(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類の汚染元素が、汚染された水塊（１０）において、恒常的に時間をかけて電解によって少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）を発生させて捕捉される、水中の汚染元素の濃度を低減させる方法であって、
前記少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）、及び／又は、複数の電子捕捉現象が存在する場合の各電子捕捉現象は、所定の電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）に恒常的に存在して、前記所定の電解作用領域を画成し、
−以下のパラメータ、即ち、前記所定の電解作用領域における少なくとも２つの汚染元素の濃度、前記少なくとも１つの電子捕捉現象の電極で検出される電流、及び使用可能な供給電流、の内の少なくとも１つパラメータを検出するステップ、 
−検出される汚染元素の少なくとも１つを選択して、前記検出される少なくとも１つのパラメータの選択に基づいて、前記選択された汚染元素を捕捉するように、前記少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の動作を設定するステップ、
−前記選択に基づく検出される少なくとも１つのパラメータが、所定の閾値を超える場合に、捕捉される少なくとも１つの汚染元素を変えるように、前記少なくとも1つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の動作の設定を変更するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記フィードバックは、適応型のものとすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）は、少なくとも１つの電極（３０、１３０）での少なくとも１つの電着現象を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
複数の異なる電子捕捉現象（１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）は、各現象が、他の現象によって捕捉された汚染元素と同じか、若しくは異なる１種類の汚染元素を捕捉するように、恒常的に時間をかけて適用されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の電力、及び／又は複数の電子捕捉現象が存在した場合の各現象の電力は、１００ｋＷ以下であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の電力、及び／又は複数の電子捕捉現象が存在した場合の各電子捕捉現象の電力は、５０ｋＷ以下であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の電力、及び／又は複数の電子捕捉現象が存在した場合の各電子捕捉現象の電力は、１０ｋＷ以下であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）は、少なくとも１つの再生可能エネルギ源（１４０）によって局部的に電気エネルギを生成することにより電気的に駆動されることを特徴とする、請求項５乃至７に記載の方法。
【請求項９】
前記所定の電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）は、前記水塊（１０）より小さいことを特徴とする、請求項１乃至８に記載の方法。
【請求項１０】
各電子捕捉現象（１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）は、少なくとも１つの他の電子捕捉現象（１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）が存在する電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）とは実質的に異なる前記水塊の各電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）に存在し、前記各電解作用領域を画成することを特徴とする、請求項１乃至９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）の境界は、実質的に電子捕捉現象の検出可能な電流が該電流を生成する電極間の最短経路で検出される電流の１／１０以下になるところであることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
水塊に適用される、１つの電極群により生成される1つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の個数の密度は、１平方メートル当たり１〜１０個であることを特徴とする、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）は、前記水塊の少なくとも１つの隣接領域（１０、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）で開放型システムを形成するように配設されることを特徴とする、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記水塊において開放型システムを形成するよう配設された前記電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）は、自然に、及び／又は誘導（２０）されて、水が少なくとも１つの隣接領域から電解作用領域に通過する、及び／又は電解作用領域から少なくとも１つの隣接領域に通過するように配設されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
恒常的に、少なくとも２つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）を適用するステップ、及び各電子捕捉現象に電流パラメータを前記２つの電子捕捉現象の一方が、他方の電子捕捉現象によって捕捉された汚染元素とは異なる少なくとも１種類の汚染元素を捕捉するように提供するステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つの電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）に流れる水流に関する少なくとも１つの特徴パラメータを検出するステップ、及び前記特徴パラメータに基づいて、少なくとも１つの電極（３０、１３０）の方位及び配置を、電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）内で少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）を発生させるのに適する方位及び配置に変更するステップを含むことを特徴とする、請求項１乃至１５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）の供給電流の強度及び大きさは、捕捉される少なくとも１つの汚染元素のイオン移動度に影響を及ぼすように経時的に変えられることを特徴とする、請求項１乃至１６の何れか一項に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）は、通信システム（１５５）によって遠隔から監視されることを特徴とする、請求項１乃至１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
電解によって捕捉された少なくとも１つの汚染元素は、収集され再利用のために産業に送られることを特徴とする、請求項１乃至１８の何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れか一項に記載の方法を適用して水中の汚染元素の濃度を低減する設備であり、
該設備は、少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）を発生させるために、汚染された水塊（１０）の所定の領域に浸漬可能な少なくとも１群の不溶性電極（３０、１３０）を含む少なくとも１つの電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）、
電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）に供給するように配設された少なくとも１つの再生可能なエネルギを利用する少なくとも１つの電流発電機（１４０）、
電解槽の運転パラメータを変更するようプログラムされた少なくとも１つの制御ステーション（１５０）、
浮揚する、又は水塊（１６２）の底に固定可能な支持体を使用して浮揚する電解槽の少なくとも１つの支持装置（１６０）を含む設備であって、
該設備は、少なくとも１つの水のパラメータ及び／又は少なくとも１つの電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）に関する少なくとも１つの運転パラメータを検出するための少なくとも１台の検出装置（１７０）を含み、該検出装置（１７０）は、フィードバックシステムを形成するようにステーション（１５０）と通信状態であり、ステーション（１５０）は、槽の運転パラメータを検出装置（１７０）によって検出されたデータに基づいて変更及び管理するようにプログラムされて、配設されることを特徴とする設備。
【請求項２１】
少なくとも１つの電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）、少なくとも１つの発電機（１４０）及び少なくとも１つの制御ステーション（１５０）を含む、少なくとも１つの電子捕捉現象（５、１０５）を発生させる自己給電型モジュラユニットを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の設備。
【請求項２２】
モジュラユニット（５、１０５）の電力は、２００ｋＷ以下とすることを特徴とする、請求項２１に記載の設備。
【請求項２３】
モジュラユニット（５、１０５）の電力は、１００ｋＷ以下とすることを特徴とする、請求項２１に記載の設備。
【請求項２４】
モジュラユニット（５、１０５）の電力は、２０ｋＷ以下とすることを特徴とする、請求項２１に記載の設備。
【請求項２５】
少なくとも１つの電極（３０、１３０）は、立体的であり他の断面に対して大きく、且つ電解作用領域（１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ）を介して水流（Ｃ）方向に直交するよう配設される断面を有することを特徴とする、請求項２０乃至２４の何れか一項に記載の設備。
【請求項２６】
電極（３０、１３０）周りに水を完全に保持する部品を備えない、前記電解作用領域それぞれの周りの所定領域を選択的な多孔質膜、即ち１つ又は複数の所定の汚染元素に対して透過性のある膜で包囲することを特徴とする、請求項２０乃至２５の何れか一項に記載の設備。
【請求項２７】
前記フィードバックは、適応型のものとすることを特徴とする、請求項２０乃至２６の何れか一項に記載の設備。
【請求項２８】
少なくとも１つの電子捕捉現象（２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ）を発生させる複数の装置（５、１０５）、及び電解を適用する水塊（１０）に対して遠隔にあり、通信システム（１５５）を介して、前記電解発生装置に接続される制御ステーション（２８０）を含むことを特徴とする、請求項２０乃至２７の何れか一項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中の汚染元素及び／又は有価元素の濃度を低減させる方法及び設備に関する。本発明は、特に、大量の水処理に関連して開発されており、水と隣接した状態で開放型システム内に配設されて、即ち隣接する水と少なくとも成分を交換できる開放型システム内に配設されて、水中で使用されるのに有利になっている。しかしながら、これは、他の用途を排除するものではない。
【０００２】
本発明によって処理される水の例は、海、川、湖、ラグーンのような自然の窪み、又はダム、運河のような人工の窪み、又は隣接領域から流入可能及び隣接流域へ流出可能な整備された水域に位置する自由水の領域である。これらは、水路の浄水枡の水、及び水産養殖又は養魚場若しくは設備で使用される浄化枡の水を含む。
【背景技術】
【０００３】
周知のように、我々の惑星にある水は、種々の理由で、そして最近では、汚染されていない水を得るのが難しいという現実も加わり、貴重な資源である。
【０００４】
周知のように、都市開発、産業活動、及び農耕活動は、水の汚染にかなりの影響を与えており、現在では、イオンの形で浮遊する人間の健康に有害な汚染材料が発見されることがよくある。
【０００５】
最も深刻な汚染物質の中で、我々が注目すべきものとして、限定ではないが、カドミウム、鉛、水星、アルミニウム、アンチモン、砒素、スズ、タリウム及びウランがあり、これらの多くが金属の形をしている。
【０００６】
これらの元素は、水を飲んだ際に我々の体に直接入るだけでなく、食物連鎖の中に取り込まれる。典型的な例は、我々が日常食する魚や水産養殖製品における濃縮メカニズムである。
【０００７】
惑星における水の汚染程度や、人類への影響度を定量化するために引用できる多くの書誌参照の中で、我々は、以下の極めて完全なレポートに注目する：環境汚染物質百科事典（ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ  ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＮＴＳ  ＥＮＣＹＣＬＯＰＥＤＩＡ）、１９９７年７月１日；編纂者／編集者：ロイ・ジェイ・アーウィン（ＲＯＹ  Ｊ．ＩＲＷＩＮ）、国立公園局；協力、コロラド州立大学；学生助手として汚染物質専門家：マーク・ヴァン・モーウェリック（ＭＡＲＫ  ＶＡＮ  ＭＯＵＷＥＲＩＫ）、リネット・スティーブンス（ＬＹＮＥＴＴＥ  ＳＴＥＶＥＮＳ）、マリオン・ダブラー・シース（ＭＡＲＩＯＮ  ＤＵＢＬＥＲ  ＳＥＥＳＥ）、ウェンディー・バシャム（ＷＥＮＤＹ  ＢＡＳＨＡＭ）、国立公園サービス水資源部、水処理課（ＮＡＴＩＯＮＡＬ  ＰＡＲＫ  ＳＥＲＶＩＣＥ  ＷＡＴＥＲ  ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ  ＤＩＶＩＳＩＯＮＳ，  ＷＡＴＥＲ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮＳ  ＢＲＡＮＣＨ）；１２０１  Ｏａｋｒｉｄｇｅ  Ｄｒｉｖｅ，  Ｓｕｉｔｅ  ２５０，  ＦＯＲＴ  ＣＯＬＬＩＮＳ，  ＣＯＬＯＲＡＤＯ  ８０５２５。
【０００８】
以上のように、上記レポートは１９９７年から存在するが、別のそれ以前のレポートも、この課題が非常に長い間に亘り存在するという事実を明示するのに、挙げることができる。
【０００９】
腫瘍研究の観点に移ると、フェラーラ（Ｆｅｒｒａｒａ）大学の最近の研究では、これらの汚染物質が身体に与える損傷に関する包括的な概要を提供している：２０１３年７月３日；フランチェスコ・カリテイ（Ｆｒａｎｃｅｓｃｏ  Ｃａｒｉｔｅｉ）教授、フェラーラ大学、「Ｉｎｑｕｉｎａｍｅｎｔｏ  ｄｅｌｌａ  ｆａｕｎａ  ｉｔｔｉｃａ  ｅ  ｄｅｌｌｅ  ａｃｑｕｅ  ｄａ  ｍｅｔａｌｌｉ  ｐｅｓａｎｔｉ  ｅ  ｃｏｎｓｅｇｕｅｎｚｅ  ｓａｎｉｔａｒｉｅ  ｎｅｌｌ  ‘ｕｏｍｏ；  ｉｎ  ｐａｒｔｉｃｏｌａｒｅ  ｉｎ  ｃａｍｐｏ  ｏｎｃｏｌｏｇｉｃｏ」。
【００１０】
かかるレポートが本特許出願の出願日のほんの数日前に存在したという事実は、この問題に対する抜本的な解決方法がないことを示している。
【００１１】
このように、長年に亘り現在の社会において、我々の惑星の水の汚染を低減させるために、大規模に適用可能な地球規模のシステムを見つける必要性があることが示されてきた。
【００１２】
そうした要求は、特に、海、川、湖及びラグーンに対して、また汚染源に近い全水塊に対して大きい。
【００１３】
また、惑星の鉱物資源が限られている点や、かかる汚染物質だけでなく、水に存在する他の元素が、重要な供給源となることがある点を考えると、浄化処理の有用性も更に高まる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、発明の一般的な目的は、かかる要求を少なくとも部分的に満たすことである。
【００１５】
本発明の好適な目的は、実施が容易で且つ費用対効果に優れた、且つ大規模に効果的に適用可能な、汚染物質及び／又は有価元素を低減する処理方法を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる好適な目的は、汚染元素及び／又は有価元素を再生して、産業で再利用可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の一般的態様によると、本発明は、電解、特に電子捕捉現象を適用することによって、汚染元素及び／又は有価元素の量を低減する方法に関する。本発明による電解は、汚染された水塊中で恒常的に時間をかけて適用される。本発明は、単位時間当たりには少量の汚染元素及び／又は有価元素を除去することによっても、長期間では多量に被浄化箇所から除去可能であるという、独創的な直観に基づいている。また、本方法は、適用期間が長いことで効果があるため、人間による多大な介入が不要である。
【００１８】
また、有利には、本方法は、例えば、金属及び塩のようなイオンの形を有することができるあらゆる汚染元素及び／又は有価元素に適用されることができる。当然ながら、溶液中の金属イオン及び金属塩は、水に既に自然に存在していることがある、及び／又は電離によって得られることがあるが、この場合は、電子捕捉現象の一部と見なされる。
【００１９】
以下の非限定的な表では、本発明の方法で水から抽出されることができる幾つかの汚染元素及び／又は有価元素を示している：  この表では、幾つかの欄で其々、海洋に含まれる各元素の全質量に関する概算量、従来の採掘技術により生産される対象金属の量、及び前欄に記載されたものを抽出可能にするために処理する必要がある水量について記載している。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
捕捉は、例えば、選択的にできる、又はこの選択は、経時的に変えることもできる。
【００２２】
本発明に関しては、「１つの」電子捕捉現象は、「１つの」電解槽によって発生されるものと見なす。そのため、複数の電解槽を使用する場合は、複数のかかる現象のことを言うものとする。そうした複数の現象は、１時間当たりに捕捉される元素の量を増やすために、及び／又は選択的捕捉を行う、即ち、各現象が、数種類の所定元素だけ、又は１種類の元素だけの捕捉に関係するよう行うために、利用されることがあるが、その場合は、区分された捕捉のことを言うものとする。元素は、例えば、上記の表の元素から選択されることができる。
【００２３】
電子捕捉現象は、少なくとも１つの電極（好適には、例えば、炭素繊維のような、導電繊維に含浸された高分子材料製の不溶性電極）での少なくとも１つの電着現象を含むが、例えば電着現象のような、他の現象を含む可能性を、排除するものではない。  
【００２４】
幾つかの好適な実施形態によれば、電子捕捉現象の電力は、１００ｋＷ以下、好適には５０ｋＷ以下、更に好適には１０ｋＷ以下である。これにより、侵略的でなく、被浄化箇所に略恒常的に存在可能になる。例えば、海洋性動植物が存在する、養魚場、養殖場、又はラグーンについて考察してみよう。電流が強過ぎると、海洋性動植物は実際にショックを受け、生存には適さない。
【００２５】
また、かかる現象は、再生可能エネルギ源によって動力装置（ｌｏｃｏ）で電気エネルギを生成することにより、提供されることができる。これにより、大量の水を処理するために、設備を恒常的に運転状態で使用し易くなる。
【００２６】
上記電力を使用した電子捕捉現象は、単一の電解槽で発生させたものである。多数の槽が存在する場合では、各槽は、上記限界内の電力で電解現象を発生されることを意味する。
【００２７】
本発明に関しては、「電解作用領域」は、電子捕捉現象の存在によって画成される、被浄化汚染環境領域を画定するのに使用される。かかる作用領域は、水塊より小さくするのが好ましい。
【００２８】
幾つかの好適実施形態によると、各作用領域は、単一の略恒常的な電子捕捉現象に略相当する、即ち作用領域は、実質的に重複しない。
【００２９】
好適な慣例によると、作用領域の境界を、電子捕捉現象について検出可能な電流が、電極間の最短経路で検出された電流の１／１０未満になるところと見なすことができる。
【００３０】
本発明の幾つかの好適実施形態によると、汚染された水塊に適用される電子捕捉現象の密度は、１平方メートル当たり１から１０である。
【００３１】
一般に、当然ながら、配設される作用領域は其々が、例えば、隣接作用領域又は中立領域（即ち、電子捕捉現象を伴わない）のような、水塊の少なくとも１つの隣接領域と共に開放型システムを形成することが好ましい。
【００３２】
かかる開放型システムは、水が、自然に及び／又は誘導されて、少なくとも１つの隣接領域から作用領域に、及び／又は作用領域から少なくとも１つの隣接領域に通過する（例えば、流れる）ようなシステムである。
【００３３】
更なる好適な一般的な特徴によると、発生された電子捕捉現象は其々、１種類の汚染元素を、収集及び産業での再利用を促進するために、捕捉する。
【００３４】
好適には、捕捉される元素の種類は、電子捕捉現象に関する少なくとも１つの特徴パラメータの値に基づいて変更されることができ、該特徴パラメータとして：作用領域における少なくとも２つの汚染元素及び／又は有価元素の濃度、少なくとも１つの電子捕捉現象の電極で検出される電流、利用可能な供給電流が挙げられる。
【００３５】
幾つかの好適実施形態によると、少なくとも１つの作用領域に水と共に流れる電流に基づいて、電子捕捉に特に好ましい方位に従い電極を配置するために、電極を回転させることができる。
【００３６】
他の好適実施例によると、少なくとも１つの被捕捉汚染元素に関するイオン移動度に影響を及ぼすように、少なくとも１つの電子捕捉現象の供給電流の強度及び大きさを、経時的に変えることもできる。
【００３７】
本発明の第２の一般的態様によると、本発明は、上記種類の方法を適用して、水の汚染元素及び／又は有価元素の濃度を低減させる設備に関する。該設備は、少なくとも１つの電子捕捉現象を発生させるために、汚染された水塊の所定領域に浸漬可能な少なくとも１群の不溶性電極を含む、少なくとも１つの電解槽、電解槽を駆動するように配設された少なくとも１つの再生可能なエネルギを利用する少なくとも１つの電流の発電機、電解槽の運転パラメータを変更するようプログラムされた少なくとも１つの制御ステーション、浮揚する、又は例えば、岸壁又は高床式建物の支持構造体のような、水塊の底部に固定可能な支持体を使用して浮揚する、電解槽の少なくとも１つの支持装置を含む。
【００３８】
一般に、好適実施形態は、電解槽が、少なくとも１つの発電機及び少なくとも１つの制御ステーションを有する単一の自己給電型モジュラユニットを形成するものである。電子捕捉装置は、それ自体で使用できる、又は他のユニットと関連付けて使用できるモジュラユニットの形とする。有利には、そうすることで、動力装置（ｌｏｃｏ）で電気エネルギを生成して、略自己給電する設備を有することが可能になり、動力装置が稼動することにより、エネルギ供給費用が略ゼロになるため、実質的にメンテナンス費用のみがかかることになる。その上、自己給電型モジュラユニットは、有意な捕捉結果を得るのに必要な長い運転時間に亘り、運転させておける。
【００３９】
好適には、モジュラユニットの電力は、２００ｋＷ、好適には１００ｋＷ、更に好適には２０ｋＷとする。
【００４０】
本発明の幾つかの好適実施形態によると、析出を促進するために、槽の少なくとも１つの電極は、立体的であり、他の断面に対して大きく、槽を介して水流方向に直交するよう配設される断面を有する。
【００４１】
一般に、当然ながら、電極周りに水を保持する部分がない設備、又は電極から及び電極に向かう所定の水流を画成する１つ又は複数のチャネルを含む設備が、好ましい。
【００４２】
本発明の幾つかの好適実施形態では、ステーションと水の少なくとも１つのパラメータ及び／又は少なくとも１つの槽に関する少なくとも１つの運転パラメータを検出する少なくとも１台の装置との間に、フィードバックシステムを含む。
【００４３】
本発明の更なる特徴及び効果は、添付図を参照して行われ、例示目的であり、限定目的ではない、本発明の好適実施形態に関する以下の詳細な説明からより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】基本的な電解装置を用いて、本発明による、汚染元素及び／又は有価元素の濃度を低減させるための設備の略図である。
【図２】図１の設備に代る別の電解装置を含む第２設備の略図である。
【図３ａ】図２の装置の電極に関する略正面図である。
【図３ｂ】図２の装置の電極に関する略側面図である。
【図４】本発明による第３設備の略図である。
【図５】図２の設備に関する変形例の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１を参照すると、水の汚染元素及び／又は有価元素の濃度を低減させるための基本的な設備が示されており、該設備は全体的に参照番号１で表され、本発明の基礎を形成する思想を理解するのに役立つ。
【００４６】
設備１は、例えば、海洋環境といった水塊１０、特に汚染現場に配設される電子捕捉現象（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）を発生させるモジュラ装置５（また、単に「電解装置」又は「モジュラユニット」として知られる）を含む。電解装置５は、電解槽７（また、単に「槽」と呼ばれる）を含む。槽は、電流によって駆動され、少なくとも１つの電極で、少なくとも１種類の水中の汚染元素を電着させて電子捕捉現象を発生させるために、互いに協働する電極３０群を含む。電極３０群は、少なくとも２つの電極、即ち少なくとも１つの陰極３２と、少なくとも１つの陽極３４を含む。本発明のために、用語「電解槽」は、互いに協働する一電極群、即ち１つ又は複数の電極で電着によって単一の電子捕捉現象を生成できる単一の電極群を有する槽を定義するのに使用される。
【００４７】
槽７が浸漬され、槽の電子捕捉現象２５が現れる水の領域は、「電解作用領域」１５と呼ばれ、被浄化水塊１０より小さい。
【００４８】
電解作用領域は、開放型システムである、即ち、例えば、海、湖、川又はラグーンにおけるような自然水流２０によって、或いは強制対流を用いて、少なくとも水を残りの水塊１０と交換する。
【００４９】
図示された電解装置５は、１つの槽７のみを含むが、これは、以下で示されるようにより多くの槽が存在する可能性も排除するものではない。また、図示された槽７は、ただ２つの電極を含むが、これは、より多くの電極を含む、例えば、電子捕捉現象において電気的に互いに、例えば一纏めで接続される２つ以上の陰極及び／又は２つ以上の陽極を含む槽の可能性を排除するものではない。
【００５０】
図２は、２つの電解槽１０７ｂｉｓ及び１０７ｔｅｒを含む点で図１とは異なる、第２モジュラ電解装置１０５を含む第２設備１０１を表している。該槽は其々、それ自体の電着現象を発生させ、該電着現象は、其々１２５ｂｉｓと１２５ｔｅｒで表されている。各電着現象は、槽自体の作用領域１１５ｂｉｓと１１５ｔｅｒを画成する。このため、電解装置１０５は、多槽又は多電着現象と呼ばれる。槽１０７ｂｉｓは、陰極１３２ｂｉｓと陽極１３４ｂｉｓを含み、一方で槽１０７ｔｅｒは、陰極１３２ｔｅｒと陽極１３４ｔｅｒを含む。
【００５１】
また、電解装置１０５は、少なくとも１つの再生可能エネルギ源を利用する電気エネルギの発電機１４０も含む。図示された発電機１４０は、ソーラーパネルだが、例えば風力発電機、波動や潮力、若しくはそれらの組合せに基づく発電機のような他の種類の発電機も可能である。
【００５２】
好適には、電解装置は、例えば、緊急の場合や、パネル１４０のメンテナンスの場合に、又は急な必要性に応じて、商用電源（ｍａｉｎｓ）から給電可能にするために、補助電源ソケット１４２も備える。
【００５３】
また、電解装置１０５は、アキュムレータ装置１４５、制御ステーション１５０、通信装置１５５、浮揚装置１６０、絶縁スクリーン１６５及び水に関する少なくとも１つのパラメータ及び／又は槽に関する少なくとも１つの運転パラメータを検出するための装置１７０を含む。
【００５４】
有利には、アキュムレータ装置１４５は、発電機１４０によって生成したエネルギを蓄積して、１日の様々な時間帯における生成レベルに対して、より均一にエネルギを槽１０７ｂｉｓ及び１０７ｔｅｒに使用可能にする。しかしながら、これは、発電機１４０から若しくはソケット１４２から、給電がないこと、又は直接給電することを排除するものではない。
【００５５】
ステーション１５０は、槽の運転パラメータを、検出装置１７０によって検出されたデータに基づいて変更及び管理するようプログラムされて、配設される。
【００５６】
通信装置１５５は、同じ設備の他の電解装置１０５と、及び／又は、例えばしっかりとした地面（ｓｏｌｉｄ  ｇｒｏｕｎｄ）に配設された遠隔監視ステーションとデータを交換する。このように、制御ステーションは、他の隣接する電解装置１０５と関連するデータ及び／又は外部のオペレータが欲する入力データも考慮に入れて、電解装置１０５の動作設定を変更できる。また、所望のデータを送ることによって遠隔ステーションから、完全に手動で電解装置１０５の動作を設定することもできる。
【００５７】
浮揚装置１６０は、電解装置１０５を浮かせた状態に保つのに適し、例えば、浮揚装置１６０は、浮力材又は浮台からできた一連の要素を含む。また、浮揚装置は、水塊１６２の底に固定するための装置も含む。
【００５８】
絶縁スクリーン１６５は、水から電解装置の全構成要素を離隔した状態に保ち、濡らさないようにするために使用される。
【００５９】
検出装置１７０は、電解装置１０５のフィードバックで制御可能にするように、制御ステーションに接続される。好適には、フィードバックは、適応型とする。
【００６０】
例えば、検出装置１７０は、海流の強度と方向を検出し、制御ステーションは、複数の電極の回転、又は少なくとも１つの電極の回転を、電極に最も有利に配置するように、命令する。
【００６１】
図３ａ及び図３ｂは、１断面を他の断面より大きくした電極１３０を図式的に示している。特に、電極は、環形状を有し、そのため図３ａの前部が、図３ｂの側部より面積が大きくなっている。こうした１断面を他より大きくすることは、例えば、水流が直接当たるように、図３ｂに矢印Ｃで示された海流方向と直交した状態に保つために、行われる場合がある。
【００６２】
図４は、複数の電解装置１０５を含む点で図２の設備１０１と異なる、第３電子捕捉設備２０１を図式的に表している。好適には、複数の電解装置は、データを交換するように互いに、また、しっかりとした地面に配設された遠隔監視ステーション２８０と通信システム１５５を介してネットワークで結んだ状態で配設される。
【００６３】
使用時には、本明細書に記載された設備は、以下のステップを見込む方法に従い使用されることができる：
‐汚染された水塊１０及び／又は有価元素が豊富な水塊１０を特定するステップ；
‐かかる水塊１０において、該水塊１０よりも小さい所定の電解作用領域１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒを画成する少なくとも１つの電解槽を有する少なくとも１つの電解装置５を配設し、かかる作用領域が、水塊の隣接する領域１０、１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒで開放型システムを形成するように配設されるステップ；
‐作用領域の水に存在する少なくとも１種類の汚染元素、好適には１種類の汚染元素を、電解によって捕捉するために、少なくとも１つの電流を電解槽に供給するステップ。
【００６４】
特に、少なくとも１つの電極で析出によって、イオンの形で水中に浮遊する元素、例えばカドミウム、鉛、水銀、アルミニウム、アンチモン、砒素、スズ、タリウム及びウラン、又はより一般的には序文で挿入した表に示されたものを含む元素を、電子捕捉できる。
【００６５】
水は、設備を通り、特に電解装置を通り、自然に及び／又は誘導されて流れるが、好適には、自然に流れる。
【００６６】
好適には、複数の電解槽７、１０７ｂｉｓ、１０７ｔｅｒが設けられ、これらの電解槽には、各槽が、他の槽によって捕捉されたものと同じ又は異なる１種類の汚染元素を捕捉するように、電流パラメータが提供される。これにより、捕捉元素を収集及び再利用し易くする。
【００６７】
好適には、以下のパラメータの少なくとも１つが検出される：作用領域における少なくとも２つの汚染元素及び／又は有価元素の濃度、電解槽の電極で検出される電流、発電機に供給可能な電流；
‐検出された汚染元素及び／又は有価元素の少なくとも１つが選択され、電解槽は、少なくとも１つの検出されたパラメータに関する選択に基づいて、元素を捕捉するよう設定される。
‐電解槽の設定は、少なくとも１つの検出パラメータに基づいて、選択が所定の閾値を超える度に、該少なくとも１つの補捉する汚染元素を変えるように変更される。
【００６８】
複数の槽が存在する場合では、少なくとも１つの検出パラメータに基づいて、選択が所定の閾値を超える度に、捕捉する汚染元素の種類を変えるように、ただ１つ、又は幾つかの、又は全ての槽の給電設定を変更可能である。
【００６９】
制御ステーションにより、少なくとも１つの捕捉される汚染元素に関するイオン移動度に影響を与えるように、経時的に、１つの槽（又は複数の槽）の電源電流の強度や大きさを変えることもできる。
【００７０】
お気付きのように、これまで電気パラメータの設定に基づいて汚染元素及び／又は有価元素を選択的に捕捉する実施形態について、記載してきたが、更に又は或いは、本出願人は、各槽周りの所定領域を、選択的な多孔質膜、即ちただ１つ又は複数の所定の汚染元素及び／又は有価元素に対して透過性のある膜で包囲することも、極めて効果的である点にも注目している。一実施例について、図５の変形例で説明しおり、同図では、膜を、参照番号１１６で表している。
【００７１】
また、当然ながら、電子捕捉現象は、水が存在する状態で、水に対して行われるが、例えば、塩化ナトリウムのような液体の導電率を高める少なくとも１元素を、例えば作用領域に添加することによって、処理の効率を高めるよう、処理対象の水を調整することも可能である。
【００７２】
また、当然ながら、設備を構成する部品は、可能であれば、本発明の環境親和性（ｅｃｏ‐ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を高めるために、再生材料から作製される、及び／又は発生する現象を改変しないように、電解に不活性な材料から作製されることが好ましい。
【００７３】
勿論、以上記載及び説明した実施形態及び変形例は、単なる例であり、当業者は、特定の、及び付随する要件を満たすために、例えば、上記実施形態及び変形例の組合せを含む、多数の変更及び変形を行うことができるが、そうした変更及び変形は、何れの場合でも全て、以下のクレームで規定される本発明の保護範囲に入るものとする。
【符号の説明】
【００７４】
１、１０１    設備
５、１０５    電解装置
７、１０７ｂｉｓ、１０７ｔｅｒ    電解槽
１０、１６２  水塊
１５、１１５ｂｉｓ、１１５ｔｅｒ  電解作用領域
２０          水流
２５、１２５ｂｉｓ、１２５ｔｅｒ  電子捕捉現象
３０、１３０  電極
３２、１３２ｂｉｓ、１３４ｔｅｒ  陰極
３４、１３４ｂｉｓ、１３４ｔｅｒ  陽極
１１６        膜
１４０        発電機
１４２        補助電源ソケット
１４５        アキュムレータ装置
１５０        制御ステーション
１５５        通信システム
１６０        浮揚装置
１６５        絶縁スクリーン
１７０        検出装置
２８０        遠隔監視ステーション
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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