Killing algae in water with copper

הרג של אצות במים עם מלחי נחושת אלקליין

ברנרד דומוגולה, מילוואקי, ויסקונסין

המצאה זו נוגעת להרס ולעיכוב של צמיחה של אצות במים או נוזלים מימיים.

אגמים, נהרות, נחלים, הספקות מי שתיה, בריכות שחיה, חדרי מקלחת ומערכות מים תעשייתיות  מזוהמות לעיתים תכופות ע”י צמיחה יתרה של אצות ומיקרו-אורגניזמים אחרים אשר גורמים למראה וריח לא נעים למים, ומפריעים באופן כללי עם הזרימה של המים ועלולים להזיק לבריאות. נעשה שימוש רחב בנחושת גופרית (סולפט) כקוטל אצות בכדי להרוס ולשלוט בצמיחה של אצות. נחושת גופרית צלחה קצת במים אשר יש להם pH  פחות מ-7. במי אלקליין עם pH יותר מ-7, ובמיוחד במים המכילים פחמניים (קרבונט) או דו-פחמניים, הנחושת הגופרית באופן כללי אינה יעילה מפני שפסולת אשר נוצרת ע”י רטיבות של נחושת בצורה או של הידרוקסיד נחושת לא מסיסה או של נחושת פחמנית. הרטיבות של הנחושת בצורה של הידרוקסיד או פחמן מסירה את איוני (ion)  הנחושת הרעילים ומונעת המסה וכתוצאה פעולת ההריגה המועילה של הנחושת לרובה נאבדת. בנוסף הנחושת הרטובה גורמת לעכירות לא רצויה או ערפילות במים ומשתקעת בצורה של רפש או משקע אשר במקרה של אגם או נחל עלולים לנטות להחריב את חיי הדגה או צורות של זואופלנקטון אשר הם חיוניים כמזון לדגים.

בעת הזאת אשר נחושת היא דיי יקרה ולא מאוד זמינה, זהו קריטי למצוא תרכובת קוטלת אצות אשר תשמש תחליף לנחושת גופרית ושתמנע את הבזבוז של נחושת אשר עד כה ליווה את השימוש בנחושת גופרית. תוצאות של ניסיונות קודמים הסתכמו בדרך כלל בקוטלי אצות בעלות מופרזת, או אשר היו מותאמים עבור מערכות מחזוריות סגורות, או אשר היו רעילות לדגים או לזואופלנקטון, או לחלופין לא רצויות.

מטרת ההמצאה הנוכחית היא לשמור את איוני הנחושת הרעילים בתמיסת מי אלקליין על מנת להפיק את התועלת המירבית של ההריגה מן הנחושת וללא פסולת.

עוד מטרה של ההמצאה היא לחדור יותר במהירות לקיר התא של האצה ע”י קוטל האצות ובכך לאפשר לקוטל האצות לפעול בגופים של מים שזורמים מהר.

מטרה נוספת היא לספק שיטה המשתמשת בקוטל האצות אשר יש לו כח הריגה מעולה כלפיי אצות ומיקרו-אורגניזמים אחרים, והוא פחות רעיל לדגים וזואופלנקטון מאשר קוטלי אצות רגילים.

עוד מטרה היא לספק שיטה אשר תשתמש בקוטל אצות זול ושלא מחליד אשר מצריך כמות מינימלית של נחושת.

עוד מטרה היא להשתמש בקוטל אצות אשר אולי יוכל להיות משומש עם תוצאות אפקטיביות בשווה בגופים גדולים של מים פתוחים או במערכות מים מחזוריות סגורות.

ההמצאה הנוכחית מכוונות לשימוש בהידרוקסמין (hydroxymine) , או רצוי יותר – אלקנולמין (alkanolamine), או במלח או תמצית אורגנית של אלקנולמין, עם מלח נחושת לא-אורגני המומס במים בכדי להפיק קוטל אצות אשר ימנע את ההתרטבות של נחושת במים המכילים פחמניים ודו-פחמניים ובכך שומרים את איוני הנחושת הרעילים בתמיסה הזמינה לשימוש כקוטל אצות.

האלקנולמין עלול להכיל אחד או יותר מן המרכיבים הבאים: מונטנולמין, דיאטנולמין, טריאטנולמין, דימטילטאנולמין, דיאטילטנולנמין, אמינוטילטנולמין, מונויאוספרופנולמין, דיאסופרופנלונמין, טריאסופרונולמין, מטילדיאטנולמין, וכו’. מן התרכובות המוזכרות לעיל טריאטנולמין התגלה כמאוד כלכלי ואמצעי יעיל לשימוש עם המלח נחושת המומס במים בגלל שהוא מצריך כמות קטנה יותר של טריאטנולמין מאשר התרכובות האורגניות האחרות המוזכרות לעיל בכדי לשמור את איוני הנחושת בתמיסה.

המלח נחושת הניתן להמסה עלול לקחת צורה של גופרית, כלוריד, אצטט או חנקן. מתוך תרכובות אלו נחושת גופרית ייתכן ותהיה עדיפה בגלל שהיא זמינה ויחסית לא יקרה.

כאשר התערובת של נחושת גופרית והאלקנולמין מונחת במים – נוצר הרכב של איון נחושת אשר שומר את הנחושת בתמיסה ומונע רטיבות מאותו הסוג כמו הידרוקסיד או פחמן. נהוג לחשוב שקבוצות ההידרוקסיה עוזרות לחולל את ההיווצרות של הרכב הנחושת הניתן להמסה.

קבוצת התרכובת האורגנית בקוטל האצות הנוכחי נועדה לשפר את פעולת קוטל האצות של התערובת ולחולל חדירה יותר מהירה לתאי האצה. הכח החודר המהיר של הקוטל אצות הנוכחי הופך לאפשרי את השימוש באותו הדבר, בגופי מים הנעים מהר כמו נהרות ונחלים אשר עד כה אצה הייתה מתפרקת טרם חדירה, והחרבה של האצה יכולה להיות מושגת.

התגלה שתערובת של חלק אחד עד שתי חלקים של משקל הטריאטנולמין עם בערך חלק אחד ע”י משקל של נחושת גופרית מופק בתרכובת קוטלת אצות אשר ישמור את הנחושת בתמיסה, במגוון של מים קשים המכילים כמויות שונות של פחמניים ודו-פחמניים של מתכות אלקליין מן האדמה, כגון נתרן, סידן, מגנזיום ופחמניים דומים, או במים אשר מכילים כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני מומס.

במי אלקליין “קשים” אשר בדרך כלל היו נצרכים ל-1 עד 20 p.p.m  (כמות חלקים ביחס למיליון) של נחושת גופרית בכדי להרוס או לדכא את הצמיחה של אצות, מצאו שרק רבע מחמש p.p.m  של תערובת של טריאטנולמין ונחושת גופרית היו נצרכים  בכדי להחריב את האצה. בנוסף, שום רטיבות מעורפלת לא נוצרה בלי להתחשב בpH  או אלקלייניות של המים.

משום שאיוני הנחושת של הקוטל אצות הנוכחי נשאר בהמסה, כל ההשפעה הרעילה של הנחושת היא מובנת וזה גורם לחיסכון משמעותי בנחושת ובשימוש בקוטלי אצות, בחיסכון של העלות הכללית.

לדוגמה, התערובת של הטריאטנולמין ונחושת גופרית הוכנסה לנהר מהיר של טרוטות המכיל ריכוז גבוה של פחמניים ודו-פחמניים. זה לקח בקושי 1 p.p.m מן התערובת בכדי להחריב צמיחות מופרזות של אצות, הידועות כקלדופרה (cladophera) וטריבונמה (tribonema), ובמקביל בדיקה זהה עם נחושת גופרית נצרכה ל 6 p.p.m בכדי להפיק חורבן זהה. יתרה מזאת כתוצאה מהשימוש בקוטל האצות של ההמצאה הנוכחית במשקע זניח או הצטברות של נחושת בתחתית הנהר. עובדה זו היא חשובה במיוחד כלפיי גופי מים אשר רוצים לשמור את חיי הדגה שבתוכם, משום שהצטברות של נחושת עלולה להחריב את חיי הדגה או זואופלנקטון או למנוע אותם מלשגשג.

האלקונולמין ומלח הנחושת המומס במים יכול להתערבב לפני ההכנסה למים ונהיה מעובד ע”י התייבשות לתכשיר מוצק, למשחה, או תמיסה נוזלית מרוכזת. כתחליף, שני המרכיבים יכולים להיות מוכנסים למים בנפרד. למרות זאת, בתהליך לעיל זהו רצוי קודם כל להוסיף את האלקנולמין למים מיד לאחר הקודם לו, או הוספה בו-זמנית של מלח הנחושת. מאחר שהאלקנולמין הוא הגורם הממיס ונוטה לשמור את איוני הנחושת מומסים זהו חיוני שהאלקנולמין יתווסף עם או לפני מלח הנחושת בכדי להפיק את הטיפול הכי יעיל וסביבתי.

קוטל האצות הנוכחי מכיל אלקנולמין ומלח נחושת המומס במים – לא אורגני, יכול להיות משומש ביעילות שווה בכדי להרוג ולהגביל את הצמיחה של אצות מגונות גם בגופי מים גדולים של מים הזורמים מהר ובמערכות מים מחזוריות סגורות. ע”י שמירה של איוני הנחושת הרעילה בתמיסה. שום רטיבות מעורפלת אינה נוצרת ושום משקעי נחושת נעשים נוכחים אשר עלולים להרוג דגים או זואופלנקטון. קוטל האצות גם כן נוטה להחריב מגוון גדול של צורות ביולוגיות לא רצויות כגון פטריות ובקטריה המפיקות רפש ובנוסף מונע את הצמיחה של עשבי מים מושרשים.

מגוון המחשות של ההמצאה יכולות להיות משומשות במסגרת התנאים כדלקמן:

1. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, כוללת מגע עם האצות – תמיסה נוזלית של תערובת המכילה את תוצר התגובה מן מלח הנחושת של חומצה מן הקבוצה המכילה חומצות אצטיות, חנקניות, גופריתיות והידרו-כלורידיות  ואלקנולמין בעל משקל מולקולרי נמוך.
2. השיטה של התנאי הראשון אשר בו התערובת נוצרת באצה המכילה מים סמוך לאצה ע”י קודם כל הוספה של אלקנולמין ולאחר מכן את מלח הנחושת.
3. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, הכוללת מגע עם האצות – תמיסה נוזלית של תערובת המכילה את תוצר התגובה של מלח נחושת המומס במים של חומצה מינרלית ואלקנולמין בעל משקל מולקולרי נמוך.
4. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, הכוללת מגע עם האצה – תמיסה נוזלית של תערובת המכילה את מוצר התגובה של מלח נחושת המומס במים של חומצה מינרלית ואלקנולמין בעל משקל מולקולרי נמוך, ושלתמיסה זו יש ריכוז גבוה המוערך מרבע עד 5 חלקים של התערובת על כל מיליון חלקים של מים.
5. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, כוללת פיזור של תמיסה מרוכזת של תרכובת קוטל אצות המכילה את התערובת היבשה המכילה את תוצר התגובה בתמיסת מים של מלח נחושת המומס במים של חומצה מינרלית ואלקנולמין בעל משקל מולקולרי נמוך בימות המכילות אצות בכדי להביא את תערובת מלח הנחושת ואלקנולמין במגע עם האצה בכדי להחריבה.
6. שיטה כפי שמוזכר בתנאי 5 אשר בו נאמר שאלקנולמין נבחר מן הקבוצה הכלולה מ: מונטנולמין, דיאטנולמין, טריאטנולמין, דימטילטאנולמין, דיאטילטנולנמין, אמינוטילטנולמין, מונויאוספרופנולמין, דיאסופרופנלונמין, טריאסופרונולמין, מטילדיאטנולמין.
7. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, כוללת הוספה למים לפחות אלקנולמין אחד הנבחר מן הקבוצה הכלולה מ: מונטנולמין, דיאטנולמין, טריאטנולמין, דימטילטאנולמין, דיאטילטנולנמין, אמינוטילטנולמין, מונויאוספרופנולמין, דיאסופרופנלונמין, טריאסופרונולמין, מטילדיאטנולמין. ולאחר מכן הוספה למים בכדי ליצור תערובת עם מלח נחושת מן הקבוצה הכלולה מנחושת גופרית, כלוריד נחושת, אצטט נחושת וחנקן נחושת ולהביא את התערובת הנוצרת במגע עם אצות במים המדוברים.
8. שיטה של החרבת אצות בימות המכילות את הזהה להם, כוללת לבוא במגע עם האצה – תמיסה נוזלית של תערובת מן הסוג המכיל את תוצר התגובה של נחושת גופרית וטריאטנולמין.