(57)【要約】本開示の側面は、二酸化炭素等の温室効果ガスを捕捉するための改良されたデバイスおよび方法を提供し、他の側面では、水浄化または植物生育の増進等の環境にさらに利益をもたらす二次動作において、そのような捕捉された二酸化炭素を利用する。光合成バイオマスを使用して、水を浄化し、屋内空気汚染を低減させ、屋外大気からＣＯ２を含む温室効果ガスを除去し、バイオ燃料、食品製品、および肥料を生産するためのデバイス、システム、ならびに方法が、本明細書に提供される。また、本明細書に提供されるものは、温室内の光合成バイオマスの生育を増進するためのシステムおよび方法である。
2018536529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理するためのシステムであって、前記システムは、
（ａ）１つ以上の大型水生植物を備える内部を有する、封入体と、
（ｂ）汚染水が前記封入体に進入し、前記大型水生植物に接触することを可能にするように構成される、前記封入体内の水入口開口部と、
（ｃ）前記封入体の外部の空気中のＣＯ２を捕捉し、前記捕捉されたＣＯ２を前記封入体の内部に放出するように構成される、固体吸着剤と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記大型水生植物は、ウキクサを含む、請求項１または請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記大型水生植物は、本質的に、ウキクサから成る、請求項１−３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記封入体は、前記大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える、請求項１−４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記水入口開口部は、汚染水の表面との直接接触のために適合された前記封入体の表面を有することによって、前記汚染水が前記封入体に進入することを可能にするように構成される、請求項１−６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記システムは、前記封入体の外部の空気が屋外大気であるように、屋外に位置するように適合される、請求項１−７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
光を前記大型水生植物に提供するように構成される、人工光源をさらに備える、請求項１−８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される、受動的電源をさらに備える、請求項１−９のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記汚染水は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である、請求項１−１０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記汚染水は、農業排水である、請求項１−１１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記汚染物質は、窒素含有化合物である、請求項１−１２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項１−１４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置をさらに備える、請求項１−１５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記水分制御装置は、（１）制御された量の水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口または（２）加湿器のいずれかを備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記水分制御装置は、前記１つ以上の固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項１−１８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記担体材料は、紙または合成紙である、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
（ｉ）前記固体吸着剤は、その周囲で前記吸着剤が回転する軸を中心として分配され、（ｉｉ）前記吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、（ｉｉｉ）前記固体吸着剤は、前記封入体に対して位置付けられ、その結果、前記吸着剤が前記軸を中心として回転するにつれて、前記第１の表面の少なくとも一部は、前記封入体に進入し、前記第２の表面の少なくとも一部は、前記封入体から退出する、請求項１−２０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
処理された水が前記封入体から退出することを可能にするように適合される、開口部を前記封入体内にさらに備える、請求項１−２１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２３】
大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理する方法であって、前記方法は、
（ａ）汚染物質を備える水を、大型水生植物を含有する内部を有する封入体の中に、前記水が前記大型水生植物と接触するように導入するステップであって、前記大型水生植物は、前記水中の汚染物質のレベルの低減を促進する、ステップと、
（ｂ）固体吸着剤を用いて前記封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップであって、前記封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する、ステップと、
（ｃ）捕捉されたＣＯ２を前記封入体の内部に放出するステップであって、前記封入体の内部は、前記封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２４】
前記大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記大型水生植物は、ウキクサを含む、請求項２３または請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記封入体は、前記大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える、請求項２３−２５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記封入体の表面は、水塊の表面と直接接触する、請求項２３−２７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記封入体の外部の空気は、屋外大気である、請求項２３−２８のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記封入体はさらに、人工光源を備える、請求項２３−２９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
電源が、電力を前記封入体に供給し、前記電源は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される、請求項２３−３０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記水塊は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である、請求項２３−３１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
前記水塊は、農業排水である、請求項２３−３２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記汚染物質は、窒素含有化合物である、請求項２３−３３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項２３−３５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
捕捉されたＣＯ２を放出するステップは、前記吸着剤を湿潤させるステップまたは前記吸着剤を増加された湿度に暴露するステップを含む、請求項２３−３６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項２３−３７のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記担体材料は、紙または合成紙である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
（ｉ）前記固体吸着剤は、その周囲で前記吸着剤が回転する軸を中心として分配され、（ｉｉ）前記吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、（ｉｉｉ）前記固体吸着剤は、前記封入体に対して位置付けられ、その結果、前記吸着剤が前記軸を中心として回転するにつれて、前記第１の表面の少なくとも一部は、前記封入体に進入し、前記第２の表面の少なくとも一部は、前記封入体から退出し、前記方法はさらに、前記軸を中心として前記吸着剤を回転させ、前記第１の表面および前記第２の表面を前記封入体の外部に交互に暴露するステップを含む、請求項２３−３９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記封入体はさらに、それを通して浄化された水が前記封入体から退出する開口部を備える、請求項２３−４０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記封入体から退出する処理された水中の汚染物質は、前記封入体に進入する水と比較して、少なくとも１０％低い濃度を有する、請求項２３−４１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記封入体の内部におけるＣＯ２濃度を、前記ウキクサが、前記封入体の外部の空気中のウキクサの生育または増殖と比較して、少なくとも２倍増加された生育速度または増殖速度を呈するレベルにおいて維持するステップをさらに含む、請求項２３−４２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記ＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって維持される、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ウキクサの生育または増殖速度は、少なくとも８倍増加される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記封入体の内部におけるＣＯ２濃度を少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回る濃度に維持するステップをさらに含む、請求項２３−４５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記ウキクサを収穫するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４８】
前記ウキクサは、連続的に収穫される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記収穫するステップは、浮遊自動化デバイスによって実施される、請求項４７または４８のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記ウキクサから油を収集するステップをさらに含む、請求項４７−４９のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記収集するステップは、圧搾するステップまたは煮沸するステップのうちの１つ以上を含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記油からバイオディーゼル等の燃料を生産するステップをさらに含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
商業製品の生産において前記ウキクサを使用するステップをさらに含む、請求項４７−５１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記商業製品は、燃料、食品製品、デンプン、または肥料である、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記食品製品は、動物飼料である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
植物生育を増進するためのシステムであって、
（ａ）複数のコンパートメントを備える封入体であって、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを備え、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を収容するように適合される、封入体と、
（ｂ）前記少なくとも１つの第２のコンパートメントと流体連通する、１つ以上の固体吸着剤であって、前記１つ以上の固体吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中のＣＯ２を捕捉するように構成される、１つ以上の固体吸着剤と、
（ｃ）前記１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置と、
（ｄ）１つ以上の導管であって、前記１つ以上の導管は、前記１つ以上の固体吸着剤および前記少なくとも１つの第１のコンパートメントを流体的に接続し、その結果、前記１つ以上の固体吸着剤から放出されたＣＯ２の前記少なくとも１つの第１のコンパートメントへの送達を促進するように構成される、１つ以上の導管と、
を備える、システム。
【請求項５７】
前記水分制御装置は、水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように適合される装置または前記１つ以上の固体吸着剤に暴露される湿度を増加させるように適合される装置を備える、請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記水分制御装置は、（１）制御された量の水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口、または（２）加湿器のうちのいずれかを備える、請求項５６または請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記水分制御装置は、前記１つ以上の固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するように構成される、請求項５６−５８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６０】
前記少なくとも１つの第２のコンパートメントは、人間によって居住可能であるように適合される、請求項５６−５９のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６１】
前記光合成バイオマスを格納する生育テントをさらに備える、請求項５６−６０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６２】
前記水分制御装置は、１つ以上の水の貯蔵部と、液体または水蒸気形態における水を前記１つ以上の固体吸着剤に送達する、１つ以上の分注器とを備える、請求項５６−６１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６３】
前記少なくとも１つの第１のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する、請求項５６−６２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６４】
前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを下回って維持するように適合される、制御機構をさらに備える、請求項５６−６３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６５】
１つ以上のセンサもしくは検出器と、プロセッサとを備えるシステム制御機構をさらに備え、前記１つ以上のセンサもしくは検出器は、情報を前記プロセッサに提供するように構成され、前記プロセッサは、前記複数のコンパートメントのうちの１つの中で所望のＣＯ２レベルを達成するために、そのような情報を使用し、（１）前記吸着剤の適切な回転速度または（２）前記１つ以上の吸着剤が暴露される水分の量のうちの一方もしくは両方を判定するように構成される、請求項５６−６４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６６】
空気の流動を調整する空気制御システムをさらに備える、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記センサまたは検出器は、時刻、哺乳動物または居住者の運動、哺乳動物または居住者の数量、１つ以上の周囲コンパートメント内の湿度を検出するための機構を備える、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記システム制御機構は、前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを上回って維持するように適合される、請求項５６−６７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６９】
前記システム制御機構は、前記１つ以上の温室コンパートメントの１つ以上の環境条件を検出もしくは制御するために構成される、請求項６５に記載のシステム。
【請求項７０】
前記環境条件は、１つ以上の温室コンパートメント内の温度、光、水、栄養レベル、湿度レベル、ＣＯ２レベルを含み得る、請求項６９に記載のシステム。
【請求項７１】
前記光合成バイオマスは、食用植物である、請求項５６−７０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７２】
前記１つ以上の吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置される、請求項５６−７１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７３】
前記光合成バイオマスが暴露される人工光源をさらに備える、請求項５６−７２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７４】
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項５６−７３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７５】
前記１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項５６−７４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７６】
前記担体材料は、紙または合成紙である、請求項７５に記載のシステム。
【請求項７７】
光合成バイオマスの生育を増進する方法であって、
（ａ）前記光合成バイオマスを含有する少なくとも１つの第１のコンパートメントと、居住可能である少なくとも１つの第２のコンパートメントとを有する、封入体を提供するステップと、
（ｂ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントから空気中に呼息されるＣＯ２を捕捉するステップであって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、０．５％を下回って維持される、ステップと、
（ｃ）前記固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を放出するステップと、
（ｄ）前記放出されたＣＯ２を前記少なくとも１つの第１のコンパートメントに移送するステップであって、前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、長い時間周期にわたって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度において維持される、ステップと、
を含む、方法。
【請求項７８】
前記光合成バイオマスは、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２濃度よりも高い濃度において維持される、請求項７７または７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記光合成バイオマスは、生育テント内に含有される、請求項７７−８０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８１】
前記少なくとも１つの第１のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する、請求項７７−８０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８２】
前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを下回って維持される、請求項７７−８１のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８３】
前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って維持される、請求項７７−８２のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８４】
前記光合成バイオマスは、食用植物である、請求項７７−８３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８５】
前記１つ以上の吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉するステップは、前記１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むステップを含む、請求項７７−８４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８６】
前記光合成バイオマスは、人工光源に暴露される、請求項７７−８５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８７】
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項７７−８６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８８】
前記１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項７７−８６のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８９】
前記担体材料は、紙または合成紙である、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記固体吸着剤を水分に暴露するステップは、前記固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するステップを含む、請求項７７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の主題は、２０１５年９月１８日に出願された米国仮出願第６２／２２０，７１８号、２０１６年４月５日に出願された米国仮出願第６２／３１８，５７５号、および２０１６年８月１９日に出願された米国仮出願第６２／３７７，４７９号に関連しており、これらは、参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
人為的な地球温暖化および気候変動が、科学的な事実として明確に認められている。気候変動の明確に認められている原因は、二酸化炭素等の温室効果ガスの過剰な放出である。気候変動に対抗し、元に戻すための努力において、温室効果ガス放出を管理するための技術が、開発されている。例えば、大気から二酸化炭素を捕捉し、貯蔵するための技術が、開発されている。しかしながら、そのような技術は、多くの場合では、理想的ではない。
【０００３】
加えて、農業排水、廃棄物処理、および工場からの流出物を含む源からの水質汚染によってもたらされる環境的な健康懸念が、栽培可能地および浄水を含む資源の可用性についての懸念を生じさせている。森林破壊および温室効果ガス放出の速度の上昇もまた、環境に対して複雑な影響を及ぼしており、気候パターン、気温、種の絶滅、および海面水位上昇の大規模な変化についての懸念を生じさせている。水を浄化し、排水を低減させ、かつ二酸化炭素（ＣＯ２）のような温室効果ガスを捕捉、輸送、および貯蔵する独立した試みが、成されているが、しかしながら、これらの技術は、多くの場合、エネルギー非効率的であり、時として、安全性の懸念をもたらす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前述に照らして、１つを上回る環境問題、例えば、水質汚染および炭素捕捉に安全に対処するための技術を組み合わせるデバイス、システム、ならびに方法が、環境懸念に適正に対処するために必要とされる。本明細書に説明されるデバイス、システム、および方法は、これらの懸念に対処し、他の利点もまた同様に提供する。
【０００５】
本明細書で認識されるものは、改良された温室効果ガス捕捉ならびに管理デバイス、システム、および方法を開発する必要性である。本開示の側面は、二酸化炭素等の温室効果ガスを捕捉するための改良されたデバイスおよび方法を提供し、他の側面では、水浄化または植物生育の増進等の環境にさらに利益をもたらす二次動作において、そのような捕捉された二酸化炭素を利用する。
【０００６】
一側面では、本開示は、大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、本システムは、１つ以上の大型水生植物を備える内部を有する、封入体と、汚染水が封入体に進入し、大型水生植物に接触することを可能にするように構成される、封入体内の水入口開口部と、封入体の外部の空気中のＣＯ２を捕捉し、捕捉されたＣＯ２を封入体の内部に放出するように構成される、固体吸着剤とを備える。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、ウキクサを含む。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、本質的に、ウキクサから成る。いくつかの実施形態では、ウキクサは、Ｌｅｍｎａ属のものである。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体は、大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える。いくつかの実施形態では、各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水入口開口部は、汚染水の表面との直接接触のために適合された封入体の表面を有することによって、汚染水が封入体に進入することを可能にするように構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムは、封入体の外部の空気が屋外大気であるように、屋外に位置するように適合される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、光を大型水生植物に提供するように構成される、人工光源を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される、受動的電源を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムは、湖、池、水流（例えば、廃水流）、河川、用水路、または貯水池である汚染水を処理するように適合される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムは、農業排水である汚染水を処理するように適合される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムは、窒素含有化合物で汚染された水を処理するように適合される。いくつかの実施形態では、窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システム内に含まれる固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、１つ以上の固体吸着剤を、１つ以上の固体吸着剤からのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水分制御装置は、制御された量の水を１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口または加湿器のいずれかを備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水分制御装置は、１つ以上の固体吸着剤を、気体、固体、水蒸気、液体であるＨ２Ｏ（例えば、液体水、霧のような微細液滴、または湿度）に暴露するように構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。いくつかの実施形態では、担体材料は、紙である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、その周囲で吸着剤が回転する軸を中心として分配され、吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、固体吸着剤は、封入体に対して位置付けられ、したがって、吸着剤が軸を中心として回転するにつれて、第１の表面の少なくとも一部は、封入体に進入し、第２の表面の少なくとも一部は、封入体から退出する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、処理された水が封入体から退出することを可能にするように適合される、開口部を封入体内に備え得る。
【０００７】
一側面では、本開示は、大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、（ａ）汚染物質を備える水を、大型水生植物を含有する内部を有する封入体の中に、水が大型水生植物と接触するように導入するステップであって、大型水生植物は、水中の汚染物質のレベルの低減を促進する、ステップと、（ｂ）固体吸着剤を用いて封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップであって、封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する、ステップと、（ｃ）捕捉されたＣＯ２を封入体の内部に放出するステップであって、封入体の内部は、封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法において使用される大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、ウキクサを含む。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、本質的に、ウキクサから成る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、ウキクサは、Ｌｅｍｎａ属のものである。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体は、大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法は、各段が別個の固体吸着剤と流体連通するシステムを使用する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体の表面は、水塊の表面と直接接触する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体の外部の空気は、屋外大気である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法は、人工光源をさらに備えるシステムを使用する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、電源が、電力を封入体に供給する。いくつかの実施形態では、電源は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水塊は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水塊は、農業排水である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水は、窒素含有化合物で汚染されている。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムから成る窒素含有化合物で汚染されている。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、捕捉されたＣＯ２を放出するステップは、吸着剤を湿潤させるステップまたは吸着剤を増加された湿度に暴露するステップを含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、紙上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤は、その周囲で吸着剤が回転する軸を中心として分配され、吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、固体吸着剤は、封入体に対して位置付けられ、したがって、吸着剤が軸を中心として回転するにつれて、第１の表面の少なくとも一部は、封入体に進入し、第２の表面の少なくとも一部は、封入体から退出し、本方法はさらに、軸を中心として吸着剤を回転させ、第１の表面および第２の表面を封入体の外部に交互に暴露するステップを含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体はさらに、それを通して浄化された水が封入体から退出する開口部を備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、封入体から退出する処理された水中の汚染物質は、封入体に進入する水と比較して、少なくとも１０％低い濃度を有する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、封入体の内部におけるＣＯ２濃度を、大型水生植物が、封入体の外部の空気中の大型水生植物の生育または増殖と比較して、少なくとも２倍増加された生育速度または増殖速度を呈するレベルにおいて維持するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、封入体の内部におけるＣＯ２濃度を、ウキクサが、封入体の外部の空気中のウキクサの生育または増殖と比較して、少なくとも２倍増加された生育速度または増殖速度を呈するレベルにおいて維持するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、所望のＣＯ２濃度が、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、大型水生植物を含有する内部において維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、ウキクサの生育または増殖速度は、約４００ｐｐｍのＣＯ２またはそれを下回るものを含有する環境内のウキクサの生育または増殖速度と比較して、少なくとも８倍増加される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、封入体の内部におけるＣＯ２濃度を少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回る濃度において維持するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、内部におけるＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、所望のＣＯ２濃度において維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、ウキクサを収穫するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、長い時間周期（例えば、１日、１週間、または１ヶ月）にわたって連続的にウキクサを収穫するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、収穫するステップは、浮遊自動化デバイスによって実施される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、ウキクサから油を収集するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、ウキクサを圧搾するステップまたは煮沸するスップのうちの１つ以上のものによって、ウキクサから油を収集するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、ウキクサから収集された油からバイオディーゼル等の燃料を生産するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、商業製品の生産においてウキクサを使用するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、燃料、食品製品、デンプン、または肥料から成る商業製品の生産においてウキクサを使用するステップを含み得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本方法はまた、動物飼料である食品製品から成る商業製品の生産においてウキクサを使用するステップを含み得る。
【０００８】
一側面では、本開示は、（ａ）複数のコンパートメントを備え、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを備え、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を収容するように適合される、封入体と、（ｂ）少なくとも１つの第２のコンパートメントと流体連通する、１つ以上の固体吸着剤であって、少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中のＣＯ２を捕捉するように構成される、１つ以上の固体吸着剤と、（ｃ）１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置と、（ｄ）１つ以上の固体吸着剤および少なくとも１つの第１のコンパートメントを流体的に接続する、１つ以上の導管であって、したがって、１つ以上の固体吸着剤から放出されたＣＯ２の少なくとも１つの第１のコンパートメントへの送達を促進するように構成される、１つ以上の導管とを備える、植物生育を増進するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、水分制御装置は、水を１つ以上の固体吸着剤と接触させるように適合される装置または１つ以上の固体吸着剤に暴露される湿度を増加させるように適合される装置を備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水分制御装置は、（１）制御された量の水を１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口または（２）加湿器のいずれかを備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水分制御装置は、１つ以上の固体吸着剤を、気体、水蒸気、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するように構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、水分制御装置は、１つ以上の水の貯蔵部と、液体または水蒸気形態における水を１つ以上の固体吸着剤に送達する、１つ以上の分注器とを備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、人間によって居住可能であるように適合される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、光合成バイオマスを格納する生育テントを備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを下回って維持するように適合される、制御機構を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、１つ以上のセンサもしくは検出器と、プロセッサとを備えるシステム制御機構を備え得、１つ以上のセンサもしくは検出器は、情報をプロセッサに提供するように構成され、プロセッサは、複数のコンパートメントのうちの１つの中で所望のＣＯ２レベルを達成するために、そのような情報を使用し、（１）吸着剤の適切な回転速度または（２）１つ以上の吸着剤が暴露される水分の量のうちの一方もしくは両方を判定するように構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、空気の流動を調整する空気制御システムを備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、センサまたは検出器は、時刻、哺乳動物または居住者の運動、哺乳動物または居住者の数量、１つ以上の周囲コンパートメント内の湿度を検出するための機構を備える。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを上回って維持するように適合される、システム制御機構を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、システム制御機構は、吸着剤の回転速度を判定するために、１つ以上のセンサもしくは検出器からのフィードバックを使用するために構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、システム制御機構は、１つ以上の温室コンパートメントの１つ以上の環境条件を検出もしくは制御するために構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、システム制御機構は、１つ以上の温室コンパートメント内の温度、光、水、栄養レベル、湿度レベル、ＣＯ２レベルを含み得る、１つ以上の環境条件を検出もしくは制御するために構成される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、食用植物である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、本システムはまた、光合成バイオマスが暴露される人工光源を備え得る。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、紙、例えば、合成紙である担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。
【０００９】
一側面では、本開示は、（ａ）光合成バイオマスを含有する少なくとも１つの第１のコンパートメントと、居住可能である少なくとも１つの第２のコンパートメントとを有する、封入体を提供するステップと、（ｂ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、少なくとも１つの第２のコンパートメントから空気中に呼息されるＣＯ２を捕捉するステップであって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、０．５％を下回って維持される、ステップと、（ｃ）固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を放出するステップと、（ｄ）放出されたＣＯ２を少なくとも１つの第１のコンパートメントに移送するステップであって、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、長い時間周期にわたって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度において維持される、ステップとを含む、光合成バイオマスの生育を増進する方法を提供する。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２濃度よりも高い濃度において維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、生育テント内に含有される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを下回って維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、食用植物である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉するステップは、１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むステップを含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、人工光源に暴露される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、紙である担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤を水分に暴露するステップは、固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するステップを含む。
参照による組み込み
【００１０】
本明細書に言及される全ての公開、特許、および特許出願は、各個々の公開、特許、または特許出願が、具体的かつ個別に参照することによって組み込まれると示される場合と同程度が、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の新規の特徴は、添付される請求項において具体的に記載される。本発明の特徴および利点のより深い理解が、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明と、付随の図面とを参照することによって得られるであろう。
【００１２】
【図１】図１は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステムの概略図を示す。
【図２】図２は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステムの概略図を示す。
【図３】図３は、ある実施形態による、複数のコンパートメントを備える建物内で植物生育を増進するためのシステムの概略図を示す。
【図４】図４は、ある実施形態による、複数のコンパートメントを備える建物内で植物生育を増進するためのシステムの概略図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ある実施形態による、温室効果ガスを捕捉および放出するための装置の概略図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ある実施形態による、本装置に関する例示的サイズおよび形状を示すために人間と隣り合う図５Ａの装置の斜視図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、ある実施形態による、図５Ａの装置の構成要素の斜視図を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、ある実施形態による、図５Ａの装置の温室効果ガス吸着要素の概略図を示す。
【図６】図６は、ある実施形態による、それぞれ、封入体（例えば、温室）から本デバイスの中への、および本デバイスから封入体の中に戻る空気の通過のための入口および出口を有する側を備える、デバイスであって、封入体に隣接して位置し、入口および出口を介して接続されるように構成される、デバイスの外部を示す。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、温室であって、生育中のＬｅｍｎａを備える複数のスタック段を有する、温室の概略図を示す。温室は、随意に、ＬＥＤ照明、ソーラーパネル、および風車発電機を供給される。人型（Ｐ）が、縮尺の例示的描写として温室に隣接して描写される。
【図８】図８は、浄水、電気、エタノール、およびタンパク質／脂質を含む最終使用可能製品とともに、後続フローによって形成および消費される処理方法ならびに製品を伴うフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
一側面では、本開示は、水を処理する、および／または大気からＣＯ２を捕捉することのうちの一方または両方のためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、本システムは、浅水環境において有機物質の分解を促進するための当分野で公知の浮遊水生植物または大型植物である、ウキクサを備える。浮遊するウキクサは、付着したバクテリアおよび藻類とともに、酸素供給の濃縮を含む種々の手段を通して、かつ窒素固定に関わるバクテリアの生育のための付加的表面を提供することによって、有機物質の分解を促進するマットを水面上に形成することが、当分野で周知である。いくつかの実施形態では、本システムは、（ａ）（ｉ）ウキクサを含有する封入体内の内部と、（ｉｉ）それを通して汚染物質を含有する水塊からの水が封入体に進入し、それから退出し、したがって、水がウキクサと接触し、それによって、水中の汚染物質の濃度を低減させる、封入体内の水入口開口部および水出口開口部とを備える、水浄化装置を有する封入体と、（ｂ）空気源からＣＯ２を捕捉し、捕捉されたＣＯ２を封入体の内部に放出する、固体吸着剤を備える炭素捕捉装置とを備え、吸着剤は、封入体の内部と流体連通し、本システムが動作するにつれて、封入体の内部における空気は、空気源よりも高いＣＯ２濃度を達成する。いくつかの実施形態では、封入体は、ウキクサを備える複数の垂直に配列された段を備える。いくつかの実施形態では、各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する。いくつかの実施形態では、封入体の表面は、水塊の表面と直接接触する。いくつかの実施形態では、空気源は、封入体の外部の空気から成り、屋外大気である。いくつかの実施形態では、空気源は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、ウキクサは、Ｌｅｍｎａ属のものである。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、ＬＥＤ照明等の人工光源を備える。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機（例えば、潮流発電、波力発電、または水車）、および熱エネルギーコンバータ（例えば、海洋温度差エネルギー）から成る群から選択される電源等の受動的電源を備える。いくつかの実施形態では、水塊は、湖、池、水流（例えば、廃水流）、河川、用水路、または貯水池である。いくつかの実施形態では、水塊は、農業排水である。いくつかの実施形態では、汚染物質は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウム等の窒素含有化合物である。いくつかの実施形態では、汚染物質は、亜リン酸である。いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。いくつかの実施形態では、本システムは、吸着剤を水分（例えば、水または増加された湿度）に暴露し、それによって、吸着剤によって捕捉されたＣＯ２が放出されるようにするステップを含む、方法において使用される。いくつかの実施形態では、吸着剤は、湿潤または増加された湿度への暴露に応じて、捕捉されたＣＯ２を放出する。いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、シート（例えば、紙）に形成された材料等の担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。いくつかの実施形態では、本システムは、第１の吸着位置において、吸着剤の第１の表面が空気源に暴露され、吸着剤の第２の表面が封入体の内部に暴露され、第２の吸着位置において、吸着剤の第１の表面が封入体の内部に暴露され（または封入体の内部および外部の両方から分離され）、吸着剤の第２の表面が空気源に暴露される（または封入体の内部および外部の両方から分離される）ように、吸着剤を周期的に再位置付けするステップを含む、方法において使用される。いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、その周囲で吸着剤が回転する軸を中心として分配され、吸着剤を周期的に再位置付けする方法は、そのような軸を中心として吸着剤を回転させるステップを含む。いくつかの実施形態では、封入体から退出する水中の汚染物質は、封入体に進入する水と比較して、少なくとも１０％低い（例えば、少なくとも１５％、２５％、５０％、７５％、または９０％低い）濃度を有する。いくつかの実施形態では、封入体の内部におけるＣＯ２濃度は、ウキクサが、封入体の外部の空気中のウキクサの生育と比較して、少なくとも２倍（例えば、少なくとも４倍、６倍、８倍、１０倍、１５倍、または２０倍）増加された生育速度を呈するレベルにおいて維持される。いくつかの実施形態では、そのような増進された生育速度は、２４〜４８時間毎に観察される。いくつかの実施形態では、そのような増進された生育速度は、２４〜３６時間毎に観察される。いくつかの実施形態では、封入体の内部における空気は、少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回るＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、上記に説明される増進された生育速度は、少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回るＣＯ２濃度において起こる。
【００１４】
用語「約」は、本明細書では、ある定義された数量のおおよその近似範囲を指す、または機械的構造が近傍物理的実体に沿って移動する、もしくはそれに近接して配向されることを示すために使用され得る。用語「約」が定義された数量のおおよその範囲を指すために使用されるときの事例では、その用語は、定義された数量を１０％上回る、またはそれを１０％下回る範囲内として定義され得る。
【００１５】
一側面では、本開示は、水を浄化する方法を提供する。本方法はまた、大気からＣＯ２を同時に捕捉するステップを提供し得る。いくつかの実施形態では、本方法は、（ａ）汚染物質を備える水を、ウキクサを含有する内部を有する封入体の中に導入するステップであって、ウキクサは、水から汚染物質を除去する、ステップと、（ｂ）固体吸着剤を用いて、封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップと、（ｃ）捕捉されたＣＯ２を封入体の内部に放出するステップであって、封入体の内部は、封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ステップとを含む。いくつかの実施形態では、封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、封入体は、ウキクサを備える複数の垂直に配列された段を備える。いくつかの実施形態では、各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する。いくつかの実施形態では、封入体の表面は、水塊の表面と直接接触する。いくつかの実施形態では、封入体の外部の空気は、屋外大気である。いくつかの実施形態では、ウキクサは、Ｌｅｍｎａ属のものである。いくつかの実施形態では、封入体はさらに、ＬＥＤ照明等の人工光源を備える。いくつかの実施形態では、受動的電源が、電力を封入体に供給する。受動的電源の非限定的実施例は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機（例えば、潮流発電、波力発電、および水車）、および熱エネルギーコンバータ（例えば、海洋温度差エネルギー）を含む。いくつかの実施形態では、水塊は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である。いくつかの実施形態では、水塊は、農業排水である。いくつかの実施形態では、汚染物質は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウム等の窒素含有化合物である。いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、シートに形成された、または紙上に堆積される材料等の担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、吸着剤上の表面が、封入体の内部との流体連通および封入体の外部との流体連通を交互に行うように、固体吸着剤を周期的に再位置付けするステップを含む。いくつかの実施形態では、（ｉ）固体吸着剤は、その周囲で吸着剤が回転する軸を中心として分配され、（ｉｉ）吸着剤は、封入体の外部に暴露される外面と、封入体の内部に暴露される内面とを備え、本方法はさらに、外面の少なくとも一部が封入体に進入し、内面の少なくとも一部が封入体から退出するように、軸を中心として吸着剤を回転させるステップを含む。いくつかの実施形態では、封入体はさらに、それを通して浄化された水が封入体から退出する開口部を備える。いくつかの実施形態では、封入体から退出する水中の汚染物質は、封入体に進入する水と比較して、少なくとも１０％低い（例えば、少なくとも１５％、２５％、５０％、７５％、または９０％低い）濃度を有する。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、封入体の内部におけるＣＯ２濃度を調整するステップを含む。いくつかの実施形態では、封入体の内部におけるＣＯ２濃度は、固体吸着剤の表面が周期的に再位置付けされ、封入体の内部との流体連通および封入体の外部との流体連通を交互に行う速度を調整することによって調整される。いくつかの実施形態では、封入体の内部におけるＣＯ２濃度は、ウキクサが、封入体の外部の空気中のウキクサの生育と比較して、少なくとも２倍（例えば、少なくとも４倍、６倍、８倍、１０倍、１５倍、または２０倍）増加された生育速度を呈するレベルにおいて維持される。いくつかの実施形態では、封入体の内部における空気は、少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回るＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、連続的に収穫するステップ等のウキクサを収穫するステップを含む。いくつかの実施形態では、収穫するステップは、浮遊自動化デバイスによって実施される。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、商業製品を作製するためにウキクサを利用するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、収穫されたウキクサを圧搾および／または煮沸すること等によって、ウキクサから油を収集するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、ウキクサ油から商業製品を生産するステップを含み、いくつかの実施形態では、その製品は、バイオディーゼル等の燃料である。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、食品製品（例えば、動物飼料）、デンプン、または肥料である商業製品の生産においてウキクサを使用するステップを含む。
【００１６】
一側面では、本開示は、植物生育を増進するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、本システムは、（ａ）複数のパーティションによって分離される複数のコンパートメントを備え、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを含有し、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、少なくとも１つのそのような第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を含有する、居住可能封入体と、（ｂ）少なくとも１つの第１のコンパートメントの空気または水および少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気または水と流体連通する、１つ以上の固体吸着剤であって、（ｉ）１つ以上の固体吸着剤は、そのような第２のコンパートメントの空気からＣＯ２を捕捉するように動作可能に構成され、したがって、そのような第２のコンパートメントの空気は、好ましいＣＯ２濃度（例えば、約１％またはそれを下回るもの）において維持され、（ｉｉ）そのような第１のコンパートメントの空気または水中にＣＯ２を放出するように動作可能に構成され、したがって、そのような第１のコンパートメント内の空気中のＣＯ２濃度は、少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気または水中のＣＯ２濃度よりも高いレベルにおいて維持される、１つ以上の固体吸着剤とを備える。一側面では、本システムはさらに、水分を固体吸着剤に選択的に提供し、それによって、捕捉されたＣＯ２の放出を引き起こすことが可能な水分源を含み得る。水分源は、液体水を用いた湿潤または増加された湿度への暴露等によって、任意の状態における水分を提供し得る。いくつかの実施形態では、１匹以上の哺乳動物は、人間である。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、生育テント内に含有される、または第１のコンパートメントは、生育テントから成る。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、１つ以上の水の貯蔵部と、液体または水蒸気形態における水を１つ以上の固体吸着剤に送達する、１つ以上の分注器とを備える。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、１，０００ｐｐｍを下回って（例えば、５００ｐｐｍを下回って）維持される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って（例えば、６００ｐｐｍ、８００ｐｐｍ、９００ｐｐｍ、１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、または２，０００ｐｐｍを上回って）維持される。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、食用植物である。いくつかの実施形態では、１つ以上の吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度または湿度を調整するためのシステム等の強制空気システムのための吸気口の下流に設置される。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、光合成バイオマスが暴露される人工光源を備える。いくつかの実施形態では、１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の固体吸着剤は、シート（例えば、紙）として形成された材料等の担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。
【００１７】
一側面では、本開示は、また、少なくとも１つの居住可能な第２のコンパートメントを含む封入体の少なくとも１つの第１のコンパートメント内の光合成バイオマスの生育を増進する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、（ａ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、封入体の少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気からＣＯ２（例えば、呼息されるＣＯ２）を捕捉するステップであって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、好ましいレベルを下回って（例えば、１％を下回って、０．５％を下回って、２，０００ｐｐｍ、１，０００ｐｐｍ、または５００ｐｐｍを下回って）維持される、ステップと、（ｂ）湿潤または増加された湿度への暴露によって、１つ以上の固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を、光合成バイオマスを備える少なくとも１つの第１のコンパートメントの中に放出するステップであって、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２よりも高い濃度において維持される、ステップとを含む。いくつかのさらなる実施形態では、固体吸着剤は、湿潤または増加された湿度への暴露に応じて、捕捉されたＣＯ２を放出する。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、生育テント内に含有される、または第１のコンパートメントは、生育テントから成る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、１，０００ｐｐｍを下回って（例えば、５００ｐｐｍを下回って）維持される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って（例えば、６００ｐｐｍ、８００ｐｐｍ、９００ｐｐｍ、１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、または２，０００ｐｐｍを上回って）維持される。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、食用植物である。いくつかの実施形態では、１つ以上の吸着剤は、強制空気システム（例えば、少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度または湿度を調整するためのシステム）のための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉するステップは、１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むステップを含む。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、人工光源に暴露される。いくつかの実施形態では、１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の固体吸着剤は、紙等の担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。
【００１８】
一側面では、本開示は、温室効果ガスを隔離するためのデバイスを提供する。多くの実施形態では、本デバイスは、筐体と、吸着剤と、モータとを備える。筐体は、第１および第２のコンパートメントに分割される。吸着剤は、筐体内に配置され、筐体の第１および第２のコンパートメントへの暴露を交互に行う第１および第２の部分を有する。吸着剤は、第１のコンパートメントにおいて暴露されると、温室効果ガスを吸収し、第２のコンパートメントに暴露されると、温室効果ガスを放出する。モータは、吸着剤に結合され、筐体の第１および第２のコンパートメントへの第１および第２の部分の暴露を交互に行うように吸着剤を作動する。いくつかの実施形態では、吸着剤は、第１のコンパートメントの暴露、第１および第２のコンパートメントからの分離、ならびに第２のコンパートメントへの暴露を交互に行う複数の部分を含む。いくつかの実施形態では、筐体の第１のコンパートメントは、両方が第１の空気環境に開放される第１の入口および第１の出口を備え、筐体の第２のコンパートメントは、第２の空気環境に開放される第２の入口および第２の出口を備え、第１の空気環境は、第２の空気環境を下回る濃度の温室効果ガスを有する。いくつかの実施形態では、第１の入口、第１の出口、第２の入口、または第２の出口のうちの１つ以上のものは、空気循環を促進するためのファンを備える。いくつかの実施形態では、第１の空気環境は、周囲空気から成る。いくつかの実施形態では、第２の空気環境は、温室の内部から成る。いくつかの実施形態では、第１の空気環境は、第２の空気環境を下回る湿度を有する。いくつかの実施形態では、第１の空気環境または第１のコンパートメントの絶対湿度は、約１グラム／ｍ３  を下回る、約２．５グラム／ｍ３  を下回る、約５グラム／ｍ３  を下回る、約１０グラム／ｍ３  を下回る、約１５グラム／ｍ３  を下回る、または約２０グラム／ｍ３  を下回る。いくつかの実施形態では、筐体の第１のコンパートメントは、第２のコンパートメント内を下回る湿度を伴う空気を備える。いくつかの実施形態では、吸着剤は、低湿度環境内で温室効果ガスを吸収し、高湿度環境内で温室効果ガスを放出するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の空気環境または第２のコンパートメントの絶対湿度は、約２５グラム／ｍ３  を上回る、約２０グラム／ｍ３  を上回る、約１５グラム／ｍ３  を上回る、約１０グラム／ｍ３  を上回る、または約５グラム／ｍ３  を上回る。いくつかの実施形態では、温室効果ガスは、二酸化炭素から成る。いくつかの実施形態では、モータは、回転モータから成る。いくつかの実施形態では、本デバイスはさらに、吸着剤を格納し、モータに結合される、急回転要素を備える。回転モータは、急回転要素に結合され、筐体の第１および第２のコンパートメントにおける急回転要素の部分の暴露を交互に行う。いくつかの実施形態では、急回転要素は、急回転ホイールから成る。いくつかの実施形態では、急回転要素内の吸着剤は、相互に分離される複数の区画内に格納される。
【００１９】
一側面では、本開示は、温室効果ガスを隔離するための方法を提供する。多くの実施形態では、本方法は、（ａ）吸着剤の第１の部分を第１の空気環境に暴露し、その中の温室効果ガスを吸収する一方、吸着剤の第２の部分は、第１の空気環境から分離される、ステップと、（ｂ）吸着剤を再位置付けし、吸着剤の第１の部分を第２の空気環境に暴露し、その中で吸収された温室効果ガスを放出する一方、吸着剤の第２の部分は、第２の空気環境から分離される、ステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返し、温室効果ガスの吸収および放出を交互に行うステップを含む。いくつかの実施形態では、（ａ）吸着剤の第１の部分を第１の空気環境に暴露するステップは、吸着剤の第２の部分を第２の空気環境に暴露し、その中で温室効果ガスを放出するステップと同時に行われる。いくつかの実施形態では、（ｂ）吸着剤を再位置付けし、吸着剤の第１の部分を第２の空気環境に暴露するステップは、吸着剤の第２の部分を第１の空気環境に暴露し、その中の温室効果ガスを吸収するステップと同時に行われる。いくつかの実施形態では、第１の空気環境は、第２の空気環境を下回る湿度を有する。いくつかの実施形態では、第１の空気環境または第１のコンパートメントの絶対湿度は、約１グラム／ｍ３  を下回る、約２．５グラム／ｍ３  を下回る、約５グラム／ｍ３  を下回る、約１０グラム／ｍ３  を下回る、約１５グラム／ｍ３  を下回る、または約２０グラム／ｍ３  を下回る。いくつかの実施形態では、吸着剤は、低湿度環境内で温室効果ガスを吸収し、高湿度環境内で温室効果ガスを放出するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の空気環境または第２のコンパートメントの絶対湿度は、約２５グラム／ｍ３  を上回る、約２０グラム／ｍ３  を上回る、約１５グラム／ｍ３  を上回る、約１０グラム／ｍ３  を上回る、または約５グラム／ｍ３  を上回る。いくつかの実施形態では、温室効果ガスは、二酸化炭素から成る。いくつかの実施形態では、第１の空気環境は、周囲空気に開放される筐体の第１のコンパートメント内である。いくつかの実施形態では、第２の空気環境は、温室の内部空気に開放される筐体の第２のコンパートメント内である。いくつかの実施形態では、（ｂ）吸着剤を再位置付けするステップは、第１および第２の空気環境を備える筐体内で吸着剤を回転させるステップを含む。いくつかの実施形態では、吸着剤は、筐体内の急回転要素内に格納される。いくつかの実施形態では、急回転要素は、急回転ホイールから成る。
【００２０】
図１は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステム１００を描写する。描写される封入体は、Ｌｅｍｎａ１１０を備え、それから汚染水１４０が封入体に進入する排水用水路１２０（用地１３０によって画定される）を横断して位置付けられる。随意に、ポンプ１７０が、汚染水１４０を封入体の中に引き込むために含まれ得る。より清浄な水１５０が、封入体から退出し、下流に進む。いくつかの実施形態では、封入体は、本明細書に説明される本発明の種々の側面による、封入体内の空気および封入体の外側の空気との流体連通を交互に行い、それによって、外部空気からＣＯ２を捕捉し、ＣＯ２を封入体の内部に放出するように動作可能に構成される、吸着剤１８０を供給される。いくつかの実施形態では、封入体は、ソーラーパネル１６０ａ、風車風力発電機１６０ｂ、またはＬＥＤ照明１６０ｃのうちの１つ以上のものを供給される。ソーラーパネル１６０ａまたは風車風力発電機１６０ｂは、ポンプ１７０、吸着剤１８０のための回転機構、および／またはＬＥＤ照明１６０ｃを含む、ある実施形態において含まれ得る随意の要素に電力を供給するように構成され得る。
【００２１】
図２は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステム２００を描写する。システム２００の内部もまた、図１に描写される種々の随意の要素を含む、図１に示されるものと類似する封入体内に含まれ得る。図２に示される描写されるシステム２００は、それぞれ、Ｌｅｍｎａ２１０を含有する、複数の垂直層を備える。層は、ＬＥＤ照明２６０ｃを供給される。Ｌｅｍｎａ２１０を格納する封入体は、湖２３０と接触して描写され、それによって囲繞される。汚染水が、封入体に進入し、より清浄な水が、（同一または異なる開口部２７０を通して）封入体から退出する。いくつかの実施形態では、封入体はまた、ＣＯ２捕捉材料からＣＯ２を供給され、これは、図１に示される吸着剤１８０と同様に構成され得る。いくつかの実施形態では、封入体は、１つ以上のソーラーパネル２６０ａまたは風車風力発電機２６０ｂを供給され、これらの要素は、図１に示されるように構成され得る。
【００２２】
図３は、ある実施形態による、複数のコンパートメント（上階または屋根コンパートメント３３５ａ、２階コンパートメント３３５ｂ、１階コンパートメント３３５ｃ、および最下階または地階コンパートメント３３５ｄ）を備える建物３３０内で植物生育を増進するためのシステム３００を描写する。上階コンパートメント３３５ａ、３３５ｂ、３３５ｃの空気中のＣＯ２が、吸着剤３７０によって捕捉され、導管３９５を通して移送され、最下階コンパートメント３３５ｄ内の植物３９０を備える封入体３８０の空域３７５に放出される。植物コンパートメントが、図３では最下階コンパートメントとして示されているが、いくつかの実施形態では、植物封入体は、他のコンパートメントのいずれかの中に位置し得、ポンプが、ＣＯ２を吸着剤の場所から植物封入体にＣＯ２移送導管３９５を介して移送するために使用され得る。
【００２３】
図４は、ある実施形態による、複数のコンパートメント（上階コンパートメント４３５ａおよび最下階コンパートメント４３５ｂ）を備える建物４３０内で植物生育を増進するためのシステム４００を描写する。上階コンパートメント４３５ａの空気中のＣＯ２が、吸着剤４７０によって捕捉され、導管４４０を通して移送され、最下階コンパートメント４３５ｂ内の植物４５０を備える封入体４８０に放出される。
【００２４】
図５Ａ−５Ｄは、温室効果ガス捕捉および放出デバイスまたは装置５００を描写する。捕捉装置５００は、障壁５１０によって、第１のコンパートメント５００ａおよび第２のコンパートメント５００ｂに分割される。捕捉装置５００は、周囲大気環境ＡＡおよび温室ＧＨ内の温室空気ＧＡ等の閉鎖された空気環境の両方に開放される。多くの実施形態では、捕捉装置５００は、周囲空気中の二酸化炭素を捕捉し、捕捉された二酸化炭素を温室の中に放出するために使用され、したがって、その中の植物またはＬｅｍｎａは、二酸化炭素を酸素に変換することができる。
【００２５】
捕捉装置５００は、第１のコンパートメント５００ａにおいて、周囲空気ＡＡのための空気入口５０３ａおよび空気出口５０６ａを備える。捕捉装置５００は、第２のコンパートメント５００ｂにおいて、温室空気ＧＡのための空気入口５０３ｂおよび空気出口５０６ｂを備える。
【００２６】
多くの実施形態では、入口または出口のうちの１つ以上のものは、第１および第２のコンパートメント５００ａ、５００ｂを通した空気の循環を促進するために、１つ以上のファン５４０を備える。ファン５４０は、ファンモータ５４５によって作動される。例えば、図５Ａに示されるように、ファンモータ５４５は、複数のファン５４０に連結され、それらを作動し得る。
【００２７】
捕捉デバイス５００は、温室効果ガス交換材料または吸着剤５２０を備える。乾燥した、または比較的に低い湿度の環境にあるとき（第１のデバイスパーティション５００ａ内に位置するとき等）、吸着剤５２０は、ＣＯ２を吸収する。第２のデバイスパーティション５００ｂ内で湿潤される、または比較的に高い湿度の環境に暴露されると（水分制御装置５９０を介した水を用いた噴霧、浸漬、または水没等によって、高湿度に暴露される、もしくは直接湿潤されるとき等）、吸着剤５２０は、ＣＯ２を放出する。好ましくは、吸着剤は、固体吸着剤である。空気からのＣＯ２の捕捉のための固体吸着剤の実施例は、限定ではないが、アニオン交換材料、ゼオライト、活性炭素、活性アルミナ、固体アミン、およびＣＯ２分子の物理的または化学的吸着が可能な他の材料を含む。好ましい実施形態では、吸着剤は、アニオン交換材料から成る。いくつかの実施形態では、吸着剤は、第３級または第４級アミン等のアミンを用いて官能化された担体を備える。いくつかの実施形態では、吸着剤は、タイプ１またはタイプ２官能性アニオン交換材料から成る。ＣＯ２を吸収するための吸着剤の非限定的実施例が、第ＵＳ８９９９２７９号および第ＵＳ８２６２７７４号（その例示的吸着剤が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。装置５００内の吸着剤５２０は、交換可能である。多くの実施形態では、温室効果ガス吸着剤５２０は、急回転ホイールの形態にある。図５Ｃおよび５Ｄに示されるように、急回転ホイールは、複数の（パイ）スライス形区画５２３に分割され、これは、相互に分離される。いくつかの実施形態では、ホイールは、吸着材料の螺旋巻回されたシートを備え、これは、巻き戻しを防止する剛性構造（例えば、リング）内に巻回されたホイールを配置することによって、巻回された構成において維持され得る。一実施例では、吸着剤は、単一面波形構造を巻くことによって形成され、波形は、軸方向に整合され、平行な空気チャネルを作成する。いくつかの実施形態では、ホイールは、約１フィート〜２メートルまたはそれを上回る直径を有する。いくつかの実施形態では、ホイールは、約１メートルまたはそれを下回る厚さを有する。波形高さは、約０．２５インチまたはそれを上回るものであり得る。
【００２８】
捕捉デバイス５００は、吸着剤５２０を通して空気を循環させ、吸着剤５２０は、温室効果ガスを吸収する。図５Ｄに示されるように、周囲空気ＡＡは、入口５０３ａから、吸着剤５２０を通して、出口５０６ａを通して外に循環される。吸着剤５２０は、循環される空気から二酸化炭素を吸収する。例えば、吸着剤に向かって進む周囲空気は、８００ｐｐｍを下回る（例えば、約４００ｐｐｍ）ＣＯ２を備え得る一方、吸着剤から離れて周囲環境に戻るように外に進む空気は、低減された量のＣＯ２（例えば、約２５０〜３００ｐｐｍのＣＯ２またはそれを下回るもの）を備え得る。さらに、吸着剤５２０は、比較的に低い湿度環境内でＣＯ２を吸収し、比較的に高い湿度環境内でＣＯ２を放出するように構成される。いくつかの実施形態では、第１のコンパートメント５００ａは、図５Ｄに示されるように、吸着剤５２０自体等によって、入口５０３ａにおける低湿度部分および出口５０６ａにおける高湿度部分に分割される。同様に、第２のコンパートメントは、比較的に高い湿度部分および比較的に低い湿度部分に分割され得る。いくつかの実施形態では、吸着剤の両側上の湿度差は、ＣＯ２の捕捉および放出と関連付けられる湿度変化の結果である。例えば、ＣＯ２を含む吸着剤が、第２のコンパートメント内のより高い湿度に暴露され得、吸着剤によってＣＯ２として吸収されている一部の水が、吸着剤から放出され、したがって、第２のコンパートメントから退出する空気は、比較的に湿度が低減される。吸収された水が第１のコンパートメントに進入すると、第１のコンパートメントの比較的に乾燥した空気が吸着剤を通過する際に、水が、放出され、これは、増加された湿度の形態における水を放出する一方、ＣＯ２を吸収する。吸着剤を横断する湿度の変化は、進入する空気と退出する空気との間で相対的である。第２のコンパートメントから退出する（第２のコンパートメントに進入する湿度と比較して）比較的に「低い湿度」は、いくつかの場合では、第１のコンパートメントから退出する「高い湿度」よりも高い湿度であり得る。
【００２９】
同様に、図５Ｄに示されるように、温室空気ＧＡは、入口５０３ｂから、吸着剤５２０を通して、出口５０６ｂを通して外に循環される。吸着剤５２０は、循環される空気から二酸化炭素を吸収する。例えば、吸着剤に向かって進む温室空気は、約１，０００ｐｐｍのＣＯ２を備え得る一方、吸着剤から離れて温室環境に戻るように外に進む空気は、さらなるレベルのＣＯ２（例えば、約２，５００ｐｐｍまたはそれを上回るＣＯ２）を備え得る。いくつかの実施形態では、第２のコンパートメント５００ｂは、吸着剤５２０自体等によって、入口５０３ｂにおける高湿度部分および出口５０６ｂにおける低湿度部分に分割される。上記に留意されるように、吸着剤を横断する湿度の変化は、進入する空気と退出する空気との間で相対的である。
【００３０】
図５Ｄに示されるように、吸着剤５２０ａは、周囲空気に暴露される第１の部分５２０ａと、温室空気に暴露される第２の部分５２０ｂとを備える。これらの部分は、吸着剤５２０がモータ５３０によって矢印５５０によって示される方向に回転されるにつれて、周囲空気および温室空気への暴露を相互に漸次的に交互に行う。いくつかの実施形態では、吸着剤５２０は、１時間に２回完全に回転する。このように、吸着剤５２０によって低湿度の周囲空気側上で吸収された二酸化炭素は、高湿度の温室空気側上で放出される。いくつかの実施形態では、温室空気側、周囲空気側、または温室および周囲空気側の両方は、（図５Ａに示される）湿度、温度、および／またはＣＯ２レベルを検出するために構成される１つ以上のセンサ５９５を備え得る。いくつかの実施形態では、（１）吸着剤の回転速度（すなわち、駆動モータ５３０）、（２）温室空気側上のファン５４０の速度（すなわち、ファンモータ５４５）、（３）周囲空気側上のファン５４０の速度、および／または（４）水分制御装置５９０によって提供される水分のうちの１つ以上のものは、コントローラ５９６を通して調節可能であり、これは、所望の速度のＣＯ２捕捉および／または温室内の所望のレベルのＣＯ２を達成するように、プロセッサを備える、および／またはそれと通信し得る。いくつかの実施形態では、回転速度は、コントローラ５９６上にＣＯ２レベル設定点を有する１つ以上のセンサ５９５に応答して調整され、したがって、回転速度は、温室内のＣＯ２のレベルが設定点から逸脱する場合、変調される。標準的な公知の二酸化炭素センサおよび湿度センサが、使用され得、基本プログラミングが、本明細書に説明されるような所望の監視／制御を達成するために、コントローラ５９６に組み込まれることができる。回転システムは、生育中のウキクサによって要求されるＣＯ２および周囲条件に依存するＣＯ２吸着の速度に応じて、より速くまたはより遅く回転することによって、本システムが自己調節することを容易に可能にする。
【００３１】
いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサは、本システムの周囲空気および／または温室側上のＣＯ２のレベルを検出するように構成され得る。さらなる構成では、本システムは、本システムの周囲空気および／または温室側上に配置された１つ以上のセンサから導出される情報（例えば、湿度、温度、ＣＯ２濃度等）を使用して成されたフィードバックもしくは計算に基づいて、吸着剤の回転を適合させるように構成される制御機構または制御システムを備え得る。いくつかの実施形態では、制御機構または制御システムはさらに、周囲空気および／または温室条件を調整する機構に統合され得る。検出される、および／または制御システムにフィードバックされ得る、本システムの周囲空気側上の機構は、時刻、運動感知、居住感知、湿度に関する検出器、または１つ以上の周囲チャンバ内で起こると推定される哺乳動物の数もしくはＣＯ２生産の速度に関するフィードバックを提供する任意の他のセンサおよび／もしくは検出器を備え得る。検出される、および／または制御機構もしくは制御システムにフィードバックされ得る、本システムの温室側上の機構は、温室内で生育するバイオマスによるＣＯ２生産を誘発する、または別様にその速度に影響を及ぼし得る、温室の温度、光、水、栄養素、および／または他の特性を含み得る。
【００３２】
多くの実施形態では、吸着剤５２０は、大気または周囲空気から１００〜１５０ｐｐｍのＣＯ２を除去し、温室環境内でＣＯ２濃度を１，５００〜２，０００ｐｐｍまで（または１．５〜２．０％まで）上昇させる。多くの実施形態では、より多くのＣＯ２が温室内で必要とされるとき、吸着剤５２０は、より速く急回転され、より少ないＣＯ２が温室内で必要とされるとき、吸着剤５２０は、より遅く急回転される。本デバイスはまた、ＣＯ２捕捉需要に適応するように定寸され得る。
【００３３】
いくつかの実施形態では、本開示の方法およびシステムは、水の浄化において、または生育テント内でのバイオマス生産のために大型水生植物を利用する。大型水生植物の実施例は、限定ではないが、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、およびウキクサ科の仲間を含む。大型水生植物は、単一のタイプとして、または異なるタイプ（例えば、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれを上回る異なるタイプ）の組み合わせとして生育し得る。いくつかの実施形態では、大型植物は、ａｚｏｌｌａまたはウキクサである。好ましい実施形態では、大型植物は、ウキクサである。概して、ウキクサは、ウキクサ科の小さい薄緑の浮遊性植物を指す。ウキクサ科は、４つの属（Ｌｅｍｎａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｗｏｌｆｆｉａ、およびＷｏｌｆｆｉｅｌｌａ）および少なくとも３７種の識別された種から成る。ウキクサは、世界中で見出されることができ、これは、淡水または汽水性の栄養豊富な場所に生息する。水からの栄養素が、その植物によって吸い上げられ、タンパク質に同化され、これは、その植物の乾燥重量の４０％を超え得る。ウキクサの実施例は、限定ではないが、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ属（Ｓ．ｐｏｌｙｒｒｈｉｚａ、Ｓ．ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａ、Ｓ．ｐｕｎｃｔａｔａ）、Ｌｅｍｎａ属（Ｌ．ａｅｑｕｉｎｏｃｔｉａｌｉｓ、Ｌ．ｄｉｓｐｅｒｍａ、Ｌ．ｅｃｕａｄｏｒｉｅｎｓｉｓ、Ｌ．ｇｉｂｂａ、Ｌ．ｊａｐｏｎｉｃａ、Ｌ．ｍｉｎｏｒ、Ｌ．ｍｉｎｉｓｃｕｌａ、Ｌ．ｏｂｓｃｕｒａ、Ｌ．ｐｅｒｐｕｓｉｌｌａ、Ｌ．ｔｅｎｅｒａ、Ｌ．ｔｒｉｓｕｌｃａ、Ｌ．ｔｕｒｉｏｎｉｆｅｒａ、Ｌ．ｖａｌｄｉｖｉａｎａ）、Ｗｏｌｆｆｉａ 属（Ｗａ．ａｎｇｕｓｔａ、Ｗａ．ａｒｒｈｉｚａ、Ｗａ．ａｕｓｔｒａｌｉｎａ、Ｗａ．ｂｏｒｅａｌｉｓ、Ｗａ．ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ、Ｗａ．ｃｏｌｕｍｂｉａｎａ、Ｗａ．ｅｌｏｎｇａｔａ、Ｗａ．ｇｌｏｂｏｓａ、Ｗａ．ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃａ、Ｗａ．ｎｅｇｌｅｃｔａ）、およびＷｏｌｆｉｅｌｌａ属（Ｗｌ．ｃａｕｄａｔａ、Ｗｌ．ｄｅｎｔｉｃｕｌａｔａ、Ｗｌ．ｇｌａｄｉａｔａ、Ｗｌ．ｈｙａｌｉｎａ、Ｗｌ．ｌｉｎｇｕｌａｔａ、Ｗｌ．ｒｅｐｕｎｄａ、Ｗｌ．ｒｏｔｕｎｄａ、およびＷｌ．ｎｅｏｔｒｏｐｉｃａ）を含む。いくつかの実施形態では、ウキクサは、Ｌｅｍｎａ属のものである。本開示全体を通して、ウキクサが言及されているが、ウキクサが、その種類の大型水生植物または１つ以上の他の具体的大型水生植物と置換される、もしくはそれを用いて補完され得ることが、本明細書では想定される。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ウキクサは、封入体または生育テント内に格納される。封入体は、種々の形態のいずれかをとることができる。いくつかの実施形態では、封入体は、水塊の表面上に部分的または完全に位置付けられる。封入体が水塊と直接接触すると、封入体内に含有されるウキクサは、水塊の表面上で生育し得る。いくつかの実施形態では、封入体内のウキクサは、水塊からの水を含有するコンパートメント内に含有され、（１つ以上の導管、１つ以上の弁、および／または１つ以上のポンプ等を用いて）水塊に流体的に接続されるが、別様に水塊から分離される。例えば、封入体内のウキクサは、１つ以上の生育床またはタンク内に含有され得る。いくつかの実施形態では、ウキクサを含有する複数のコンパートメントは、スタック等において、封入体内で垂直段において配列される。いくつかの実施形態では、スタックは、水塊からの水およびウキクサを含有する、約または少なくとも約２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０個、もしくはそれを上回るコンパートメントを備える。いくつかの実施形態では、コンパートメントの基本寸法（例えば、長さおよび幅）は、ほぼ同一であり、垂直軸に沿って中心に置かれる。いくつかの実施形態では、封入体の基本寸法は、ウキクサを含有するコンパートメントの基本寸法とほぼ同一であり、したがって、各コンパートメントは、封入体の別個の層を形成する。ウキクサを含有するコンパートメントの水および／または空気は、開口部、通気孔、導管、または同等物等を用いて、流体的に接続され得る。いくつかの実施形態では、コンパートメントは、約または最大約０．２５、０．５、０．７５、１、１．５、２、３、または５メートルのヘッドスペースによって分離される。いくつかの実施形態では、コンパートメント内の水の深さは、約または最大約２、４、６、８、１０、１２、１８、または２４インチである。
【００３５】
いくつかの実施形態では、ウキクサは、増進された生育速度を有する。最適な条件におけるウキクサは、指数関数的生育速度を有し、３０時間で葉の数が倍増し、１週間で出発重量１グラムあたり６４グラムのバイオマスを生産する。ウキクサの生育速度は、トウモロコシ等の陸生作物のもの（２．３ｇ／ｇ／週）をはるかに上回り、リグニン等の二次生産物によって妨げられず、トウモロコシおよびダイズのような作物とは異なり、水効率的に生育する。いくつかの実施形態では、封入体内（そのコンパートメント内等）の空気は、封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する。より高いレベルのＣＯ２への暴露は、有利なこととして、屋外周囲空気のものに近似するＣＯ２濃度において得られる速度と比較して、ウキクサの生育速度ならびに水からの汚染物質の除去速度を増加させるために採用され得る。封入体内の精密な濃度は、変動し得る。いくつかの実施形態では、封入体の空気中のＣＯ２濃度は、屋外大気中の生育と比較して、約または少なくとも約２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍、８倍、９倍、１０倍、１５倍、もしくはそれを上回る速度等、ウキクサの生育速度および／または汚染物質除去速度を増加させるために効果的なレベルにおいて維持される。いくつかの好ましい実施形態では、生育速度は、８倍〜１０倍またはそれを上回るもの等、少なくとも約５倍に増加される。生育速度の増加は、規定された時間周期（例えば、６時間、１２時間、２４時間、４８時間、７２時間、または１週間）にわたるウキクサの個体群におけるバイオマス増加の測定等、任意の好適な方法によって判定され得る。いくつかの実施形態では、封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回る（例えば、７００ｐｐｍ、６００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、または４００ｐｐｍを下回る）ＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、封入体内の空気は、少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、２，０００ｐｐｍ、３，０００ｐｐｍ、またはそれを上回るＣＯ２濃度を有する。いくつかの実施形態では、封入体内の空気は、約１，０００〜約２，０００ｐｐｍ、約１，０００〜約１，５００ｐｐｍ、または約１，２００〜約１，５００ｐｐｍ等、１，０００ｐｐｍ〜３，０００ｐｐｍのＣＯ２濃度を有する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、封入体内のＣＯ２の濃度は、封入体の外側の空気からＣＯ２を捕捉し、捕捉されたＣＯ２を封入体の中に送達することによって増加される。好ましくは、それからＣＯ２が捕捉される空気は、屋外大気である。本開示のシステムおよび方法は、空気からＣＯ２を捕捉するための種々の吸着剤のいずれかを採用し得る。吸着剤は、液体吸着剤または固体吸着剤であり得る。いくつかの実施形態では、アミンから成る固体吸着剤等の固体吸着剤が、好ましい。空気からのＣＯ２の捕捉のための固体吸着剤の実施例は、限定ではないが、アニオン交換材料、ゼオライト、活性炭素、活性アルミナ、弱塩基アミンおよび強塩基アミンを含む固体アミン、ならびにＣＯ２分子の物理的または化学的吸着が可能な他の材料を含む。吸着剤は、種々の手段を通して、例えば、水、湿った空気、蒸気のパルス、水蒸気、水ミストとの接触、二次吸着剤との接触、熱の印加（例えば、熱スイングまたは真空圧を使用して）を通して再生され得る。故に、封入体のシステムは、吸着剤を好適な再生条件を受けることによって（例えば、吸着剤を湿潤させること、吸着剤を増加された湿度に暴露すること、吸着剤を加熱すること等によって）吸着剤を再生するための再生ユニットを備え得る。多くの実施形態では、空気からＣＯ２を捕捉するための吸着材料は、湿度に依存するＣＯ２保持能力を有する。例えば、吸着剤は、湿度が減少されるにつれて（吸着剤が乾燥するとき等）より多くのＣＯ２を吸着し、増加された湿度への暴露または液体水を用いた湿潤に応じて、捕捉されたＣＯ２を放出し得る。増加された湿度への暴露または湿潤によって捕捉されたＣＯ２を放出することはまた、湿度スイングとも称される。いくつかの実施形態では、吸着剤が、最初に、吸着剤を比較的に乾燥した空気に暴露し、続けて、より高い湿度の空気への暴露または水もしくは他のイオン含有溶液を用いた直接湿潤によって、湿度スイングを受ける。例えば、乾燥気候では、吸着剤は、最初に、封入体の外側の高温乾燥空気に暴露され、吸着剤は、開放空気からＣＯ２を抽出することができ、次いで、温室の高温湿度環境中に移動され得、吸着剤は、再生され、ＣＯ２が、放出される。湿度スイングおよびＣＯ２の放出はまた、吸着剤が水ミスト、または水没等による、水塊への直接暴露を含む他の形態の湿潤に暴露されると起こり得る。いったん増加された湿度または液体水に暴露されると、吸着剤は、ＣＯ２を大気中に、または直接水中に放出する。いくつかの実施形態では、ウキクサが複数のコンパートメント内に含有される場合、ＣＯ２は、別個の吸着剤から各コンパートメントに送達され得、したがって、各段は、別個の固体吸着剤を供給される。
【００３７】
いくつかの実施形態では、吸着剤はまた、ＳＯｘ、Ｎｏｘ、硫化水素、およびオゾンを含む、周囲屋外空気中で一般的に見出される他の気体を捕捉する。これらの種は、湿度スイングプロセスを通して吸収剤から放出せず、湿度スイングプロセスからのＣＯ２生産物流は、これらの種によって汚染されない。これらの種は、経時的に吸着剤内に緩慢に蓄積し、吸着剤の全体的容量を低減させる。いくつかの実施形態では、二次再生プロセスが、これらの種を除去するために周期的に実施される。二次再生プロセスは、吸着剤を低濃度の苛性アルカリ溶液中で洗浄するステップを含み得る。好適な溶液は、一般的な重曹の入った水である。吸着剤がアミンから成る場合、苛性アルカリ溶液は、汚染気体のアミンを効果的に浄化し、ＣＯ２捕捉のための源としてアミンを１００％有効に戻すであろう。いくつかの実施形態では、吸着剤が、本明細書に説明されるような他の側面に従って、周囲空気からＣＯ２を捕捉するために使用され、その吸着剤が、それからＣＯ２を放出するために吸着剤をＨ２Ｏに暴露するステップを含む一次再生プロセスによって周期的に再生され、それから他の汚染物質を除去するために吸着剤を苛性アルカリ溶液に暴露するステップを含む二次再生プロセスによって周期的に再生される方法が、提供される。本発明の本側面によると、一次再生プロセスは、二次再生プロセスよりも頻繁に行われる。
【００３８】
いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、担体材料上に、もしくはその中に分配される吸着材料を含む、または吸着材料および担持材料の混合物から形成される。担持材料は、不活性材料であり得る。担持材料の実施例は、限定ではないが、ポリプロピレンポリマー、ポリ（塩化ビニル）、ポリエステル、以下に列挙されるもの等の他のポリマー、およびセルロースの織成または不織成繊維マトリクスを含む。固体担持体は、ポリビスフェノール−Ａ−カーボネート、ポリ（エチレンテレフタラート）、ポリスチレン、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（塩化ビニル）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリ（フッ化ビニリデン）、スチレン／ブチルアクリレート／メタクリル酸ターポリマー、およびポリ（フッ化ビニリデン−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレン）を含む、１つ以上のポリマーから成り得る。付加的材料およびそのような材料を形成するためのプロセスが、第ＵＳ８２６２７７４号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に提供されている。固体吸着剤は、種々の形態をとり得る。例えば、固体吸着剤は、（１）固体吸着材料のシート、（２）固体担持体上にコーティングまたは塗布された液体吸着剤、（３）固体ポリマーマトリクスに架橋された吸着剤、または（４）１つ以上のフレーム内に保持された吸着剤から成り得る。固体吸着剤またはその上に吸着剤が塗布もしくはコーティングされる固体担持体は、完全に平滑ではない場合があり、これは、例えば、通常または無作為の方法によって粗面化され得る。粗面化は、サンドブラスト、研削、または他の機械的手段、もしくは、例えば、衝撃による化学的もしくは高エネルギーエッチングを含むエッチングを含み得る。固体吸着剤または固体担持体の表面は、凹凸があり、種々の溝、ディンプル、繊維性および研磨性面積、または他の樹状突起、もしくは他の小構造を含み得る。吸着剤から形成される、または別様にそれを備える形状は、可撓性である、もしくは弾性的に変形可能であり得る。固体吸着剤の形状、ストリップ、または断片は、代替構造内に配列され得、例えば、ストリップまたは糸が、担持体から、その中で、またはその周囲で、被着される、締結される、巻回される、または別様に配置され得る。固体ＣＯ２吸着剤は、広い表面積を有するように構成され得る。固体吸着剤または固体担持体は、空気流を指向させるためのラインを有し得、これは、波形面、複数の管、角形状、および／またはハニカム形状から成り得る。固体吸着剤は、ハニカム等のモノリシック構造であり得、これは、ＣＯ２吸収材料またはＣＯ２保持材料を用いてコーティングされた織成もしくは不織成材料を伴う格子から成り得、これはさらに、モノリシックおよび格子構造の組み合わせであり得る。吸着剤は、定形状（すなわち、ストリップ、ロッド、隆起した縁を伴うディスク等）に形成され得、これらの形状は、事前形成されたシートからの押出、スピニング、切断、またはスリットを含む、任意の数の方法によって形成され得る。いくつかの実施形態では、吸着剤は、吸着材料の連続ストリップを利用するために、螺旋パターンにおいて形成されるディスク等の略円形形状において形成される。吸着剤シートは、所望の直径が達成されるまで巻回され得る。本構成の代替は、所望の直径が達成されるまで、ともにぴったり嵌合するであろう、漸増的な直径の離散環状区画の波形固体吸着剤および平面シートサブアセンブリであろう。可能な構成の付加的実施例が、第ＵＳ７９９３４３２号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。
【００３９】
いくつかの実施形態では、固体吸着剤は、ホイール等において、その周囲で吸着剤が回転する軸を中心として分配される。ホイールの一部は、封入体の外側に位置し、封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉する。ホイールの一部は、封入体の内部に位置し、ＣＯ２を封入体に放出する。軸を中心とする回転は、封入体の外側に位置するホイールの一部を、封入体に進入させ、封入体の内部に位置するホイールの一部を、封入体から退出させる。吸着剤への、およびそれからのＣＯ２の装填および抜取の程度は、吸着剤の表面積、ホイールの直径、回転速度、および封入体の内側の吸着剤の割合等の１つ以上のパラメータを変更することによって変調されることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、本システム、封入体、または封入体内の各ウキクサ含有コンパートメントは、ウキクサの生育および本システムの動作を促進するための付加的要素を備える。例えば、封入体は、ウキクサの光合成を補助するため等の人工光源を備えることができる。人工光源の実施例は、任意の単一または組み合わせの白熱光源、ガス放電光源、発光ダイオード、蛍光ランプ、および高効率プラズマ（ＨＥＰ）ランプを含む。白熱光源は、白熱電球、ハロゲンランプ、ネルンストランプ、およびパラボラ状アルミ塗装反射鏡ランプを含む。ガス放電光源は、蛍光、高輝度放電灯（ＨＩＤ）、および低圧ナトリウム灯を含み得る。ＨＩＤランプは、水銀蒸気、セラミック金属ハライドを含む金属ハライド、および高圧ナトリウムを含む、異なる気体を使用して光を生産するランプを含み得る。発光ダイオードは、任意の単一または組み合わせの色、または全スペクトルを含むスペクトルの範囲を備え得る。ＬＥＤの実施例は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、ＲＧＢ  ＬＥＤ、および白色ＬＥＤを含み得る。蛍光ランプは、管式蛍光灯およびコンパクト蛍光灯（ＣＦＬ）から成り得る。ＨＥＰ光源は、ワットあたり９０ルーメンまたはそれを上回るシステム効率を有する任意の高効率プラズマ照明から成り得る。光源は、任意の範囲のスペクトル、発光効率、および色温度を形成するように選択され得る。いくつかの実施形態では、本システムは、封入体内に１つ以上のプロセスに給電するための受動的電源を備える。受動的電源の非限定的実施例は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機（例えば、潮流発電、波力発電、または水車）、地熱エネルギー、および熱エネルギーコンバータ（例えば、海洋温度差エネルギー）を含む。
【００４１】
一側面では、本開示は、水を浄化する方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、（ａ）汚染物質を備える水を、ウキクサを含有する内部を有する封入体の中に導入するステップであって、ウキクサは、水から汚染物質を除去する、ステップと、（ｂ）固体吸着剤を用いて、封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップであって、封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する、ステップと、（ｃ）捕捉されたＣＯ２を封入体の内部に放出するステップであって、封入体の内部は、封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、本明細書に開示されるようなシステムの動作を含む。水源、汚染物質、ウキクサ、封入体、吸着剤、ならびにＣＯ２濃度および他の特徴を含むこれらの種々のパラメータは、本開示の種々のシステム等に関して本明細書に説明されるいずれかであり得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、ウキクサを収穫するステップを含む。収穫するステップは、断続的または連続的に実施され得る。収穫するステップの速度または頻度は、規定された程度のウキクサ生育を可能にするように調整され得る。水生植物を収集するための種々の自動化デバイスのいずれかが、有利なこととして、採用され得る。いくつかの実施形態では、自動化デバイスは、浮遊デバイスである。いくつかの実施形態では、収穫するステップは、濾過システムを動作させるステップを含む。浮遊水生植物を収穫するためのデバイスの実施例が、第ＵＳ７０２２２２３号、第ＵＳ５１９７２６３号、第ＵＳ２０１２０１１７８６９号、および第ＵＳ５６３６４７２号に説明されている。いくつかの実施形態では、水浄化システムから収集されるウキクサは、別の製品の生産において使用される。いくつかの実施形態では、油が、ウキクサから収集される。ウキクサを圧搾するステップおよび／または煮沸するステップ等の種々のプロセスが、ウキクサから油を抽出するために利用可能である。ウキクサから油を除去するためのプロセスは、機械的、化学的、または組み合わせられた機械的かつ化学的方法を含み得る。機械的方法は、圧搾／連続圧搾機圧搾、超音波補助抽出、および均質化を含み得る。ウキクサから油を抽出するための化学的方法は、超臨界流体抽出ならびにヘキサン溶媒抽出およびソックスレー抽出を含む溶媒抽出を含み得る。ウキクサから収集された油は、次いで、バイオディーゼル、バイオブタノール、バイオガソリン、メタンを含む天然ガス、エタノール、グリーンディーゼルまたは水素処理された植物油、およびジェット燃料等の燃料の生産における原料としてさらに使用され得る。バイオディーゼルは、ウキクサに由来する油をアルコールと反応させ、単独で使用される、またはペトロディーゼルと配合され得る脂肪酸エステルを生産することによって作製され得る。ウキクサバイオマスはさらに、種々のバイオマス源を利用し、それらを１つ以上の燃料源に変換するバイオファイナリにおいて、バイオブタノール、バイオガソリン、およびエタノールを含む１つ以上の付加的燃料源を生成するために使用され得る。代替として、バイオマスは、エタノールを生産するために海水および産業排気ガスを使用するＡｌｇｅｎｏｌシステムにおいて、藻類と同様に処理され得る。メタンを含む天然ガスは、ガス化、熱分解、および嫌気消化を含むバイオマスから天然ガスを生産するための１つ以上の方法を受けたバイオマスから生産され得る。ウキクサに由来する油はまた、水素処理精製プロセスを受け得、これは、油分子を分解し、グリーンディーゼルを形成する。
【００４３】
いくつかの実施形態では、カーボンニュートラル燃料が、エタノール生産のための原料として封入体から収集されたウキクサを使用することによって生産される。ウキクサの生育および／またはエタノール生産は、砂漠において行われ得る。ウキクサ栽培は、生産されるエタノールの１ガロンあたり１：３：１ガロンの水（例えば、約１：１〜約１０：１に及ぶ）を要求し、水は、栽培プロセスにおいて再循環され得る。いくつかの実施形態では、本プロセスは、肥料、殺虫剤、および除草剤が欠如し、したがって、河川および三角州の酸欠水域に寄与しないであろう。原料によって固定された炭素は、燃焼に応じて大気に戻され、カーボンニュートラル燃料をもたらすであろう。本実施形態によるエタノール原料システムは、トウモロコシエタノール生産と比較して、より少ないエネルギーを使用するであろう。
【００４４】
いくつかの実施形態では、封入体から収集されるウキクサは、食品製品、肥料、および／またはデンプンの生産において使用される。そのようなプロセスは、上記に説明されるような油収集等の第１の手順に次ぐものであり得る。食品製品は、動物飼料であり得る。結果として生じる動物飼料は、乾燥している、または非乾燥であり得る。ウキクサバイオマスは、乾燥され、直接給餌される、または給餌前に他の成分と混合され得る。非乾燥動物飼料は、湿潤する、または水分を含み得、これは、乾燥または非乾燥ウキクサバイオマスから作製され得る。ウキクサバイオマスは、直接給餌される、または他の成分、例えば、魚粉、米糠、トウモロコシ粉、ダイズ粉、もしくは配合飼料を生産するための他の成分と混合され得る。これは、フレークとして提供される、ペレットに押出される、固形物、粉末、粉、またはマッシュ状に形成され得る。他のウキクサ成分から分離されるデンプンは、化学物質の発酵のための基礎材料として、化学産業のための糖アルコール入力として、プラスチック、食品の「クリーンラベル」包装（フタル酸を伴わない）のための生体分解性プラスチック包装、健康志向食品製品（体内で６６％のデンプン吸収を中和するデンプンベースの製品）、発酵に関する化学産業およびエネルギー産業のためのコア原料として（砂糖よりもはるかに安価）、ならびにゼラチンを含有する禁止された食品の代替品として世界中のベジタリアンおよび宗教団体によって推奨されるものとして、食品、飼料、セメント、薬品および薬剤、紙、糊および他の接着剤、セラミックおよび建設材料（セメントを含む）、布地、化粧品、染料、印刷材、チョコレート、菓子、乳製品およびデザート、加工食品、冷凍食品、ソースおよびスープ、肉および魚製品、ゼラチン、ならびに飴を含むいくつかの商業製品を生産するために使用され得る。
【００４５】
一側面では、本開示は、植物生育を増進するためのシステムを提供する。いくつかの実施形態では、本システムは、（ａ）複数のコンパートメントを備え、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを備え、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を備える、居住可能封入体と、（２）少なくとも１つの第２のコンパートメントと流体連通する、１つ以上の固体吸着剤であって、（ｉ）１つ以上の固体吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中のＣＯ２を捕捉するように動作可能に構成され、（ｉｉ）少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気は、１％またはそれを下回るＣＯ２濃度を有する、１つ以上の固体吸着剤と、（ｃ）それを通して１つ以上の固体吸着剤から放出されたＣＯ２が少なくとも１つの第１のコンパートメントに送達される、１つ以上の固体吸着剤および少なくとも１つの第１のコンパートメントを流体的に接続する、１つ以上の導管であって、（ｉ）少なくとも１つの第１のコンパートメント内の空気中のＣＯ２は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２濃度よりも高いレベルにおいて維持され、（ｉｉ）固体吸着剤は、湿潤または増加された湿度への暴露に応じて、捕捉されたＣＯ２を放出する、１つ以上の導管とを備える。
【００４６】
植物生育および作物収量は、温室空気中の二酸化炭素レベルを増加させることによって改良されることができる。逆に、増加されたレベルの二酸化炭素は、人間等の哺乳動物の健康に悪影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、本開示のシステムおよび方法は、有利なこととして、封入体の１つ以上の居住コンパートメントから二酸化炭素を除去し、捕捉された二酸化炭素を、光合成バイオマスを含有する別のコンパートメントに送達する際に採用される。これらのコンパートメントを備える封入体は、典型的には、居住可能であり、アパートメント建物、オフィス建物、ホテル、家屋、倉庫、レストラン、小売建物、および任意の他の同様の構造物等の種々の形態のいずれかをとり得る。典型的には、光合成バイオマスを備えるコンパートメントは、温室として設計される。用語「温室」は、本明細書では、「光合成バイオマスを備えるコンパートメント」と同義的であるように使用される。温室は、植物生育条件を調整または監視するための１つ以上の構成要素を備え得る。植物生育条件は、温度、光、湿度、および二酸化炭素を含み得る。いくつかの実施形態では、温室温度は、１０５°Ｆ、１００°Ｆ、９５°Ｆ、９０°Ｆ、もしくは８５°Ｆを下回って、または約７０°Ｆ〜約１０５°Ｆ、約７５°Ｆ〜約１００°Ｆ、約７５°Ｆ〜約９５°Ｆ、もしくは約７５°Ｆ〜約８５°Ｆに維持される。これらの温度において、温室内の大気圧は、少なくとも１０ｐｓｉ、１１ｐｓｉ、１２ｐｓｉ、１３ｐｓｉ、または１４ｐｓｉである。植物生育条件を調整または監視するための構成要素は、１つ以上のセンサ、タイマ、ホースおよび噴霧器を含む灌注システム、または照明装置を備え得る。センサの実施例は、温度センサ、湿度センサ、水ロープセンサを含む水センサ、一酸化炭素もしく二酸化炭素センサを含む気体センサ、乾燥接触センサ、電圧／電流メータもしくはセンサ、ｐＨプローブもしくはセンサ、光センサ、圧力センサ、および液位センサを含む。センサは、アラート、例えば、事前設定された範囲を満たす、または超える条件を通知する遠隔アラートをトリガし得る。温室コンパートメントは、任意の好適な配向において封入体の他のコンパートメントと接続され得る。一実施例では、温室は、家屋の部屋またはオフィス建物の地階等において、封入体の外壁とは別個であり、それに対して内部に位置する壁を備え得る。別の実施例では、温室の１つ以上の壁は、屋上温室または家屋に隣接して位置し、扉もしくは廊下によって接続される温室等の封入体の外壁を形成する。いくつかの実施形態では、温室は、図３および４に図示されるように、他のコンパートメントのうちの１つ以上のものの下方に位置する。いくつかの実施形態では、バイオマスは、生育テント内にある。
【００４７】
温室コンパートメントは、植物生育を促す種々の特徴を備え得る。温室コンパートメントは、植物生育条件を感知および調整するための統合システムを備え得る。植物生育条件は、温度、光、水／湿度、および気体濃度、例えば、二酸化炭素ガスを含み得る。
【００４８】
本開示の封入体内で生育中の光合成バイオマスは、種々の光合成体のうちのいずれか１つ以上のものであり得る。典型的には、光合成体は、植物である。用語「植物」は、あらゆる一年生および多年生の単子葉または双子葉植物を包含し、実施例として、限定ではないが、Ｃｕｃｕｒｂｉｔａ属、Ｒｏｓａ属、Ｖｉｔｉｓ属、Ｊｕｇｌａｎｓ属、Ｆｒａｇａｒｉａ属、Ｌｏｔｕｓ属、Ｍｅｄｉｃａｇｏ属、Ｏｎｏｂｒｙｃｈｉｓ属、Ｔｒｉｆｏｌｉｕｍ属、Ｔｒｉｇｏｎｅｌｌａ属、Ｖｉｇｎａ属、Ｃｉｔｒｕｓ属、Ｌｉｎｕｍ属、Ｇｅｒａｎｉｕｍ属、Ｍａｎｉｈｏｔ属、Ｄａｕｃｕｓ属、Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ属、Ｂｒａｓｓｉｃａ属、Ｒａｐｈａｎｕｓ属、Ｓｉｎａｐｉｓ属、Ａｔｒｏｐａ属、Ｃａｐｓｉｃｕｍ属、Ｄａｔｕｒａ属、Ｈｙｏｓｃｙａｍｕｓ属、Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ属、Ｎｉｃｏｔｉａｎａ属、Ｓｏｌａｒｉｕｍ属、Ｐｅｔｕｎｉａ属、Ｄｉｇｉｔａｌｉｓ属、Ｍａｊｏｒａｎａ属、Ｃｉｃｈｏｒｉｕｍ属、Ｈｅｌｉａｎｔｈｕｓ属、Ｌａｃｔｕｃａ属、Ｂｒｏｍｕｓ属、Ａｓｐａｒａｇｕｓ属、Ａｎｔｉｒｒｈｉｎｕｍ属、Ｈｅｔｅｒｏｃａｌｌｉｓ属、Ｎｅｍｅｓｉｓ属、Ｐｅｌａｒｇｏｎｉｕｍ属、Ｐａｎｉｅｕｍ属、Ｐｅｎｎｉｓｅｔｕｍ属、Ｒａｎｕｎｃｕｌｕｓ属、Ｓｅｎｅｃｉｏ属、Ｓａｌｐｉｇｌｏｓｓｉｓ属、Ｃｕｃｕｍｉｓ属、Ｂｒｏｗａａｌｉａ属、Ｇｌｙｃｉｎｅ属、Ｐｉｓｕｍ属、Ｐｈａｓｅｏｌｕｓ属、Ｌｏｌｉｕｍ属、Ｏｒｙｚａ属、Ｚｅａ属、Ａｖｅｎａ属、Ｈｏｒｄｅｕｍ属、Ｓｅｃａｌｅ属、Ｔｒｉｔｉｃｕｍ属、Ｓｏｒｇｈｕｍ属、Ｐｉｃｅａ属、およびＰｏｐｕｌｕｓ属のものを含む。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、同一または異なるタイプの１つ以上の植物から成る。植物は、作物植物等のように食用であり得る。有利なこととして、光合成バイオマスとして採用され得る作物植物および他の植物は、例えば、イネ、トウモロコシ、コムギ、キビ、ライムギ、オートムギ、オオムギ、モロコシ、ヒマワリ、サツマイモ、キャッサバ、アルファルファ、サトウキビ、サトウダイコン、キャノーラおよび他のアブラナ種、ヒマワリ、トマト、トウガラシ、ダイズ、タバコ、メロン、レタス、セロリ、ナス、ニンジン、カボチャ、メロン、キュウリおよび他のウリ科植物、マメ、キャベツおよび他のアブラナ科野菜、ジャガイモ、トマト、ピーナッツ、エンドウマメ、他の野菜、綿、クローバー、カカオ、ブドウ、柑橘類、イチゴおよび他の液果類、果樹、ならびに堅果樹である。芝草、ペチュニアおよびバラ等の観賞用種、ならびマツおよびポプラ等の木本植物もまた、使用され得る。
【００４９】
一側面では、本明細書に説明される装置および方法は、例えば、増進されたＣＯ２濃度を伴う温室内で、作物の生育を増進するためにＣＯ２濃度を増加させるために使用される。そのような装置および方法を使用して、ＣＯ２濃度が、６５０ｐｐｍまたは１，２００ｐｐｍまで増加され、続く作物に関する収量が、少なくとも、３５０ｐｐｍのＣＯ２における生育と比較して示される量だけ増加される。
【表１】
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【００５０】
１つ以上の第２のコンパートメント内の空気からＣＯ２を捕捉する吸着剤は、封入体のコンパートメント内ならびにそれらの間のＣＯ２レベルおよび分配を調整するために使用される。吸着剤は、吸着材料、形態、および構造に関するものを含む、水の浄化のためのシステム等に関して本明細書に説明される吸着剤のいずれかであり得る。１つ以上の第２のコンパートメントの空気からＣＯ２を捕捉するために、吸着剤は、それからＣＯ２が捕捉されるべきコンパートメント内に配置される、または捕捉と放出との間の弁を含む１つ以上の機構と流体接触する。弁および放出のための方法の実施例は、パイプ、通気孔、ダクト（例えば、加熱、通気、および空気調節またはＨＶＡＣシステム内のダクト）を含み得る。通気孔またはダクトは、室内居住または作業空間内の複数のコンパートメント、封入体、階、および／もしくは部屋を通して捕捉されたＣＯ２を移送するために、ＣＯ２感受性弁、センサ、または中間弁を備え得る。捕捉されたＣＯ２は、次いで、生育テントまたはチャンバに移送され得る。いくつかの実施形態では、生育テントまたはチャンバは、１つ以上の弁、ダクト、パイプ、もしくはＣＯ２を地階に接続するための機構を伴う屋内居住もしくは作業空間の地階にあり得る。
【００５１】
いくつかの実施形態では、吸着剤は、湿度とともに変動するＣＯ２保持能力を有する。故に、本システムはさらに、１つ以上の水の貯蔵部（例えば、本システム内の複数の吸着剤毎に１つ）および／または液体もしくは水蒸気形態における水を１つ以上の固体吸着剤に送達する、１つ以上の分注器を備え得る。例えば、いくつかの実施形態では、水の貯蔵部は、各コンパートメント内に存在し得る。他の場合では、スプリンクラシステムが、貯蔵された水を分散し、各封入体内で固定された範囲の湿度および水分を維持するために使用され得る。いくつかの実施形態では、水源または貯蔵された水が、設定された湿度範囲を保持するために貯蔵された水を蒸発させる加熱システムに結合され得る。いくつかの実施形態では、湿度は、スワンプクーラまたは加湿器を使用して確立され得る。さらなる実施形態では、加湿器は、低温加湿器（例えば、超音波加湿器）または高温加湿器（例えば、水蒸気加湿器）から成り得る。
【００５２】
動作時、本システムは、１つ以上の第２のコンパートメント内のＣＯ２を標的レベルを下回って維持する一方、温室内のＣＯ２を標的レベルを上回って維持するように構成される。封入体の外側のＣＯ２の濃度は、生育テントの内側の濃度とは異なり得る。いくつかの場合では、生育テントは、生育テントの外側に、生育テントの内側とは異なる濃度のＣＯ２を備え得る。さらなる実施形態では、封入体内のＣＯ２の濃度は、５０ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、１００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、２００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、３００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、４００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、５００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、６００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、７００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、８００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、９００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、１，０００ｐｐｍを上回るもしくはそれに等しい、または５，０００ｐｐｍを上回る、またはそれに等しくあり得る。さらなる実施形態では、生育テント内のＣＯ２の濃度は、５０ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、１００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、２００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、３００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、４００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、５００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、６００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、７００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、８００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、９００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、１，０００ｐｐｍを上回る、もしくはそれに等しい、または５，０００ｐｐｍを上回る、またはそれに等しくあり得る。さらなる実施形態では、生育テントの内側のＣＯ２の濃度は、「約４０５ｐｐｍ」または３００〜５００ｐｐｍであり得、生育テントの内側のＣＯ２の濃度は、「約６５０ｐｐｍ」または５５０ｐｐｍ〜７５０ｐｐｍであり得る。一実施形態では、生育テントの内側のＣＯ２の濃度は、約１，５００〜約６，０００ｐｐｍであり、生育テント内のウキクサは、大気中の適切なレベルのＣＯ２である、４００ｐｐｍのＣＯ２におけるその生育速度の４〜８倍において生育する。ＣＯ２の濃度範囲は、封入体の条件に応じて変化し得る。本システムは、１つ以上の第２のコンパートメント内のＣＯ２を標的レベルを下回って維持する一方、温室内のＣＯ２を標的レベルを上回って維持するように構成され得る。本システムは、少なくとも１つのコンパートメントのＣＯ２レベルを、具体的範囲内に、または具体的設定点を上回って、もしくは下回って維持するように適合される、１つ以上の制御機構を伴う制御システムを備え得る。いくつかの実施形態では、制御システムは、本システムの周囲空気ならびに／または温室側上のＣＯ２のレベルを検出するように構成されるセンサおよび／もしくは検出器のシステムを備え得る。制御システムはさらに、１つ以上のセンサからのフィードバックを予測する、および／もしくはそれに応答するためのアルゴリズムを備え得る。さらなる構成では、本システムは、本システムの周囲空気および／または温室側上に配置された１つ以上のセンサから導出される情報（例えば、湿度、温度、ＣＯ２濃度等）を使用して成されたフィードバックもしくは計算に基づいて、吸着剤の回転、本システムを通した空気流を制御するファンの速度、および／またはＣＯ２の放出を促進するために吸着剤に適用される水分の量を適合させるように構成される、制御機構または制御システムを備え得る。いくつかの実施形態では、制御機構または制御システムはさらに、周囲空気および／または温室条件を調整する機構に統合され得る。いくつかの実施形態では、吸着剤の回転速度は、制御機構または制御システムによって調整され得、所望の速度のＣＯ２捕捉および／または温室内の所望のレベルのＣＯ２を達成するように構成され得る。いくつかの実施形態では、吸着剤の回転速度は、ＣＯ２レベル設定点を有するセンサに応答して、制御機構または制御システムによって調整され、したがって、回転速度は、温室内のＣＯ２のレベルが設定点から逸脱する場合、変調される。
【００５３】
本システムの周囲空気側上のセンサまたは検出器が、検出される、または制御システムにフィードバックされ得る。本システムの周囲空気側上のセンサは、時刻、哺乳動物もしくは居住者の運動、哺乳動物もしくは居住者の数量、１つ以上のコンパートメント内の湿度、１つ以上のコンパートメント内のＣＯ２を検出もしくは感知するための機構、または１つ以上の周囲チャンバ内で起こると推定される哺乳動物の数またはＣＯ２生産の速度に関するフィードバックを提供する任意の他のセンサおよび／もしくは検出器を備え得る。検出される、および／または制御機構もしくは制御システムにフィードバックされる、および／または制御システムもしくは制御機構によって制御され得る、本システムの温室側上の機構は、温室内で生育するバイオマスによるＣＯ２生産を誘発する、または別様にその速度に影響を及ぼし得る、温室の温度、光、水、栄養素レベル、湿度レベル、ＣＯ２レベル、および／または他の特性を含み得る。
【００５４】
ＣＯ２を捕捉するための吸着剤は、他の環境調整システムの構成要素として設置され得る。例えば、１つ以上の吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメントのうちの１つ以上のものの中の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され得る。１つ以上のコンパートメントは、屋内居住または作業空間内の複数のコンパートメント（例えば、階および／または部屋）を通して分散され得る。１つ以上のコンパートメントは、１つ以上のコンパートメントと流体、空気、または流体および空気接触し得る。吸着剤上に捕捉されたＣＯ２は、生育テントまたはチャンバに移送され得る。いくつかの実施形態では、生育テントまたはチャンバは、１つ以上の弁、ダクト、パイプ、もしくはＣＯ２を地階に接続するための機構を伴う屋内居住もしくは作業空間の地階にあり得る。
【００５５】
一側面では、本開示は、居住可能な封入体の少なくとも１つの第１のコンパートメント内の光合成バイオマスの生育を増進する方法を提供する。一実施形態では、本方法は、（ａ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、封入体の少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中に呼息されたＣＯ２を捕捉するステップであって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、０．５％を下回って維持される、ステップと、（ｂ）捕捉されたＣＯ２を、光合成バイオマスを備える少なくとも１つの第１のコンパートメントの中に放出するステップであって、（ｉ）少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度にあり、（ｉｉ）固体吸着剤は、湿潤または増加された湿度への暴露に応じて、捕捉されたＣＯ２を放出する、ステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、本明細書に開示されるようなシステムの動作を含む。種々のコンパートメントおよびそれらの配列、吸着剤、光合成体、ならびにＣＯ２濃度および他の特徴を含むこれらの種々のパラメータは、本開示の種々のシステム等に関して本明細書に説明されるいずれかであり得る。
【００５６】
本発明の別の側面では、（１）植物の約１０〜約２０％、もしくは植物の約１２〜約１８％、もしくは植物の少なくとも約１２％、もしくは植物の少なくとも約１５％に達する脂質、ならびに／または（２）乾燥重量の約０．１％〜約０．２％、もしくは乾燥重量の約０．１２％〜約０．１８％、もしくは乾燥重量の少なくとも約０．１２％、もしくは乾燥重量の少なくとも約０．１５％の油含有量を伴う遺伝子組み換えによるウキクサが、提供される。
【００５７】
現在米国では、平均して、生産される１ｋＷｈの電気あたり０．５ｋｇのＣＯ２が、放出されている。Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ等のより多くの再生可能電気が使用される場所では、その速度は、１ｋＷｈあたりわずか０．３ｋｇのＣＯ２である。本明細書に説明されるシステムおよび方法は、消費される電気に起因して放出される１ｋｇあたり約７ｋｇを上回るＣＯ２を収集するように使用され得る。また、本発明によるシステムの製造からの二酸化炭素排出量を考慮する場合、その比率は、約６．５にわずかに低減される。ファン効率の妥当な改良を伴うと、その比率は、１８：１に改良される。全国電力網がＣａｌｉｆｏｒｎｉａのようになると、その比率は、３０：１を上回るものに改良される。殆どが再生可能な電力網を伴う将来では、本発明によるシステムおよび方法は、その動作から放出されるものよりも５０〜１００倍多いＣＯ２を捕捉するであろう。
【００５８】
本発明の別の側面では、光合成の速度および／または植物生産性は、本発明の他の側面による、ＣＯ２富化環境においてＬｅｍｎａを生育することによって増加される。本発明の別の側面では、本発明の他の側面による、ＣＯ２富化環境において生育されるＬｅｍｎａは、増加された量のＣＯ２を土壌中に自然に移送し、したがって、地球自体の生物学的隔離技術を使用する。加えて、ＣＯ２富化環境において生育されるＬｅｍｎａは、大気から得られる固定炭素が豊富になる。ＣＯ２に富む炭素は、放棄された鉱山等の地下空隙の中に圧送され得る。放棄された鉱山における地下の利用可能な容積の評価は、坑井容積の精密なマッピングを可能にするレーザ距離計を具備した遠隔制御モバイルロボットの使用によって達成される。圧送は、地形図、地質図、トンネル図、ＧＰＳデータ、土地利用図、坑井図、容積図、ならびに坑井ボーリング孔および他のアクセス点を含む画像データベース情報を利用して、地表面から起こるであろう。坑井内の深くに埋められると、Ｌｅｍｎａは、そのデンプンを保持し、炭素隔離の永久的手段をもたらすであろう。漏出が脅威のままである、砂岩累層中の地下ＣＯ２隔離と比較して、Ｌｅｍｎａ内でデンプンとして結合される隔離は、より安全な解決策を提供する。
【００５９】
本発明の別の側面では、本明細書に説明されるシステムは、１年あたり栽培されるＬｅｍｎａ１ヘクタールあたり約５〜約２０トンのＣＯ２を隔離する。
【００６０】
本発明の別の側面では、固体吸着剤が、封入体の外部の空気中のＣＯ２を捕捉し、捕捉されたＣＯ２を捕捉されたものよりも高い濃度において放出するように構成され、そのようなＣＯ２は、封入体の内部に放出される。封入体内、または吸着剤と別様に連通するＨ２Ｏ（任意の形態、例えば、液体、水蒸気、または気体における）は、吸着剤から封入体の中へのＣＯ２の放出を誘発し、捕捉されたものよりも高い濃度においてＣＯ２を放出するためのエネルギーは、吸着剤に適用されるＨ２Ｏのエントロピ変化のみに由来する。いかなる外部熱または圧力源も、大気のＣＯ２を少なくとも約３０倍、または少なくとも約４０倍、または少なくとも約５０倍、または少なくとも約６０倍、または少なくとも約７０倍、または少なくとも約８０倍、または少なくとも約９０倍、もしくは少なくとも約１００倍に濃縮するために必要とされない。
生育および収集後の光合成バイオマスの処理または変換
【００６１】
いくつかの実施形態では、システムが、収集され、次いで、光合成バイオマスを異なる使用可能な製品に変換する処理の方法を受け得る光合成バイオマスを生育するために、ＣＯ２を捕捉する手段を備え得る。光合成バイオマスを変換する方法は、光合成バイオマスの生育を促進するためにＣＯ２を捕捉し、富化させるための前述の方法、デバイス、またはシステムのいずれかを含み得る。例えば、光合成バイオマスの生育を促進するためにＣＯ２を捕捉し、富化させるためのステップは、封入体内に光合成バイオマスを提供するステップと、１つ以上の固体吸着剤を使用して、封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップと、捕捉されたＣＯ２を吸着剤から封入体の中に放出するステップとを含み得る。封入体の中に放出される捕捉されたＣＯ２は、光合成バイオマスを生育する、またはその生育を増進するために使用され得、したがって、封入体内のＣＯ２は、封入体の外部の空気中よりも高い濃度にあり得る。
【００６２】
いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、大型水生植物であり得る。大型水生植物は、大型水生植物の乾燥質量の少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、または少なくとも３０％のリグニン含有量を有し得る。大型水生植物は、少なくとも１つのウキクサ植物またはＡｚｏｌｌａ属からの少なくとも１つの植物種から成り得る。いくつかの実施形態では、大型水生植物は、少なくとも１つのウキクサ植物およびＡｚｏｌｌａ属からの少なくとも１つの植物種の混合物から成り得、少なくとも１つのウキクサ植物は、Ｌｅｍｎａ属から選択され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのウキクサ植物は、Ｌｅｍｎａ属から選択され得、Ｌｅｍｎａ属の少なくとも１つの他の種と比較して高い濃度の元素および低い濃度のミネラルを有する種から選択され得る。
【００６３】
光合成バイオマスは、処理または調製ステップを受ける前に収集され得、収集プロセスは、手動で、標準的な耕作機器を含む重機の使用によって、または池用スキマーもしくは浮遊水生植物を収集するための類似するデバイスの使用によって、バイオマスを収穫するステップを含み得る。収集後、光合成バイオマスは、種々の処理を受け得る。
【００６４】
収集された光合成バイオマスは、熱処理を受け得る。例えば、光合成バイオマスは、収集および乾燥され、次いで、加熱による熱分解を受け得る。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、分解を誘発するために十分な温度に加熱され得る。光合成バイオマスを加熱することは、光合成バイオマスの熱分解をもたらし得、いくつかの実施形態では、熱分解は、緩慢な熱分解、中程度の熱分解、または高速の熱分解であり得る。光合成バイオマスの熱分解は、固相組成物を産出し得る。固相組成物は、炭から成り得る。炭は、熱分解を受けることに先立つ光合成バイオマスの乾燥重量の少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、または少なくとも４５％から成り得る。いくつかの事例では、炭への変換は、カーボンネガティブまたは正味エネルギーポジティブであり得る。変換によって生産される炭は、バイオ炭であり得る。炭またはバイオ炭を生産するための方法は、炭またはバイオ炭を収集するための追加ステップを含み得る。熱処理によって産出される固相組成物は、肥料として使用される、または肥料を生産するために使用され得る。
【００６５】
収集された光合成バイオマスはまた、消化ステップを受け得る。消化は、消化装置（例えば、嫌気性または好気性消化装置）への光合成バイオマスの暴露を伴い得る。消化装置は、嫌気性消化装置を含み得、これは、光合成バイオマスに嫌気性消化を受けさせる。嫌気性消化装置は、有機廃棄物を種々の使用可能な製品に処理するように設計され得る。これらの使用可能な製品は、メタン、ＣＯ２、および高度に消化可能な無機栄養素から成り得る。使用可能な製品は、ガス（例えば、流出バイオガス）またはスラリー（例えば、消化物スラリー）として生産され得る。ガス製品は、使用可能なエネルギーを産出するために燃焼され得、結果として生じるガス状流出物は、農業のための希釈流ＣＯ２源としての役割を果たし得る。流出消化物および希釈流ＣＯ２はまた、下流プロセスにおいて使用され得る。嫌気性消化装置は、ＣＯ２を光合成バイオマス生育チャンバまたは生育テントに提供するように構成され得る。いくつかの実施形態では、嫌気性消化装置からのＣＯ２は、富化されたＣＯ２の唯一の源であるように構成され得、他の実施形態では、本システムは、周囲空気を含む他のＣＯ２源を含むように構成され得る。本システムを構成するステップは、消化物（例えば、栄養素を含む消化物中の成分）および電力要求に基づいて、嫌気性消化装置のサイズを調節するステップを含み得る。嫌気性消化システムは、バイオガスを産出し得、バイオガスは、メタンおよびＣＯ２の混合物である。いくつかの実施形態では、バイオガス混合物は、メタンガスの５０％を上回る、またはそれに等しい、６０％を上回る、またはそれに等しい、７０％を上回る、またはそれに等しくあり得る。さらなる実施形態では、バイオガス混合物は、ＣＯ２ガスの４０％を上回る、もしくはそれに等しい、５０％を上回る、もしくはそれに等しい、または６０％を上回る、もしくはそれに等しくあり得る。バイオガスは、熱電併給ユニットを通して燃焼され、設備に対して電力を供給し、農業等級ＣＯ２を通気し得る。
【００６６】
収集された光合成バイオマスはまた、バイオリアクタにおいて、またはエタノールを生産するための設備において処理を受け得る。いくつかの場合では、エタノール生産は、酵素への光合成バイオマスの暴露を含み得る。酵素、例えば、アミラーゼは、光合成バイオマス中に見出されるデンプンを糖に変換し得る。形成される糖は、後続発酵ステップを受け得る。発酵は、酵母によって実施され得、本プロセスは、輸送等級バイオエタノールを産出し得る。発酵プロセスはまた、濃縮されたＣＯ２を産出し得る。濃縮されたＣＯ２は、ミネラル化され、地質的に隔離され得る。処理後の酵母は、続けて、嫌気性消化装置において廃棄され得る。
【００６７】
収集された光合成バイオマスを含む有機物質が、有機廃棄物（例えば、牛糞堆肥）とともに、処理設備において処理され得る。処理設備は、図８に示されるように、複数の処理ステップに依拠し得る。光合成バイオマスまたは有機廃棄物は、メタン、ならびにＣＯ２および無機栄養素を産出する嫌気性消化装置の中に入力され得る。メタンは、設備に燃料供給するためのエネルギーならびにＣＯ２を産出し得る、熱電併給燃焼プロセスにおいて使用され得る。嫌気性消化装置からのＣＯ２および無機栄養素は、ウキクサ生産のために使用され得る。ウキクサ生産は、浄水およびデンプンを含むウキクサを産出し得る。デンプンを含むウキクサは、デンプンおよびタンパク質／脂質を産出する分離プロセスを受け得る。タンパク質／脂質は、動物飼料を生成するために使用され得る。デンプンは、例えば、アミラーゼを用いた酵素処理を受け、濃縮されたＣＯ２およびエタノールを産出する付加的発酵を受ける糖を産出し得る。本システムでは、入力は、堆肥、日光、および注意深く選択された生命有機体であり得る。したがって、本システムは、高価値の最終製品を生産しながら、牛糞堆肥および周囲ＣＯ２からのＣＯ２を隔離するように具備される、カーボンニュートラルバイオエタノール生産設備として動作し得る。最終製品は、高度に濃縮された「グリーン」ＣＯ２、電気、およびバイオエタノールを含み得る。システムエネルギー要求が、バイオガス燃焼から提供され得、過剰な電気生産物は、電力網に戻されることができる。カーボンニュートラルバイオエタノールは、ガソリン補足物として輸送産業に販売され得、純粋なＣＯ２は、ミネラル化され、地質的に隔離され得る。
（実施例）
【００６８】
以下の実施例は、本発明の種々の実施形態を例証することを目的として与えられ、本発明をいずれの方式においても限定することを意味しない。本実施例は、本明細書に説明される方法とともに、現在、好ましい実施形態の代表であり、例示的であり、本発明の範囲に対する限定として意図されない。請求項の範囲によって定義されるような本発明の精神内に包含される、それにおける変更および他の使用が、当業者に想起されるであろう。
【実施例１】
【００６９】
（実施例１：ウキクサを用いた農業排水浄化）
ウキクサが、５層の浅い長方形の封入体内で生育され、各層は、階段状の段において垂直に配列され、それぞれ、深さが約１メートルである。農業排水が、封入体に流入し、６〜８インチの深さの水を生成または持続し、ウキクサが、汚染水中に浮遊し、水と接触し、これが封入体から流出する前に層を通して流動する際に、水から汚染物質を除去する。封入体は、ウキクサが自然日光のみを使用して生育し得るように構成される、またはソーラーパネル、風車風力発電機、もしくは他の代替エネルギー源から選択される単一の、もしくは組み合わせられた電源によって給電されるＬＥＤ照明を取り付けられる。ＣＯ２の送達によってウキクサの生育を増進するために、マトリクスにおいて形成されたＣＯ２吸着剤が、封入体の内側から封入体の外側に回転する回転ホイールとして構成される。吸着剤マトリクスの回転は、ＣＯ２が、湿度スイングを使用して封入体から移送されることを可能にする。吸着剤表面は、最初に、封入体の外側からＣＯ２を捕捉し、次いで、ＣＯ２を封入体の中に放出し、それによって、ＣＯ２捕捉、ＣＯ２移送、および吸着剤再生の繰り返される一巡にわたって、吸着剤表面を再生する。封入体は、少なくとも１つのそのような吸着剤ホイールと接続される。封入体は、封入体の層毎に１つの吸着剤ホイールに接続され得る。吸着剤ホイールは、回転し、吸着剤表面を、それから吸着剤がＣＯ２を捕捉する乾燥した外部環境に暴露する。ホイールの回転はまた、以前に外部環境に暴露された表面を封入体からの空気に暴露する。封入体内で、ホイールは、より高い湿度の空気に暴露される、または封入体内に保持される水と流体接触して配置される。いったん封入体内に入ると、封入体の水または湿度は、吸着剤から封入体の中へのＣＯ２の放出を誘発し、したがって、吸着剤を再生し、ＣＯ２をウキクサに提供し、これは、より高いレベルのＣＯ２の結果として、より迅速に生育する。ホイールが回転するにつれて、ＣＯ２捕捉および放出のプロセスは、それぞれ、封入体の外側および内側からの空気に暴露される吸着剤表面において継続する。ウキクサは、ウキクサを収集ユニットの中に吸引する真空方法を使用して、封入体から収穫される。ウキクサの収穫は、連続的に起こり、収穫物は、封入体から除去され、現場でさらなる処理を受ける。ウキクサは、いくつかの処理の一巡を受ける。最初に、油が、バイオディーゼルの生産における使用のために、収集されたウキクサから圧搾される。残りの高タンパク質ウキクサバイオマスは、直接、またはタンパク質成分がバイオマスから除去され、乾燥され、他のバイオ飼料成分（ダイズ粉、トウモロコシ粉、または魚粉等）と混合されるプロセスのいずれかによって、動物飼料のために使用される。最後に、任意の付加的残留バイオマスが、固定窒素、亜リン酸、または肥料生産のための他の栄養素を抽出するために精製される。
【実施例２】
【００７０】
（実施例２：吸収および温室への送達による屋内ＣＯ２の調整）
ウキクサが、図３に示されるような建物の地階における４×４生育テント内で生育される。炭素浄化システムが、屋内居住または作業空間内に設置され得る。高濃度のＣＯ２を低減させるために、ＣＯ２を捕捉し、これをウキクサを生育するための４×４生育テントに移送するための吸着剤を備えるシステムが、提供される。吸着剤表面は、最初に、ＣＯ２を捕捉し、次いで、これをＨＶＡＣシステムを通して生育テントに移送し得、ＣＯ２は、ウキクサによって消費される。生育テントは、水、光、栄養素、ポンプ、フィルタ、および屋内でウキクサを生育するための他の構成要素を備え得る。吸着剤は、ＣＯ２が捕捉され、ＨＶＡＣシステムを通して建物の地階に移送される、部屋または階を含む１つ以上のコンパートメントの中に設置され得る。本システムが動作しているとき、１つ以上のコンパートメント内のＣＯ２濃度は、約４０５ｐｐｍであり得、生育テント内の濃度は、約６５０ｐｐｍであり得る。
【実施例３】
【００７１】
（実施例３：ＣＯ２隔離ならびにエタノール生産のための方法およびシステム）
本開示のある実施形態によるＣＯ２隔離デバイス、バイオエタノール発酵ユニット、嫌気性消化装置、およびメタン燃焼ユニットを有する温室を備える、完全に統合された自己給電式の実質的にカーボンニュートラルなシステムが、提供される。本開示のある実施形態によるＣＯ２隔離デバイスは、屋外周囲空気からＣＯ２を捕捉し、これを温室の内部に送達するように構成される。温室は、生育中のＬｅｍｎａ属のウキクサを含有する。本デバイスは、温室内のＣＯ２濃度を屋外周囲空気のものを上回るように上昇させ、Ｌｅｍｎａバイオマス生産が、対応して増加する。好ましくは、温室のために選択されるＬｅｍｎａの種は、急速に生育し、温室が置かれる地域の原産であり、大量のデンプンを含有するものである。Ｌｅｍｎａは、温室内の浅いプール内で栽培される。温度、湿度、ＣＯ２、および／または光暴露等の環境条件が、制御される。Ｌｅｍｎａが生育すると、これは、規定されたパラメータに基づいて、自動的に収穫される。Ｌｅｍｎａの生育はまた、水汚染を低減させ、したがって、温室は、より清浄な水を生成するための水処理プロセスにおけるステップとしての役割を果たし得る。
【００７２】
収穫されたＬｅｍｎａは、発酵ユニットにおけるバイオエタノールの生産における原料として使用される。本プロセスでは、デンプンが、タンパク質および脂質等の他のＬｅｍｎａ成分から分離される。タンパク質および脂質は、他のプロセスにおける原料として使用され得る。デンプンは、アミラーゼ等を使用することによる糖化を通して糖に変換される。糖は、酵母によって発酵され、輸送等級バイオエタノールを産出する。発酵プロセスはまた、濃縮されたＣＯ２を生産する。濃縮されたＣＯ２は、温室の中に給送される、原料として別のプロセスに供給される、または物理的に隔離される（例えば、地質的な注入）。いったん発酵プロセスにおいて使用されると、酵母は、嫌気性消化装置において廃棄される。
【００７３】
温室、ＣＯ２隔離デバイス、および発酵ユニットに加えて、本実施例のシステムはまた、嫌気性消化装置を含む。発酵ユニットにおいて使用された酵母等の使い捨て材料は、消化装置において原料として使用される。使い捨て材料は、堆肥および／または他の有機廃棄物等の他の原料を含み得る。使い捨て材料の嫌気性消化は、バイオガス（これは、約６０％のメタンおよび４０％のＣＯ２である）および無機栄養素（例えば、窒素、リン酸塩、およびカリウム）を生産する。栄養素は、温室内での生育をサポートするために、Ｌｅｍｎａに提供される。メタンは、本システムを動作させるための電気を生成するために燃焼され、任意の過剰な電気が、電力網に供給される。消化装置およびメタン燃焼によって生産されるＣＯ２はまた、隔離デバイスからのＣＯ２を補完するために、温室の中に給送される。過剰なＣＯ２が、他の目的における使用のための浄化された原料として供給され、物理的に隔離される（例えば、地質的な注入）。
【００７４】
自己給電システムは、実質的にカーボンニュートラルであり、濃縮されたＣＯ２、電気、およびバイオエタノールを含む有用な製品の源を提供する。バイオエタノールは、ガソリン補足物として提供される。動作時、本システムは、１日あたり約２，２００ポンドの揮発性固体（例えば、堆肥）を処理し、１日あたり消化装置の１平方メートルあたり２立方メートルのバイオガスを生産する。これは、１日あたり約２００ｋＷｈの電力を産出する。本システムは、約２５０トン／ｈａ／年またはそれを上回る乾燥重量のＬｅｍｎａおよび約７１トン／ｈａ／年またはそれを上回るエタノールを生産する。
【実施例４】
【００７５】
（実施例４：エタノール生産設備）
エタノール生産設備が、砂漠において提供される。本設備は、Ｌｅｍｎａを生育し、Ｌｅｍｎａをエタノールに変換するように設計される。Ｌｅｍｎａの高デンプン産出種が、本設備において生育される。Ｌｅｍｎａデンプンは、酵母によって大いに消化可能であり、したがって、高いデンプン−エタノール変換率が、基本的エタノール生産実践を通して達成される。本設備は、Ｌｅｍｎａ生育設備と、エタノール生産設備とを含む。Ｌｅｍｎａ生育設備は、７１３ヘクタール（１，７８３エーカー）に及び、Ｌｅｍｎａが生育される一連のシールされた生育テントを含む。各生育テントは、ホイールが回転するにつれて、吸着剤が外部周囲空気との連通およびテントのシールされた内部空気との連通を交互に行うように位置付けられる、アミン吸着剤ホイールを含む。吸着剤が外部周囲空気と連通するにつれて、これは、大気からＣＯ２を吸収する。テントの内側の相対湿度は、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％において維持される。吸着剤が湿度を含む内部空気と連通するにつれて、ＣＯ２が、それから放出される。Ｌｅｍｎａは、周期的に収穫され、エタノール生産設備におけるエタノール生産のための原料として使用される。本設備は、１年あたり１５７，５６０トンの隔離可能ＣＯ２を生産する。同等レベルの化石燃料燃焼を変位させることによって、本エタノール製品は、１年あたり５００，１９０トンのＣＯ２の放出を軽減する。
【実施例５】
【００７６】
（実施例５：より小さい規模の温室）
より小さい規模の屋内、屋上、および小規模ウキクサ栽培のためのシステムが、提供される。長さおよび幅が５フィート〜５０フィート、高さが５フィート〜１５フィートに及ぶシステムは、２つの小さいファンに給電するために必要とされるものよりも少ないエネルギーを使用して、２５〜７５０平方フィートの温室空間に対して毎時１，５００ｐｐｍのＣＯ２を生成するであろう。
【実施例６】
【００７７】
（実施例６：より大きい規模の温室）
より大きい規模の屋内栽培者、郊外温室生産者、および大規模屋内都市生産者のためのシステムが、提供される。より大きい規模のシステムは、１エーカーまたはそれを上回るものにＣＯ２を供給し、１，２００〜１，５００ｐｐｍのＣＯ２の一貫した濃度を可能にする。
【実施例７】
【００７８】
（実施例７：モジュール式温室）
モジュール式温室システムが、ウキクサ生産のために提供される。モジュール式温室は、ＣＯ２を含有し、低減された間接費を有するように最適化される。本設計は、平坦な耕作不可能地上に設置され、ＣＯ２および水分を保持するために透明なプラスチックシートを用いて被覆された、大きい相互接続された生産チャネルを組み込む。チャネルは、ウキクサ生育のために最適化された「軌道」である。生産において使用される水量は、少ない。各モジュール式生産システムは、薄型を有し、ＣＯ２、熱、および水分の損失ならびに関連付けられるコストを縮小するために、堅くシールされる。
【００７９】
本システムは、自動化抽出システならびにＣＯ２監視および空気循環機器を利用する。システム保守は、殆どまたは全く必要ではない。ウキクサが、マットを引動するためのパドルをそれに沿って利用して、軌道の端部から収穫される。チャネルの始まりから引動されたウキクサは、若いウキクサのクローンが数時間以内に拡散および占有する隙間を生成する。連続的抽出は、生育を緩慢にするであろう、マットが厚くなり過ぎることを防止する。連続的抽出は、最適なウキクサ生育速度を可能にする。
【実施例８】
【００８０】
（実施例８：池温室）
池温室が、提供され、開放された池内のＬｅｍｎａ生産チャネルが、実施例４において説明されるようなアミン吸着剤ホイールを有する生育テントを用いて封入される。テント内の湿度は、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％の最低湿度において維持される。吸着剤ホイールは、テント内のＣＯ２含有量を最低１，５００ｐｐｍにおいて維持するように動作される。１，５００ｐｐｍにおいて、Ｌｅｍｎａ生育速度は、４００ｐｐｍのＣＯ２のみを含有する空気環境におけるその生育速度と比較して、４倍に増加される。６０％がデンプンであるＬｅｍｎａの１年あたり１ヘクタールあたり４００トンのバイオマス生産速度が、達成される。１年あたり１ヘクタールあたり４００トンのＬｅｍｎａが、土地の１ヘクタールあたり７０，１５３ガロンのエタノールを生産するために使用される。
【００８１】
本開示の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態は、実施例としてのみ提供されることが、当業者に明白となるであろう。多数の変形例、変更、および代用が、ここで、本開示から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。本明細書に説明される本開示の実施形態の種々の代替が、本開示の本発明を実践する際に採用され得、本明細書に説明される本発明の種々の個々の側面はそれぞれ、そのような側面の組み合わせが本明細書に具体的に説明されていない場合であっても、任意の様式において組み合わされる、または置換され得ることを理解されたい。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、これらの請求項ならびにそれらの均等物の範囲内の方法および構造が、それによって網羅されることが意図される。
【図１】
2018536529.tif 000004
【図２】
2018536529.tif 000005
【図３】
2018536529.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月7日(2018.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理する方法であって、前記方法は、
（ａ）汚染物質を備える水を、大型水生植物を含有する内部を有する封入体の中に、前記水が前記大型水生植物と接触するように導入することであって、前記大型水生植物は、前記水中の汚染物質のレベルの低減を促進する、ことと、
（ｂ）固体吸着剤を用いて前記封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉することであって、前記封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する、ことと、
（ｃ）捕捉されたＣＯ２を前記封入体の内部に放出することであって、前記封入体の内部は、前記封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ことと、
（ｄ）処理された水を前記封入体の内部から放出することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、ウキクサ、またはウキクサ科の仲間を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水の塊は、湖、池、水流、河川、用水路、貯水池、または農業排水である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記汚染物質は、窒素含有化合物であり、前記窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
捕捉されたＣＯ２を放出するステップは、前記吸着剤を湿潤させることまたは前記吸着剤を増加された湿度に暴露することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記封入体の内部におけるＣＯ２濃度を少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、または１，５００ｐｐｍのレベルにおいて維持するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記大型水生植物を収穫することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記大型水生植物は、ウキクサであり、前記ウキクサから油を収集することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記油からバイオディーゼル等の燃料を生産することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記大型水生植物は、ウキクサであり、商業製品の生産において前記ウキクサを使用することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記商業製品は、燃料、食品製品、動物飼料、デンプン、または肥料である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
植物生育を増進するためのシステムであって、
（ａ）複数のコンパートメントを備える封入体であって、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを備え、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を収容するように適合される、封入体と、
（ｂ）前記少なくとも１つの第２のコンパートメントと流体連通する１つ以上の固体吸着剤であって、前記１つ以上の固体吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中のＣＯ２を捕捉するように構成される、１つ以上の固体吸着剤と、
（ｃ）前記１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される水分制御装置と、
（ｄ）１つ以上の導管であって、前記１つ以上の導管は、前記１つ以上の固体吸着剤および前記少なくとも１つの第１のコンパートメントを流体的に接続し、その結果、前記１つ以上の導管は、前記１つ以上の固体吸着剤から放出されたＣＯ２の前記少なくとも１つの第１のコンパートメントへの送達を促進するように構成される、１つ以上の導管と
を備える、システム。
【請求項１５】
前記水分制御装置は、水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように適合される装置、または、前記１つ以上の固体吸着剤に暴露される湿度を増加させるように適合される装置を備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの第１のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
１つ以上のセンサもしくは検出器とプロセッサとを備えるシステム制御機構をさらに備え、前記１つ以上のセンサもしくは検出器は、情報を前記プロセッサに提供するように構成され、前記プロセッサは、前記複数のコンパートメントのうちの１つの中で所望のＣＯ２レベルを達成するために、そのような情報を使用し、（１）前記吸着剤の適切な回転速度または（２）前記１つ以上の吸着剤が暴露される水分の量のうちの一方もしくは両方を判定するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
空気の流動を調整する空気制御システムをさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システム制御機構は、温室コンパートメント内の１つ以上の環境条件を検出もしくは制御するために構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記１つ以上の環境条件は、前記温室コンパートメント内の温度、光、水、栄養レベル、湿度レベル、ＣＯ２レベルを含み得る、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
光合成バイオマスの生育を増進する方法であって、
（ａ）前記光合成バイオマスを含有する少なくとも１つの第１のコンパートメントと、居住可能である少なくとも１つの第２のコンパートメントとを有する封入体を提供することと、
（ｂ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントから空気中に呼息されるＣＯ２を捕捉することと、
（ｃ）前記固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を放出することと、
（ｄ）前記放出されたＣＯ２を前記少なくとも１つの第１のコンパートメントに移送することであって、前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、長い時間周期にわたって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度において維持される、ことと
を含む、方法。
【請求項２３】
前記光合成バイオマスは、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、ウキクサ、またはウキクサ科の仲間を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１つ以上の吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉することは、前記１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むことを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、請求項２２に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一側面では、本開示は、（ａ）光合成バイオマスを含有する少なくとも１つの第１のコンパートメントと、居住可能である少なくとも１つの第２のコンパートメントとを有する、封入体を提供するステップと、（ｂ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、少なくとも１つの第２のコンパートメントから空気中に呼息されるＣＯ２を捕捉するステップであって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、０．５％を下回って維持される、ステップと、（ｃ）固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を放出するステップと、（ｄ）放出されたＣＯ２を少なくとも１つの第１のコンパートメントに移送するステップであって、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、長い時間周期にわたって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度において維持される、ステップとを含む、光合成バイオマスの生育を増進する方法を提供する。いくつかの実施形態では、光合成バイオマスは、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２濃度よりも高い濃度において維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、生育テント内に含有される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを下回って維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って維持される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、食用植物である。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の吸着剤は、少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉するステップは、１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むステップを含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、光合成バイオマスは、人工光源に暴露される。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、１つ以上の固体吸着剤は、紙である担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む。前述の実施形態のうちのいずれか１つでは、固体吸着剤を水分に暴露するステップは、固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するステップを含む。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理するためのシステムであって、前記システムは、
（ａ）１つ以上の大型水生植物を備える内部を有する、封入体と、
（ｂ）汚染水が前記封入体に進入し、前記大型水生植物に接触することを可能にするように構成される、前記封入体内の水入口開口部と、
（ｃ）前記封入体の外部の空気中のＣＯ２を捕捉し、前記捕捉されたＣＯ２を前記封入体の内部に放出するように構成される、固体吸着剤と、
を備える、システム。
（項目２）
前記大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記大型水生植物は、ウキクサを含む、項目１または項目２に記載のシステム。
（項目４）
前記大型水生植物は、本質的に、ウキクサから成る、項目１−３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目５）
前記封入体は、前記大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える、項目１−４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６）
各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記水入口開口部は、汚染水の表面との直接接触のために適合された前記封入体の表面を有することによって、前記汚染水が前記封入体に進入することを可能にするように構成される、項目１−６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目８）
前記システムは、前記封入体の外部の空気が屋外大気であるように、屋外に位置するように適合される、項目１−７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目９）
光を前記大型水生植物に提供するように構成される、人工光源をさらに備える、項目１−８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１０）
ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される、受動的電源をさらに備える、項目１−９のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１１）
前記汚染水は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である、項目１−１０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１２）
前記汚染水は、農業排水である、項目１−１１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１３）
前記汚染物質は、窒素含有化合物である、項目１−１２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１４）
前記窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、項目１−１４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１６）
前記１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置をさらに備える、項目１−１５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目１７）
前記水分制御装置は、（１）制御された量の水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口または（２）加湿器のいずれかを備える、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
前記水分制御装置は、前記１つ以上の固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するように構成される、項目１６に記載のシステム。
（項目１９）
前記固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、項目１−１８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目２０）
前記担体材料は、紙または合成紙である、項目１９に記載のシステム。
（項目２１）
（ｉ）前記固体吸着剤は、その周囲で前記吸着剤が回転する軸を中心として分配され、（ｉｉ）前記吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、（ｉｉｉ）前記固体吸着剤は、前記封入体に対して位置付けられ、その結果、前記吸着剤が前記軸を中心として回転するにつれて、前記第１の表面の少なくとも一部は、前記封入体に進入し、前記第２の表面の少なくとも一部は、前記封入体から退出する、項目１−２０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目２２）
処理された水が前記封入体から退出することを可能にするように適合される、開口部を前記封入体内にさらに備える、項目１−２１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目２３）
大気からＣＯ２を捕捉し、水を処理する方法であって、前記方法は、
（ａ）汚染物質を備える水を、大型水生植物を含有する内部を有する封入体の中に、前記水が前記大型水生植物と接触するように導入するステップであって、前記大型水生植物は、前記水中の汚染物質のレベルの低減を促進する、ステップと、
（ｂ）固体吸着剤を用いて前記封入体の外部の空気からＣＯ２を捕捉するステップであって、前記封入体の外部の空気は、８００ｐｐｍを下回るＣＯ２濃度を有する、ステップと、
（ｃ）捕捉されたＣＯ２を前記封入体の内部に放出するステップであって、前記封入体の内部は、前記封入体の外部の空気よりも高いＣＯ２濃度を有する、ステップと、
を含む、方法。
（項目２４）
前記大型水生植物は、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、項目２３に記載の方法。
（項目２５）
前記大型水生植物は、ウキクサを含む、項目２３または項目２４に記載の方法。
（項目２６）
前記封入体は、前記大型水生植物を備える複数の垂直に配列された段を備える、項目２３−２５のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目２７）
各段は、別個の固体吸着剤と流体連通する、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
前記封入体の表面は、水塊の表面と直接接触する、項目２３−２７のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目２９）
前記封入体の外部の空気は、屋外大気である、項目２３−２８のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３０）
前記封入体はさらに、人工光源を備える、項目２３−２９のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３１）
電源が、電力を前記封入体に供給し、前記電源は、ソーラーパネル、風力タービン、水力発電機、および熱エネルギーコンバータから成る群から選択される、項目２３−３０のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３２）
前記水塊は、湖、池、水流、河川、用水路、または貯水池である、項目２３−３１のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３３）
前記水塊は、農業排水である、項目２３−３２のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３４）
前記汚染物質は、窒素含有化合物である、項目２３−３３のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３５）
前記窒素含有化合物は、硝酸塩、亜硝酸塩、またはアンモニウムである、項目３４に記載の方法。
（項目３６）
前記固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、項目２３−３５のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３７）
捕捉されたＣＯ２を放出するステップは、前記吸着剤を湿潤させるステップまたは前記吸着剤を増加された湿度に暴露するステップを含む、項目２３−３６のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３８）
前記固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、項目２３−３７のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目３９）
前記担体材料は、紙または合成紙である、項目３８に記載の方法。
（項目４０）
（ｉ）前記固体吸着剤は、その周囲で前記吸着剤が回転する軸を中心として分配され、（ｉｉ）前記吸着剤は、第１の表面と、第２の表面とを備え、（ｉｉｉ）前記固体吸着剤は、前記封入体に対して位置付けられ、その結果、前記吸着剤が前記軸を中心として回転するにつれて、前記第１の表面の少なくとも一部は、前記封入体に進入し、前記第２の表面の少なくとも一部は、前記封入体から退出し、前記方法はさらに、前記軸を中心として前記吸着剤を回転させ、前記第１の表面および前記第２の表面を前記封入体の外部に交互に暴露するステップを含む、項目２３−３９のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目４１）
前記封入体はさらに、それを通して浄化された水が前記封入体から退出する開口部を備える、項目２３−４０のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
前記封入体から退出する処理された水中の汚染物質は、前記封入体に進入する水と比較して、少なくとも１０％低い濃度を有する、項目２３−４１のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目４３）
前記封入体の内部におけるＣＯ２濃度を、前記ウキクサが、前記封入体の外部の空気中のウキクサの生育または増殖と比較して、少なくとも２倍増加された生育速度または増殖速度を呈するレベルにおいて維持するステップをさらに含む、項目２３−４２のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目４４）
前記ＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって維持される、項目４３に記載の方法。
（項目４５）
前記ウキクサの生育または増殖速度は、少なくとも８倍増加される、項目４４に記載の方法。
（項目４６）
前記封入体の内部におけるＣＯ２濃度を少なくとも１，０００ｐｐｍ、１，２００ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ、またはそれを上回る濃度に維持するステップをさらに含む、項目２３−４５のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目４７）
前記ウキクサを収穫するステップをさらに含む、項目２４に記載の方法。
（項目４８）
前記ウキクサは、連続的に収穫される、項目４７に記載の方法。
（項目４９）
前記収穫するステップは、浮遊自動化デバイスによって実施される、項目４７または４８のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目５０）
前記ウキクサから油を収集するステップをさらに含む、項目４７−４９のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目５１）
前記収集するステップは、圧搾するステップまたは煮沸するステップのうちの１つ以上を含む、項目５０に記載の方法。
（項目５２）
前記油からバイオディーゼル等の燃料を生産するステップをさらに含む、項目５０に記載の方法。
（項目５３）
商業製品の生産において前記ウキクサを使用するステップをさらに含む、項目４７−５１のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目５４）
前記商業製品は、燃料、食品製品、デンプン、または肥料である、項目５３に記載の方法。
（項目５５）
前記食品製品は、動物飼料である、項目５４に記載の方法。
（項目５６）
植物生育を増進するためのシステムであって、
（ａ）複数のコンパートメントを備える封入体であって、少なくとも１つの第１のコンパートメントは、生育中の光合成バイオマスを備え、少なくとも１つの第２のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中にＣＯ２を呼息する１匹以上の哺乳動物を収容するように適合される、封入体と、
（ｂ）前記少なくとも１つの第２のコンパートメントと流体連通する、１つ以上の固体吸着剤であって、前記１つ以上の固体吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの空気中のＣＯ２を捕捉するように構成される、１つ以上の固体吸着剤と、
（ｃ）前記１つ以上の固体吸着剤を、それからのＣＯ２の放出を促進する増加された水分に暴露するように構成される、水分制御装置と、
（ｄ）１つ以上の導管であって、前記１つ以上の導管は、前記１つ以上の固体吸着剤および前記少なくとも１つの第１のコンパートメントを流体的に接続し、その結果、前記１つ以上の固体吸着剤から放出されたＣＯ２の前記少なくとも１つの第１のコンパートメントへの送達を促進するように構成される、１つ以上の導管と、
を備える、システム。
（項目５７）
前記水分制御装置は、水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように適合される装置または前記１つ以上の固体吸着剤に暴露される湿度を増加させるように適合される装置を備える、項目５６に記載のシステム。
（項目５８）
前記水分制御装置は、（１）制御された量の水を前記１つ以上の固体吸着剤と接触させるように構成される、制御された水入口、または（２）加湿器のうちのいずれかを備える、項目５６または項目５７に記載のシステム。
（項目５９）
前記水分制御装置は、前記１つ以上の固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するように構成される、項目５６−５８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６０）
前記少なくとも１つの第２のコンパートメントは、人間によって居住可能であるように適合される、項目５６−５９のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６１）
前記光合成バイオマスを格納する生育テントをさらに備える、項目５６−６０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６２）
前記水分制御装置は、１つ以上の水の貯蔵部と、液体または水蒸気形態における水を前記１つ以上の固体吸着剤に送達する、１つ以上の分注器とを備える、項目５６−６１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６３）
前記少なくとも１つの第１のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する、項目５６−６２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６４）
前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを下回って維持するように適合される、制御機構をさらに備える、項目５６−６３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６５）
１つ以上のセンサもしくは検出器と、プロセッサとを備えるシステム制御機構をさらに備え、前記１つ以上のセンサもしくは検出器は、情報を前記プロセッサに提供するように構成され、前記プロセッサは、前記複数のコンパートメントのうちの１つの中で所望のＣＯ２レベルを達成するために、そのような情報を使用し、（１）前記吸着剤の適切な回転速度または（２）前記１つ以上の吸着剤が暴露される水分の量のうちの一方もしくは両方を判定するように構成される、項目５６−６４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６６）
空気の流動を調整する空気制御システムをさらに備える、項目６５に記載のシステム。
（項目６７）
前記センサまたは検出器は、時刻、哺乳動物または居住者の運動、哺乳動物または居住者の数量、１つ以上の周囲コンパートメント内の湿度を検出するための機構を備える、項目６５に記載のシステム。
（項目６８）
前記システム制御機構は、前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２レベルを５００ｐｐｍを上回って維持するように適合される、項目５６−６７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目６９）
前記システム制御機構は、前記１つ以上の温室コンパートメントの１つ以上の環境条件を検出もしくは制御するために構成される、項目６５に記載のシステム。
（項目７０）
前記環境条件は、１つ以上の温室コンパートメント内の温度、光、水、栄養レベル、湿度レベル、ＣＯ２レベルを含み得る、項目６９に記載のシステム。
（項目７１）
前記光合成バイオマスは、食用植物である、項目５６−７０のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目７２）
前記１つ以上の吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置される、項目５６−７１のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目７３）
前記光合成バイオマスが暴露される人工光源をさらに備える、項目５６−７２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目７４）
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、項目５６−７３のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目７５）
前記１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、項目５６−７４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
（項目７６）
前記担体材料は、紙または合成紙である、項目７５に記載のシステム。
（項目７７）
光合成バイオマスの生育を増進する方法であって、
（ａ）前記光合成バイオマスを含有する少なくとも１つの第１のコンパートメントと、居住可能である少なくとも１つの第２のコンパートメントとを有する、封入体を提供するステップと、
（ｂ）１つ以上の固体吸着剤を用いて、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントから空気中に呼息されるＣＯ２を捕捉するステップであって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、０．５％を下回って維持される、ステップと、
（ｃ）前記固体吸着剤を水分に暴露し、それによって、捕捉されたＣＯ２を放出するステップと、
（ｄ）前記放出されたＣＯ２を前記少なくとも１つの第１のコンパートメントに移送するステップであって、前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、長い時間周期にわたって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内よりも高い濃度において維持される、ステップと、
を含む、方法。
（項目７８）
前記光合成バイオマスは、Ｅｉｃｈｈｏｒｎｉａ、Ｓｐｉｒｏｄｅｌａ、Ｓａｌｖｉｎｉａ、Ａｚｏｌｌａ、Ｌｅｍｎａ、Ｐｉｓｔｉａ、ｈｅａｒｔｌｅａｆ、またはウキクサ科の仲間を含む、項目７７に記載の方法。
（項目７９）
前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２濃度は、少なくとも２日、または少なくとも３日、または少なくとも４日、または少なくとも５日、または少なくとも７日、または少なくとも１０日、または少なくとも１４日、または少なくとも３０日にわたって、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２濃度よりも高い濃度において維持される、項目７７または７８に記載の方法。
（項目８０）
前記光合成バイオマスは、生育テント内に含有される、項目７７−８０のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８１）
前記少なくとも１つの第１のコンパートメントは、前記少なくとも１つの第２のコンパートメントの下方に位置する、項目７７−８０のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８２）
前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを下回って維持される、項目７７−８１のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８３）
前記少なくとも１つの第１のコンパートメント内のＣＯ２は、５００ｐｐｍを上回って維持される、項目７７−８２のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８４）
前記光合成バイオマスは、食用植物である、項目７７−８３のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８５）
前記１つ以上の吸着剤は、前記少なくとも１つの第２のコンパートメント内の温度を調整するための強制空気システムのための吸気口の下流に設置され、ＣＯ２を捕捉するステップは、前記１つ以上の固体吸着剤を過ぎた空気を引き込むステップを含む、項目７７−８４のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８６）
前記光合成バイオマスは、人工光源に暴露される、項目７７−８５のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８７）
前記１つ以上の固体吸着剤は、アニオン交換材料を含む、項目７７−８６のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８８）
前記１つ以上の固体吸着剤は、担体材料上に、またはその中に分配される吸着材料を含む、項目７７−８６のうちのいずれか１項に記載の方法。
（項目８９）
前記担体材料は、紙または合成紙である、項目８８に記載の方法。
（項目９０）
前記固体吸着剤を水分に暴露するステップは、前記固体吸着剤を、気体、固体、または液体であるＨ２Ｏに暴露するステップを含む、項目７７に記載のシステム。
参照による組み込み
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【図１】図１は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステムの概略図を示す。
【図２】図２は、ある実施形態による、水を浄化するためのシステムの概略図を示す。
【図３】図３は、ある実施形態による、複数のコンパートメントを備える建物内で植物生育を増進するためのシステムの概略図を示す。
【図４】図４は、ある実施形態による、複数のコンパートメントを備える建物内で植物生育を増進するためのシステムの概略図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、ある実施形態による、温室効果ガスを捕捉および放出するための装置の概略図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、ある実施形態による、本装置に関する例示的サイズおよび形状を示すために人間と隣り合う図５Ａの装置の斜視図を示す。
【図５Ｃ】図５Ｃは、ある実施形態による、図５Ａの装置の構成要素の斜視図を示す。
【図５Ｄ】図５Ｄは、ある実施形態による、図５Ａの装置の温室効果ガス吸着要素の概略図を示す。
【図６】図６は、ある実施形態による、それぞれ、封入体（例えば、温室）から本デバイスの中への、および本デバイスから封入体の中に戻る空気の通過のための入口および出口を有する側を備える、デバイスであって、封入体に隣接して位置し、入口および出口を介して接続されるように構成される、デバイスの外部を示す。
【図７】図７は、いくつかの実施形態による、温室であって、生育中のＬｅｍｎａを備える複数のスタック段を有する、温室の概略図を示す。温室は、随意に、ＬＥＤ照明、ソーラーパネル、および風車発電機を供給される。人型（Ｐ）が、縮尺の例示的描写として温室に隣接して描写される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
（実施例）
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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５Ａ】
2018536529.tif 000019
【図５Ｂ】
2018536529.tif 000020
【図５Ｃ】
2018536529.tif 000021
【図５Ｄ】
2018536529.tif 000022
【図６】
2018536529.tif 000023
【図７】
2018536529.tif 000024
【国際調査報告】
2018536529.tif 000025
2018536529.tif 000026