 von der linken Seite des Bootes 400 in 12 und 13 aus gesehen gezeigt. Die Rampe 414 kann aus der ursprünglichen horizontalen Reiseposition abgekippt werden, so dass die Schaufel 416 unterhalb der Wasserlinie 418 eintaucht. Anschließend können die Flügel 412 mit einem hydraulischen System aus der Reiseposition in einem 45° Winkel ausgespreizt werden, wie es in 12, 13 und 15 gezeigt ist. Die Rampe 414 enthält ein angetriebenes Förderband, das eine Oberfläche hat, die aus einem leichtgewichtigen weiten Maschengewebe hergestellt sein kann, zum Beispiel aus einem Velcromaterial, das die Säcke 10 ergreifen und von der Schaufel 410 die Rampe 414 hinaufbefördern kann. Obwohl die Paravane 410 auf Boot 400 gestützt dargestellt sind, können sie alternativ auf einen Schlepper oder eine Kette aus Schleppern montiert werden, ähnlich dem Schlepper 430, die längsseits oder hinter einem angetriebenen Boot 400 geschleppt werden.
Bei den Aufnahmeverfahren, die in 13 und 15 gezeigt sind, kann die Leine 440 durchgeschnitten werden, nachdem eine Anzahl von Säcken 10 zu einem Strang verknüpft worden sind, und man lässt die freigelassenen Säcke auf dem Wasser schwimmen. Dann kann mit einem Arbeitsboot eine Anzahl von Strängen zusammengefasst und ein Anker oder ein Schwimmer 480 an der Gruppe aus Strängen befestigt werden, die, vorzugsweise an der Strangmitte befestigt werden, sodass die in 16 gezeigte bandartige Anordnung 460 ausgebildet wird. Der Anker oder Schwimmer 480 kann mit einem Radiosender ähnlichen Element oder einer Radarempfindlichen Masse 100 gemäß 4 versehen sein, um eine spätere Ortung zu erleichtern, anstatt dass dieses Element an jedem Sack 10 angebracht ist. Die Bänder 460 können schwimmen gelassen werden, bis ein Aufnehmerboot oder ein geschleppter Schlepper 470 an dem Anker oder Schwimmer 480 eine Leine anbringt und die Anordnung an Bord zieht. So beladen kann der Schlepper 470 mit den Ketten an Säcken 10 mit Kähnen an das Ufer geschleppt werden.
Entsorgung
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Säcke 10 ermöglicht ein Entsorgungsverfahren, das zwar als wünschenswert angesehen worden ist, jedoch schwierig wenn nicht unmöglich in der Praxis zu realisieren ist, nämlich die in-situ Vertrennung auf dem Wasser. Durch die in-situ Verbrennung können die vorstehend beschriebenen Einsammelverfahren mit Booten vermieden werden.
Die Säcke 10 können jeder für sich oder zu Ketten oder Bändern zusammengefasst leicht auf dem Wasser entzündet werden, wodurch ein Docht- oder Fackeleffekt erzeugt wird, sodass nicht nur die Säcke, sondern auch nichtabsorbiertes Öl, das die Säcke umgibt, verbrannt wird. Frühere Versuche Ölverunreinigungen auf Wasser zu verbrennen, scheiterten an zahlreichen Schwierigkeiten, insbesondere an Problemen bei der Entzündung, die durch raues Wasser, dünne Ölteppiche oder einen hohen Emulgiergrad verursacht worden sind. Verschiedene veröffentlichte Artikel haben frühere Versuche der in situ Verbrennung und die Probleme, denen solche Versuche gegenüberstanden, beschrieben.
Werden die Säcke 10 an Land transportiert, können sie als Abfall mit dem noch intakten Öl entsorgt werden, jedoch ist dies kostenintensiv und aus Umweltschutzgründen nicht bevorzugt. Alternativ können die Säcke 10 an Land verbrannt werden und der Energiegehalt des Öls und des Copolymers können rückgewonnen und als Energie verwendet werden. Um solche Entsorgungstechniken möglich zu machen, werden vorzugsweise für die Teilchen, das Außenmaterial der Säcke 10 und für alle anderen Bestandteile der Säcke 10 Materialien verwendet, die verbrannt werden können, um die Menge an festem Abfall oder die Luftverschmutzung zu verringern. Die bevorzugten Materialien wie sie in dieser Beschreibung angegeben worden sind, sind hierfür geeignet. Eine andere Anwendung zum Recycling der ölbeladenen Copolymere ist der Straßenbau.
Das Öl kann auch mit verschiedenen Verfahren aus dem Copolymer abgetrennt werden, so dass ein Recycling des Öls ohne gefährliche Rückstände möglich ist (oder eine mögliche Wiederverwendung des Copolymerprodukts in Säcken 10). Beispielsweise wurde ein vollautomatisiertes Verfahren zur Extraktion von raffiniertem Öl aus den Copolymerkörpern innerhalb einer Reaktoreinheit entwickelt, die ursprünglich zur Trennung von Altreifenschnitzeln zu wiederverwertbaren Produkten aus Stahlschrott, Aktivkohle und raffiniertem Öl eingesetzt wurde. In dem Reaktor werden die öldurchtränkten Copolymerkörper in einer versiegelten Umgebung erhitzt, um die Molekularstruktur der Copolymere aufzubrechen. Solch ein Reaktor ist eine Modifikation eines Altreifenreaktors, der kommerziell erhältlich ist von Tirerecycling Technolgies Corp. aus Albuquerque, Neu-Mexico, und TRTM-60 Reifenzerlegmaschinen genannt wird.
Bestimmte Abänderungen ermöglichen dem TRTM-60 öldurchtränkte Copolymerkörper zu vernünftigen Kosten zu verarbeiten:

(1) Aufgrund des Salzgehaltes ist ein höherwertiger rostfreier Stahl bevorzugt;
(2) Das Entladesystem ist abgeändert, wobei der Magnetabscheider für Aktivkohle und Stahlschrott weggelassen wird, die aus Altreifen erhalten werden, nicht jedoch von den Copolymerkörpern;
(3) Es wird eine zweite Flüssigdichtung am Auslass vorgesehen;
(4) Der Luftkondensator wird durch einen zweiten Wasserkondensator ersetzt; und
(5) Es werden anstatt fünf zwei Förderschneckenstufen vorgesehen,.

So abgeändert arbeitet der Reaktor wie folgt:
Die Copolymerkörper aus Säcken 10 werden einem Einfülltrichter einer abgedichteten Förderschnecke zugeführt. Kommerziell erhältlich als ein Paket zusammen mit dem TRTM-60 sind Angaben über bestimmte Additive, die eine bessere Zerkleinerung der Altreifen ermöglichen, und diese Additive sind gleichfalls für die Copolymerkörper einsetzbar.
In zwei anschließenden Abschnitten mit horizontal ausgerichteten Förderschnecken aus rostfreiem Stahl, die jeweils durch einen hydraulischen Antrieb und ein zentrales hydraulisches Pumpsystem angetrieben werden, wird das Material einschließlich der Copolymerkörper durch den Reaktor bewegt, wobei die Körper chemisch abgebaut werden, während sie über die gesamte Länge befördert werden. Die Förderer haben obere Einlässe und Entladerutschen an jedem Ende. Die Einlassverbindung des Reaktors und die Austrittstelle des Reaktors sind abgedichtet, um zu vermeiden, dass Sauerstoff Zugang zu dem Vorgang hat.
Durch den Reaktor wird das Material in einem Vakuum auf 200 bis 300 °C erhitzt. Jeder Förderer des Reaktors hat eine perforierte Oberfläche für den Abzug der Gase, die während des Verfahrens erzeugt werden. Eine vertikale Sammelkammer aus rostfreiem Stahl ist an jedem Förderer angeschweißt, um ein Mittel bereitzustellen, diese Prozessgase aufzusammeln. Die Gase werden von der Oberseite der Sammelkammer mit einer Turbinenpumpe abgezogen. Das Gas wird dann gefiltert, um Rückstände zu entfernen, die aus der Reaktoreinheit mitgeführt worden sind. Die Gase, die weitestgehend aus verdampften Öltreibstoffen bestehen, werden dann durch zwei separate Kondensatorabschnitte gepumpt, die ein wassergekühlter Wärmeaustauscher sind. Die Kühlung erfolgt über einen luftgekühlten Prozesskühler mit einem zirkulierenden Pumpsystem. Nicht kondensierbare Gase werden gesammelt und als Brennstoff für die Brenner recycelt, das dazu eingesetzt werden kann, die Temperatur in der Reaktoreinheit aufrechtzuerhalten oder um elektrische Generatoren anzutreiben, oder können einer Gasfackelanlage zugeführt und verbrannt werden.
Ein großer Anteil des Outputs, der aus dem ölgetränkten Copolymermaterial erhalten wird, das auf diese Art und Weise verarbeitet worden ist, kann in Form flüssiger Kohlenwasserstoffe gewonnen werden. In der Tat bestehen einige der erhaltenen Flüssigkeiten aus Styrol, das, wenn es durch Destillation abgetrennt worden ist, fünf bis zehn mal so wertvoll ist wie Rohöl, und kann die Wirtschaftlichkeit des Recyclings verbessern. Ein weiterer Anteil des Gesamtoutputs besteht aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen, die zu einem Kohlenwasserstoffgemisch weiterverarbeitet werden können, das als Treibstoff für den Recyclingreaktor eingesetzt werden kann, der rückstandslos verbrennt.
Ein weiterer Anteil, der aus den Ethylenkomponenten erhalten worden ist, besteht aus einem wachsartigen festen Rückstand, der kommerziell als Rohstoff für chemische Raffinerien verwendet werden kann. Optimaler Weise verbleibt so gut wie kein Kohlerückstand.
Zwar wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, jedoch sind zahlreiche Modifikationen und Variationen dieser Ausführungsformen möglich, ohne dass von den offenbarten erfinderischen Konzepten abgewichen wird.

Claims

Zusammensetzung enthaltend Styrol-Butadien-Styrol hauptsächlich in Form von Körnern, eingebettet in eine Matrix aus einem Ethylen Propylen Dien-Monomer.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, im wesentlichen bestehend aus Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, bestehend aus Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ethylen Propylen Dien-Monomer in einem Gehaltsbereich von etwa 10-30 Gew % vorliegt.
Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Styrol-Butadien-Styrol etwa 30 % Styrol enthält.
Eine Vorrichtung zur Absorption von Öl enthaltend einen festen nachgiebigen Körper enthaltend Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer, wobei die Länge entlang der Hauptachse den Durchmesser übertrifft, und wobei der Körper um einen Hohlraum entlang der Hauptachse des Zylinders geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die äußere Oberfläche des Körpers zahlreiche Risse aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bestehend aus Styrol-Butadien-Styrol mit etwa 30 % Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer in einem Gehaltsbereich von etwa 10 bis 30 Gew %.
Verfahren zur Bildung eines festen nachgiebigen Körpers zur Absorption von Öl umfassend: (a) Mischen von Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer; (b) Erwärmen der Mischung um das Ethylen Propylen Dien-Monomer Material der Mischung zu plastifizieren; (c) Extrudieren der erhaltenen Mischung durch eine Düse; und (d) Abkühlen und Expandieren lassen der extrudierten Mischung; (e) wobei die Maßnahmen nach Abschnitten (b) und (c) ausschließlich bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Styrol-Butadien-Styrol-Materials durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei im Abschnitt (a) ausschließlich Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer vermischt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Abschnitt (a) das Vermischen von Körnern aus Styrol-Butadien-Styrol und Körnern aus Ethylen Propylen Dien-Monomer umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei Abschnitt (b) das Erwärmen der Mischung auf eine Temperatur zwischen etwa 40,5 °C (105 °F) und 49 °C (120°F) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei Luft in der extrudierten Mischung belassen wird und wobei die Expansion gemäß Abschnitt (d) die Ausbildung von Rissen in dem erhaltenen Körper bewirkt.
Vorrichtung zur Verbesserung von Ölverunreinigungen, umfassend: (a) einen Sack mit zwei Bahnen eines Maschenmaterials, das sowohl für Wasser als auch für Öl porös ist, wobei die Bahnen miteinander verbunden und entlang ihres Umfangs versteift sind; (b) wobei jeder Sack einen Raum bildet, der zahlreiche röhrenförmige Körper enthält, die aus einem Öl einfangendem Polymer gebildet sind, enthaltend Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer; (c) wobei jeder der zahlreichen Polymerkörper so geformt ist, dass er einen axialen Hohlraum des Polymerkörpers umfasst; und (d) wobei die längste Abmessung von jedem der zahlreichen Polymerkörper parallel zu dem axialen Hohlraum ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, zudem enthaltend eine Öse und eine Öffnung, die mit dem Sack verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei jeder der zahlreichen Polymerkörper aus zahlreichen Körnern aus Styrol-Butadien-Styrol und zahlreichen Körnern aus Ethylen Propylen Dien-Monomer gebildet sind, die miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Entfernung von auf Wasser schwimmendem Öl umfassend: (a) das Aussetzen von zahlreichen Säcken auf öliges Wasser, wobei jeder zwei Bahnen aus einem Maschenmaterial umfasst, das sowohl für Wasser als auch Öl porös ist, wobei die Bahnen miteinander verbunden sind und entlang ihres Umfanges versteift sind; (b) wobei jeder Sack einen Raum ausbildet, der zahlreiche röhrenförmige Körper enthält, die aus einem Öl auffangendem Polymer gebildet sind, enthaltend Styrol-Butadien-Styrol und Ethylen Propylen Dien-Monomer; und (c) Schwimmen lassen der Säcke inmitten des Öls über eine ausreichende Zeit, sodass die Körper in den Säcken eine Menge des Öls aufnehmen können; (d) wobei jeder der zahlreichen Polymerkörper so geformt ist, dass er einen axialen Hohlraum des Poymerkörpers umschließt; und (e) wobei die längste Abmessung von jedem der zahlreichen Polymerkörper parallel zu dem axialen Hohlraum verläuft.
Verfahren nach Anspruch 17, weiter umfassend das Aussetzen der Säcke innerhalb einer Barriere, die eine Verunreinigung aus Öl umschließt.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Maßnahme des Aussetzens der Säcke das Abwerfen von wenigstens einigen der zahlreichen Säcke auf das ölige Wasser aus einem Schiff umfasst, das Öl in das Wasser abgibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, weiter umfassend die Rückholung der Säcke von der Wasseroberfläche, indem die Säcke mit einem Netz eingefangen werden, das mit einem Boot verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20 weiter umfassend Verbrennen der Säcke zusammen mit dem Öl, das von dem Polymer der Körper aufgenommen worden ist, während die Säcke mitten im öligen Wasser schwimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20 weiter umfassend Rückholung der Säcke von der Wasseroberfläche und später Verbrennen der Säcke zusammen mit dem Öl, das von dem Polymer der Körper und den Körpern selbst aufgenommen worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20 weiter umfassend Rückholung der Säcke von der Wasseroberfläche, und später Erwärmen der Polymerkörper in einem Reaktor um Kohlenwasserstoffe rückzugewinnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, wobei die Maßnahme des Aussetzens der Säcke die Verwendung von Säcken umfasst, die Polymerkörper enthalten, die aus EPDM und SBS bestehen.