(57)【要約】【課題】  栄養成分を含む液体が植穴を介して流出することを防止するとともに空気を効率よく取り込み可能な無土壌植物栽培コンテナを提供する。【解決手段】高密度植物生育用無土壌システムは、温室型構造と、内部に形成される流路を有する本体部と、本体部から離れて１〜１７９度の間の角度をつけて延びているアームと、前記アームの対向する端部領域に形成される容器とを備えた、温室型構造内で実質的に垂直に配置される少なくとも一つの細長い支持部と、容器に流体流を供給するための流体供給システムと、流路を介して流れてきた残留流体を回収するための流体回収システムと、を備え、容器、アーム、および本体部は容器によって受け入れられた流体を本体部に向けてアームの下流方向に流すために互いに流体連通している。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温室型構造と、
内部に形成される流路を有する本体部と、前記本体部から離れて１〜１７９度の間の角度をつけて延びているアームと、前記アームの対向する端部領域に形成される容器とを備えた、前記温室型構造内で実質的に垂直に配置される少なくとも一つの細長い支持部と、
前記容器に流体流を供給するための流体供給システムと、
前記流路を介して流れてきた残留流体を回収するための流体回収システムと、を備え、
前記容器、前記アーム、および前記本体部は当該容器によって受け入れられた流体を当該本体部に向けて当該アームの下流方向に流すために互いに流体連通していることを特徴とする高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項２】
前記容器は前記植物を当該容器の内表面から離して、内部の実質的に中央側へ引き離すための離隔構造を備えることを特徴とする請求項１に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項３】
前記容器は内部に苗木を受け入れるための、穴の開いたバスケット型の構成部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項４】
前記流体供給システムは、前記流体流に二酸化炭素を混入するための二酸化炭素混入装置を備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項５】
前記二酸化炭素混入装置は高濃度二酸化炭素流から二酸化炭素を除去するように構成された二酸化炭素除去方式により形成されていることを特徴とする請求項４に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項６】
前記高濃度二酸化炭素流は濃縮二酸化炭素シリンダおよび二酸化炭素を発生する化学工程から流出する流れからなる群のいずれか一つ以上から選択されることを特徴とする請求項５に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項７】
植物の生育を促進するために、前記流体流は内部に溶解した栄養成分を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項８】
前記流体流は内部に溶解した有機陰イオン界面活性剤を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項９】
栄養成分流体流に二酸化炭素を混入するステップと、
苗木に二酸化炭素混入流体流を供給するステップと、を少なくとも含む高密度植物生育用無土壌方法。
【請求項１０】
前記流体流は当該流に二酸化炭素を混入することにより炭酸レベルを増加させておくことを特徴とする請求項９に記載の高密度植物生育用無土壌方法。
【請求項１１】
本発明により実質的に上記のように記載されまたは例示された高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項１２】
添付図面のいずれかひとつに記載された、または参照して具体的に記載された高密度植物生育用無土壌システム。
【請求項１３】
ここに記載されたものであると実質的にみなせる新規かつ独創的な整数または整数の組み合わせを含む高密度植物生育用無土壌システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低炭素放出の無土壌高密度植物生育システムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、収穫される生育ステージに達するまで、植物を土壌に並べて植えつけ、肥料と水を与え、自然に生育させる従来型農法を認識している。
【０００３】
これらの従来型農法には多数の制限や欠点がある。例えば、一平方メートル当たりの植物密度が低いため、農耕のために広大な土地を必要とすることや、合成肥料、除草剤、および／または農薬などの石油化学系物質の広範囲にわたる使用と共に用いられるトラクターや機械に起因する比較的高い炭素放出などが挙げられる。
【０００４】
これらの従来型システムは、時間と共に、植物にカバーをかけることよって改善されてきている。例えば、昆虫や環境から植物を保護し、大半の場合に植物密度をほとんど増加させず、そして／または炭素放出を最小化し、または植物栽培において使用するための炭素さえも捕捉する材料からなるトンネル内が挙げられる。
【０００５】
本発明者は、土壌を用いずに水中で無機栄養成分溶液を用いて植物を生育する方法である水耕などの、温室内の高密度農耕方法を認識している。陸上植物は、無機栄養成分溶液内のみで、または、パーライト、砂利、木炭、鉱物繊維、膨張粘石、またはヤシ殻などの不活性媒体内でその根とともに生育してもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水耕は一平方メートル当たりの生産量を増やし、従来型農法よりも改善される植物生育条件を許容できうるものであるが、水耕は植物生育の一部を解決するに過ぎない。植物が単一平面内に広がり、その根が栄養成分溶液プール内に伸長するにつれて、植物の根に対する栄養成分の供給、光への曝露、および植物の密度が、依然としてかなり制限される。
【０００７】
本発明者は、上記を考慮した上で、以下に記載される発明を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によれば、温室型構造と、内部に形成される流路を有する本体部と、内部に植物を受け入れるために本体部の垂直軸に対して角度をつけて配置され、流路と流体連通している複数の垂直離隔容器とを備えた、温室型構造内で実質的に垂直に配置される少なくとも一つの細長い支持部と、流路に流体流を供給するために流路と流体連通している流体供給システムと、流路を介して流れてきた残留流体を回収するための流体回収システムと、を備える高密度植物生育用無土壌システムが提供される。
【０００９】
温室型構造は、構造内で可視光量を増加させるためのいわゆる光束増強手段を備えていてもよい。光束増強手段は、所定量の太陽光が本構造を貫通することができるようにするためのいわゆる光貫通材料から形成されていてもよい。その材料はガラスおよび／または紫外光に対して耐久性のある透明なポリカーボネートを含んでいてもよい。その材料は、太陽光が本構造を貫通することできるようにする一方本構造の外側へ太陽光が再反射することを抑制することができるような反射特性を有していてもよい。反射材料はいわゆるＡｇｒｉ−ｆｉｌｍ（登録商標）および／またはＬｕｍｅｎｍａｘ（登録商標）を含んでいてもよい。
【００１０】
温室構造に入射するいわゆる赤色光および青色光の波長を抑制するため、適切なフィルタがその材料に含まれていてもよい。
【００１１】
光束増強手段は太陽光を床面から離れるように反射するために温室構造の床材の反射組成物から形成されていてもよい。
【００１２】
反射組成物は温室の床材上で赤色および青色の配置形状であってもよい。
【００１３】
光束増強手段は、好ましくは約８００〜１０００ｎｍの波長を有する光を供給するための光源を備えていてもよい。
【００１４】
温室型構造は、本構造内の周辺温度を調節するための温度調節手段をさらに備えていてもよい。本調節手段は、通気口および／またはファン、本構造の外表面を湿らせるためのウェットシステム、および構造内部に微細な霧を噴射するための噴射システムからなる群から選択されたいずれか一つ以上から形成されていてもよい。
【００１５】
また、調節手段は温室内部の周辺温度を調節するために、既存のラジエータシステムを備えていてもよい。
【００１６】
また、温室構造は本構造内部で病原菌レベルを所定の範囲内に制御するための病原菌制御手段を備えていてもよい。病原菌制御手段は、本構造への二重空気ロックアクセスと、所望しない粒子や病原菌を回収するための床材の組成物と、を備えていてもよい。
【００１７】
細長い支持部は通常の波形形状であってもよく、任意の適切な材料、好ましくは塩化ポリビニルおよび／またはポリウレタンから製造されていてもよい。
【００１８】
細長い支持部材はモジュール設計でもよく、各支持部は一つ以上の同一部材から組み立てられていてもよく、互いに組み付けられると支持部材を形成する。
【００１９】
各支持部は内部に苗木などの植物を受け入れるための開口部を有し、支持部が組み立てられると、垂直に離隔された、支持部の開口部が形成される。
【００２０】
各細長い支持部は、代わりに、組み立てられると支持部を形成する二つの対称部を有していてもよい。
【００２１】
細長い支持部は任意の形状及び大きさであってよいが、断面が実質的に長方形形状であることが好ましい。当然のことながら、支持部の形状は円形の断面に限定されず、正方形、長方形、またはその他の形状の断面であってもよく、断面形状及び大きさが一定である必要はない。細長い支持部は管状形状及び大きさであってもよい。
【００２２】
垂直離隔容器は垂直に対して３〜８度の、一般的には５度ほどの角度をつけて配置されていてもよい。
【００２３】
垂直離隔容器は支持部の凹部領域に位置づけられていてもよい。複数の垂直離隔容器は支持部の対向する外表面上で互いに見当がずれるように位置づけられていてもよい。
【００２４】
離隔構造は、容器の内壁から離れて実質的にその中央側へ苗木を引き離すために、容器の内側壁から容器に形成された開口内へと延びていてもよい。
【００２５】
細長い支持部は、流路を流れ落ちる流体を容器内に収容された植物の根部分に向かって導くための導路手段を備えていてもよい。
【００２６】
導路手段は細長い支持部の内表面から延びるＶ字型の隆起から形成されていてもよい。
【００２７】
細長い支持部は、導路手段から受け入れた流体を拡散するための拡散部を備えていてもよい。
【００２８】
細長い支持部は、開口部内に配置される苗木の根部分に温度および／または酸素を調節した空気を導入するために、開口部と流体連通する通路を備えていてもよい。
【００２９】
植物の生育を促進するために、流体流は内部に溶解した栄養成分を有するものであってもよい。
【００３０】
流体流は内部に溶解した有機陰イオン界面活性剤を有するものであってもよい。
【００３１】
細長い支持部の同一部材はクリップ、のり、プラスチック溶接、またはその他の適切な手段によって互いに固定されていてもよい。
【００３２】
二酸化炭素混入装置は、圧縮二酸化炭素シリンダからの流れまたは燃焼などの二酸化炭素を発生する化学的工程から流出する流れなどの高濃度二酸化炭素流から二酸化炭素を除去するように形成された二酸化炭素除去構造であってもよい。
【００３３】
高濃度二酸化炭素流から二酸化炭素が除去され、二酸化炭素混入流体は苗木に栄養成分を供給するためや、霧を生成するため、またはそのほかの使用のために温室内で用いられてもよい。
【００３４】
二酸化炭素混入流体流は内部に溶解した植物栄養成分を有していてもよい。
【００３５】
苗木の支持部内の流路を介して流体流が流れることによって、苗木の根の上方に流体流が流れるようになっていてもよい。
【００３６】
本発明の第２の側面によれば、温室型構造と、内部に形成される流路を有する本体部と、本体部から離れて１〜１７９度の間の角度をつけて延びているアームと、アームの対向する端部領域に形成される容器とを備えた、前記温室内で実質的に垂直に配置される少なくとも一つの細長い支持部と、容器に流体流を供給するための流体供給システムと、流路を介して流れてきた残留流体を回収するための流体回収システムと、を備え、容器、アーム、および本体部は容器によって受け入れられた流体を本体部に向けてアームの下流方向に流すために互いに流体連通している高密度植物生育用無土壌システムが提供される。
【００３７】
支持部は任意の適切なプラスチックおよび／または合成材料から製造されていてもよく、任意の適切な暗色であってもよい。
【００３８】
支持部は、支持部を形成するために互いに組み立てられる２つの細長い対称部を備えていてもよい。
【００３９】
内部に密閉部を相補的に受け入れるための密閉構造が、組み立てられたときに２つの対称部の間に形成される空間を密閉するように備えられていてもよい。
【００４０】
容器は、容器の内表面領域から離れて実質的に中央側へ植物を引き離すための離隔構造を含んでいてもよい。
【００４１】
離隔構造は容器の内表面から延びる突起から形成されていてもよい。
【００４２】
容器は、その内部に穴の開いたバスケット型の構成部を相補的に受け入れる形状および大きさであってもよく、バスケット型の構成部は苗木を受け入れるように構成されている。穴の開いたバスケット型の構成部により、生育行程中に苗木の根がアームの下方に伸びることができる。
【００４３】
容器は、その上端領域に配置され、容器に栄養成分豊富な流体を流すための、流体連結した流体源を受け入れて固定するための固定構造を備えていてもよい。
【００４４】
本体部の端部領域に形成された連結構造は複数の無土壌植物栽培コンテナ同士を接続させるとともにそれにより無土壌植物栽培パイプを形成する。
【００４５】
連結構造はオスメス連結構造の形状であってもよく、組み立てられたときに無土壌栽培パイプの外部へ流体が流出することを抑制するために互いに密閉して接続されるような形状及び大きさであってもよい。
【００４６】
本体部およびアームは無土壌植物栽培コンテナを形成するために互いに組み立てられる２つの対称部を備えていてもよい。
【００４７】
内部に密閉部を相補的に受け入れるための密閉構造は、無土壌植物コンテナを形成するために２つの対称部が組み立てられたときに形成される空間を密閉するように備えられていてもよい。
【００４８】
組み立てモード時に組み立てられた対称部を互いに固定するために、固定構造がさらに備えられていてもよい。
【００４９】
容器は、容器の内表面領域から離れて実質的に中央側へ植物を引き離すための離隔構造を備えていてもよい。
【００５０】
容器はその内部に穴の開いたバスケット型の構成部を相補的に受け入れるような形状と大きさであってもよく、またバスケット型の構成部は苗木を受け入れるような形状と大きさである。バスケット型の構成部は生育行程中に苗木の根がアーム下方に伸びることができるように穴が開いている。
【００５１】
容器は、容器に栄養成分が豊富な流体源を流すために、流体連通している流体源を受け入れて固定するための固定構造を含んでいてもよい。
【００５２】
離隔構造は、容器の内表面から延びる突起から形成されていてもよい。
【００５３】
本体部の端部領域に形成された連結構造は複数の無土壌植物栽培コンテナを互いに接続させることができるとともに、これにより無土壌植物栽培パイプが形成される。
【００５４】
連結構造はオスメス連結構造の形状であってもよく、組み立てられたときに無土壌栽培パイプの外部へ流体が流出することを抑制するために、互いに密閉して接続されるような形状および大きさであってもよい。
【００５５】
二酸化炭素混入装置は、圧縮二酸化炭素のシリンダからの流れまたは燃焼などの二酸化炭素を発生する化学的工程から流出する流れのなどの高濃度二酸化炭素流から二酸化炭素を除去するように構成された二酸化炭素除去方式であってもよい。
【００５６】
二酸化炭素は高濃度二酸化炭素流から除去され、二酸化炭素混入流体は苗木に栄養成分を供給するためや、霧を生成するため、またはその他の用途のために温室内で使用されてもよい。
【００５７】
二酸化炭素混入流体流は内部に溶解した植物栄養成分を有していてもよい。
【００５８】
流体流は苗木の支持部内の流路を介して流体流を流すことにより、苗木の根の上方に流れてもよい。
【００５９】
本発明の第３の側面によれば、栄養成分流体流に二酸化炭素を混入するステップと、苗木に二酸化炭素混入流体流を供給するステップと、を少なくとも含む高密度植物生育用無土壌方法が提供される。
【００６０】
本方法は流体流のｐＨが６〜７に調整されるまで、一般的には６．２に調整されるまで、流体流に二酸化炭素を混入することを含むものであってもよい。流体流は、この流れに二酸化炭素を混入することにより炭酸レベルを増加させておいてもよい。
【００６１】
混入前の、混入を受ける流体流は、蒸留水や、濃縮器、空調機、およびＲＯシステムから回収された水などの、低濃度または非常に低濃度の溶解固形物を含んでいる。
【００６２】
本発明の第４の側面によれば、栄養成分レベルと温室環境の制御は、当該温室が位置する場所と異なる場所に位置する電子化システムを介して制御および管理されることを特徴とする上述した高密度無土壌システムを備える長距離農業用システムが提供される。
【００６３】
異なる場所は、他国であってもよい。
【００６４】
電子化システムは、例えば、これに限定されるものではないが、室温、水の栄養成分レベル、水の炭酸レベル、および病原菌レベルなどの温室環境からのデータ入力を受け付ける。
【００６５】
受け付けたデータは、生育条件を最適化できるように、電子化システムのユーザが取りうる是正措置を通信できるようにしてもよい。本発明は非限定的な例として、ここに記載されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明による支持部の第１の実施形態である対称部の一方を示す。
【図２】図２は、組み立てられる際の図１に示した支持部を示す。
【図３】図３は、本発明による支持部の第２の実施形態を示す。
【図４】図４は、本発明による支持部の第２の実施形態を示す。
【図５】図５は、本発明の温室を示す。
【図６】図６は、本発明に使用される、炭酸および／またはＣＯ２を流体流に混入するためのＣＯ２除去システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図５および６に、レタスやハーブなどの葉物植物を生育するための、革新的な被制御環境促進生育増強チャンバとしても称される高密度無土壌システム１０が示される。システム１０は、根が栄養成分液または栄養成分液浸漬媒体内に永続的に浸漬していないものとして発明者によって理解されていることから、水耕システムではなく、根は栄養成分が豊富な流体の流れに晒されるので、むしろ本システムは気耕システムに近い。一方、従来型の気耕システムでは、栄養成分が豊富な流体が根に噴射される。
【００６８】
温室型構造は、その構造内で可視光量を増加させるための、いわゆる光束増強手段を備える。光束増強手段は、所定量の太陽光が本構造を貫通できるように、本構造をカバーするいわゆる光貫通材料から形成することができる。その材料はガラスおよび／または紫外線への耐久性を有する透明なポリカーボネートを含めることができる。その材料は一般的には、太陽光が本構造を貫通できる一方本構造の外側に太陽光が再反射することを抑制するような反射特性を含むものとなる。すなわち、いわゆるＡｇｒｉ−ｆｉｌｍ（登録商標）である。また、本温室構造に入射するいわゆる赤色光および青色光の波長を増加させるために、適切なフィルタをその材料に含めることができる。
【００６９】
温室内の可視太陽光を増加させるために、床面から離れるように太陽光を反射するための温室構造の床材の反射組成物が一般的に含められていてもよい。赤色および青色を配置した床材の塗装は床材から離れて植物に向かう赤色および青色の波長の反射をさらに促進する。
【００７０】
温室内の室温を調節するために、通気口および／またはファン、本構造の外表面を湿らせるためのウェットシステム、および本構造内に微細な霧を噴射するための噴射システムを適用することができる。また、既存のラジエータシステムも本構造内の室温を調節するために組み込むことができる。
【００７１】
また、温室構造は、本構造内で病原菌レベルを所定の範囲内に制御するための病原菌制御手段を備える。病原菌制御手段は、本構造への二重の空気遮断アクセスと、所望しない粒子や病原菌を回収するための床材の組成物とを備える。
【００７２】
温室内の好ましい形態では、単なる直線状の垂直パイプ部ではなく、複数の波形形状の支持部１２（図１および２）が格子状の配置で備えられ、本支持部は、栄養成分および／またはＣＯ２が混入した水流などの流体流又は蒸気流をその上部及び下部の間で流すように内部流路１４を有している。
【００７３】
波形形状の支持部１２は、その垂直軸に対して角度をつけて配置される、垂直離隔開口１６を有し、各開口は内部に苗木を受け入れるための大きさであり、使用する際に根が流路内に垂れ下がった状態で苗木が開口内に植えられるようになっている。すなわち、根が流路を流れ落ちる流体、または流路内の気体または霧と接触できるように、開口は流路と流体連通している。
【００７４】
流体が流路を流れ落ちて苗木の根と接触できるように、流体供給部は各支持部の上端に接続されている。
【００７５】
支持部の底部および流路の底部側出口との流体連通内に、支持部を介して流れてきた残留流体を回収するための流体回収システムが備えられている。
【００７６】
苗木のための開口は、苗木への太陽光を最適化すると考えられるものとして、垂直に対して５度付近の角度をつけて配置されている。
【００７７】
本発明の実施例において、支持部はモジュール設計であり、各支持部は、互いに組み付けられると支持部を形成する多数の同一部材から組み立てられる。これは、単一の鋳型を作成することが必要となるだけでよく、垂直管状支持部は多数の同一部材から組み立てることができ、コストと煩雑さを低減するという利点を有する。しかしながら、管状の支持部に組み立てられるユニットを形成するために組み立てられる、２種類以上の部材が存在するということはありえないことではない。
【００７８】
任意の数の同一部材は、所望される長さの垂直支持部を形成するために、互いに固定されていてもよい。同様に、同一部材の径は所望される同一径の垂直管状支持部を形成するように選択することができる。例えば５０ｍであって、そして／または任意の利用可能な標準的なパイプサイズに相当するものである。
【００７９】
したがって、本発明のシステムの植物および／または苗木の支持部は、栄養成分流体の方向性を有する流れがあること、およびそれが流路内部のフィン１８を有すること及びおよびその形状によって補助されるという利点があり、これにより栄養成分流体が、内部に植えられた苗木の根部分の上方に確実に流れるようにしている。分散部２０は、流体がより酸素を含むために、流体が確実に分散されるようにする。
【００８０】
容器内および／または植物の根部分の温度管理は、酸素化した空気を植物の根部分に導入させるための通路およびスロット構造２２によって実現される。植物の根部分付近で摂氏１６〜２５度が好ましい温度の管理は、必要とされる温度の空気を導入することや、通路を下げることや、スロット構造を介して根部分へ進入することにより実現される。通路およびスロット構造は、温室構造内を完全な環境に制御することなく根部分付近の温度が調節される点で、システムのエネルギー効率に寄与している。必要とされる温度の空気は、植物の生育を最大にするために、通路を通りスロットを介して根部分へと断続的に導入されることになる。
【００８１】
誘導構造２４は、植物の根が容器で生育しすぎ、それによって流体の流れを阻害するような場合に、容器の外に流体が流出することを抑制する。
【００８２】
垂直に対して５度の角度をつけた開口の配置は、地球の緯度および太陽光の角度に対して最適であると考えられる。
【００８３】
カリフラワーのようなある特定の植物が生育中に最上部が重くなることから、その植物が生育コンテナの外に落下することを防止するために、図３および図４に記載されるような支持部２６が提案される。また、本形態の支持部は、苗木を固定するために穴の開いた容器２８を備える。本形態において、相対的に植物を容器の中央側へ引き離すためのスペーサ３０がさらに備えられる。固定構造３２は流体源を容器の縁に接続できるようにし、それにより流体が容器の下方に流れるようにする。
【００８４】
本システムでは、流体が上部から下部へと垂直に流れるにつれて、かけ流しによる、肥料を含む水耕または気耕の供給とガスとの混合が促進される。
【００８５】
本システムは、本システムを貫通する光を最大限にするように設けられる。そして、温室内などで垂直支持部同士が近接して位置していると、いくつかのパイプがその他のパイプの影になる恐れがある。従って、本システムの垂直支持部の形状は、垂直生育スタックとして知られる、隣り合う垂直管状支持部に対して影になるリスクを最小化するようになっている。
【００８６】
そして、本システムは、現在の生育システムの１００〜１０００パーセントの密度になるように備えられ、人工光の使用によってさらに増加可能であるが、一平方メートルあたり２００〜４００本以上の植物を一般的に受け入れることができる。
【００８７】
そして、本システムは、方向性を有するガスの増大と同一システム内の生育媒体の再循環を可能にする。
【００８８】
また、本システムは、生育する植物の列を介して良好な空気の流れを可能にする垂直管状支持部の形状を用いて、生育環境を介した良好な空気の流れを可能にする。
【００８９】
断熱希釈濃縮方法、既存の大気水生成器、およびＵＶおよびオゾンへの曝露による循環中の処理水および／または流体を用いて水を回収することにより、比較的自立可能な植物生育環境が創出され、ここで温室内の流体／水の閉ループ循環により自立可能性が促進される。
【００９０】
＜本発明のシステムの一例の動作＞
本発明の範囲や使用される方法を限定することなく、本システムは次のように便宜的に使用することができる。
【００９１】
ＣＯ２を豊富に含む流れは、Ｍ３Ｔ（登録商標）界面活性剤で処理された水流内で、その水中に炭酸およびより高濃度のＣＯ２を形成するように除去され、これにより除去機に存在する水は溶解したＣＯ２及び炭酸を含むことになる。
【００９２】
ＣＯ２は工業的プロセスから生成されるか、または、例えば炭素捕捉および貯留など、空気から捕捉されることができる。
【００９３】
炭酸および／またはＣＯ２が混入された除去水は、垂直生育スタックの根側に供給するためのベース水として用いられる。溶解した炭酸を含む水は好ましくはｐＨ６．２であるが、ｐＨ６〜７の範囲内とすることができる。炭酸を形成するために用いられる水は溶解固形物が非常に低濃度でなくてはならず、例えば蒸留水、空気清浄システムの濃縮器から回収された水であって、その最大水温は摂氏約２５度である。
【００９４】
温室では、温度は自然循環または霧状噴射により摂氏１７〜２０度の間とすべきである。
【００９５】
従って、システムの通常動作においては以下のステップが行われる。
【００９６】
１．最初に、苗木、種、挿し木、または球根は３日間のいわゆる“慣らし”が行なわれ、制御環境インキュベータ内で滅菌される。ここでは、有機殺菌剤、Ｍ３Ｔ（登録商標）、シトラス油、緑茶抽出物、および有機農薬、および有機殺菌剤の組み合わせを含む水の霧を絶え間なく噴射しながら、人工光、オゾン、紫外光（ＵＶ）および赤外光（ＩＲ）の組み合わせに曝露される。この工程は以下に記載する第２生育段階に対して植物を調製するために必要であるとともに、菌類や虫害のリスクを低減するためにも必要である。水はオゾンおよびＵＶで滅菌でき、また任意で水を磁気的に処理するために磁石上を通過させるようにすることができる。霧は非常に微細な霧である。水または霧は、例えばスプレーノズルを分極することによって、イオン化されていてもよい。液滴の大きさの範囲は１〜１００ミクロンである。
【００９７】
２．苗木は例えば温室などの生育環境に移され、以下を備えている。（ア）ひょう害に対して防護するとともに必要に応じて日よけにもなる、除去可能なひょうカバー、（イ）必要なときにトンネルの屋根上で水を噴射するための、相互接続したパイプとノズルのシステムを介した、温室の屋根上の水分布システム、（ウ）トンネル内の相対湿度と共に室温を摂氏１５〜２４度の範囲内、理想的には１７度に制御するための、加湿器および既存の冷水器、冷却機、赤外光源を備える天候制御システム、（エ）室温や水温が５度に達した場合にそれらの温度を上昇させるための、たとえばボイラーやパイプ構造などの加熱機構。（オ）周辺環境光よりも約５〜１７％だけトンネル内部の光密度を増加させるために、トンネル内の入射光を反射するようにトンネル内に位置づけられた反射部を備える、好ましくはポリカーボネートシートから形成されている反射器。（カ）反射材料および／または銀コーティングからなり、さらに／または抗菌性能を有する、２００〜１０００ワット／ｍ２、一般的には５００ワット／ｍ２（５０ワット／フィート２）を得るための床カバー。理想的な光の波長が４００〜７００ｎｍである。（キ）温度および／または湿度が最高レベルに到達するような場合に、温室を換気するためにその一部を除去できるようにヒンジ接続されているトンネルの屋根、（ク）２つの扉の間に密閉室が作られている二重入口システム。密閉室はトンネルに入る人の足を消毒するために緑茶抽出物、シトラス油、Ｍ３Ｔ，有機殺菌剤の水溶液からなる混合消毒剤を保持するように構成された床を有している、（ケ）密閉室内の相対陽圧を維持し、密閉室及びトンネル内への空中浮遊異物の侵入を防ぐために、密閉室は空気供給源にさらに接続されている、（コ）トンネル内の温度および湿度は集中遠隔制御システムを介して制御され、本システムは温度や湿度などのパラメータの入力を受け付け、以下に限られるものではないが、天候制御ユニット、トンネル内の霧の噴射および屋根の一部除去を介して制御が行われる、（サ）Ｓｋｙｗａｔｅｒ（登録商標）などの断熱希釈濃縮法による大気からの水とともに水冷却システムの副産物としての水を回収するための水回収システム。（シ）生育スタックの根に与えるためのリザーバ内に貯められている水を処理するための水処理システム。（ス）植物の増殖中に交換される一般的にはＣＯ２および酸素であるガスの増大を防ぐために、通常２ｍ／ｓ（１〜５ｍ／ｓの範囲）の速度で動作する、温室内で継続的に空気が流れるようにするための送風機またはファン。（セ）冷却機、送風機、およびスマートパワー（登録商標）コンセプトなどのファンといった、モータ駆動による装置を駆動するための電力を発生するための太陽光パネル。（ソ）遠隔管理できるように、リアルタイムの植物増殖工程の監視と栄養分の欠如、ｐＨの変動、病害の発生を早期に検知するための、専用のＨｏｒｔｉｍａｘ（登録商標）。（タ）噴射ミストおよび／または供給水流内に銀コロイドおよび過酸化水素を放出することによる、ピシウム、フィトフトラ、フザリウムなどの病原菌の電気化学的処理のための、Ｈｙｄｒａｔｈｒｏｎ。
【００９８】
水処理システムは、ＵＶ光源、電磁陽イオン交換体、オゾン源、有機物除去用の有機フィルタ類、バイオフィルタ類、サンドフィルタ類、ナノテクフィルタ類、活性炭フィルタ又はオイルシェールフィルタ類、超音波、カスケード手段および／またはいわゆる流体圧の低下を介したエアレーション、銅や鉄などの微量元素と同様に酸素を水に混入するための逆ハイドロケミカル活性からなる。
【００９９】
貯水槽はパイプモジュールを流れ落ちる水の再回収のために相互接続したパイプのシステムと流体連通している被密閉部であり、さらに貯水槽内部の空気陽圧を生成する空気源を備え、栄養分の流れとは反対方向に流路内を遡上するガスの逆方向の流れを用いて、同一システム内で方向性を有するガスの促進と生育媒体の再循環を可能にする。
【０１００】
垂直生育スタック（垂直管状支持部）の位置は、植物がその葉に太陽光を最大限曝露できるように選択される。温室がわずかな陽圧下で動作できるように、生育環境は温室からのガスおよび熱の損失を抑制するように設計される。ＩＲおよびＵＶ光は天候条件による太陽光の欠乏を補填するために用いられる。
【０１０１】
霧システムは、細胞構造を改善するために、水またはＭ３Ｔ（登録商標）および海藻抽出物を含む水の微細な霧を葉に噴射するのに用いられる。霧噴射は、例えば、温度制御、葉への給水、害虫駆除／病原菌駆除、および湿度制御の４つの機能を有している。
【０１０２】
例えば有機ＮＰＫなどの多量元素などの栄養成分はＭ３Ｔ（登録商標）で処理された水と混合され、その後垂直生育スタックの根側に供給され、そこで根の上方の垂直管状支持部を介して流れ、根を栄養成分豊富な水で湿らせた状態に保つ。微量元素は、例えば、逆ハイドロケミカル活性を介した鉄やマグネシウムなどの水中で金属電極を溶解するなどの、電気化学工程を介して供給することができる。
【０１０３】
収穫前に、植物は、陰イオン界面活性剤、有機ｐＨ安定剤、有機抗菌剤および有機防腐剤の混合物で４８時間処理され、その結果ハイドロカーボハイドレートレベルの増加および植物の葉のいわゆるＢＲＩＸ容量が増加する。
【０１０４】
夜間に収穫が行われ、加圧空気の供給を用いて植物は切断される。全ての切り取った部分および器具はＭ３Ｔ（登録商標）およびＺｏｏｎｏｃｉｄｅ（登録商標）または類似品の混合物で処理される。収穫時点から輸送まで、温度は摂氏１０度未満に保たれる。全職員は汚染を制限するために防護服を着用する。包装済み製品は摂氏３〜７度の間で保管される。
【０１０５】
賞味期限および鮮度を伸ばすために、栄養成分および水分を含む組成が包装物内に追加される。輸送中、植物はその組成から水分および栄養成分を吸収し続けることになる。
【０１０６】
温室内の生育をさらに向上するために、植物は、音響効果による生育として知られた、所定の範囲の音波に晒される。
【０１０７】
一般的にＡＯＰとして知られた酸化プロセスを使用すると栄養成分を豊富に含む流体の品質および純度がさらに高められる。
【０１０８】
ここで述べられているＭ３Ｔ（登録商標）などの陰イオン界面活性剤の使用により根の湿潤が促され、そうすることによってエネルギー消費を減らしながら水の取り込み率の結果的な増加をもたらすとともに、これにより浸透、拡散、根の圧力差の緩和を向上する。
【０１０９】
Ｍ３Ｔ（登録商標）は南アフリカ共和国においてＭａｒｉｎｅ  ３  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｔｙ）Ｌｔｄから入手可能な界面活性剤製品であり、特許を受けた製品である。
【０１１０】
出願人は本発明の利点は、低炭素放出高濃度植物栽培システムおよび方法が記載されている点にあり、低炭素放出は、電気を生成するための太陽光パネルの使用、トンネル内の可視光を増強するための反射材料の使用、植物の根部分付近の温度の局地的な調節のために垂直な植物支持部におけるスロット構造を用いて空気流の通路を組み込むこと、従来型の農業において一般的に使用される合成肥料、農薬および／または除草剤などの石油化学系物質の不使用といった要素に起因していると考える。炭素混入除去装置は、炭素吸収源としての機能を果たすことにより本システムの低炭素排出量にさらに貢献し、除去された炭素は食用の植物原料に変換される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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