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Verfahren und Anordnung zur Aufnahme und Entsorgung von ausgetretenen, auf der Wasseroberfläche eines Gewässers schwimmenden Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen - Dokument DE10039875B4
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10039875B4 14.07.2005
Titel Verfahren und Anordnung zur Aufnahme und Entsorgung von ausgetretenen, auf der Wasseroberfläche eines Gewässers schwimmenden Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen
Anmelder Steinbrecht, Dieter, Prof. Dr.-Ing.habil., 14532 Kleinmachnow, DE;
Paschen, Mathias, Prof. Dr.-Ing.habil., 18055 Rostock, DE
Erfinder Steinbrecht, Dieter, Prof. Dr.-Ing.habil., 14532 Kleinmachnow, DE;
Paschen, Mathias, Prof. Dr.-Ing.habil., 18055 Rostock, DE
Vertreter Rother, B., Dipl.-Ing. Pat.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anw., 18059 Rostock
DE-Anmeldedatum 16.08.2000
DE-Aktenzeichen 10039875
Offenlegungstag 07.03.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 14.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.07.2005
IPC-Hauptklasse E02B 15/04

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Aufnahme und Entsorgung von ausgetretenen, auf der Wasseroberfläche eines Gewässers schwimmenden Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen unter Verwendung von auf die Wasseroberfläche aufgebrachten hydrophoben Schaustoffen.

Verschiedene technische Systeme zur Begrenzung der Belastungen der Ozeane, der Randmeere und ihrer Küsten durch ausgetretenes Öl auf See infolge von Schiffskollisionen und -havarien oder durch vorsätzliches Ablassen von Altöl auf See wurden weltweit in den vergangenen Jahren entwickelt und umgesetzt.

Die meisten der auf physikalischen Wirkprinzipien basierenden Verfahren arbeiten zufriedenstellend, sofern die für den Einsatz erforderlichen meteorologischen und hydrologischen Bedingungen günstig sind. Sie versagen häufig, sofern größerer Seegang und höhere Windstärken vorherrschen.

Besonders gefährdete Seegebiete sind der Fehmarnbelt und die Mecklenburger Bucht einschließlich der Küstenbereiche der gesamten westlichen Ostsee. Die sehr hohe Verkehrsdichte und die z.T. komplizierten Seewege (z.B. Kadetrinne) führen hier immer wieder zu Schiffshavarien.

Auf Grund der geographischen Enge zwischen den dänischen Inseln Lolland, Falster und Mön im Norden, der Küste Schleswig-Holsteins einschließlich der Insel Fehmarn im Westen bzw. Südwesten und der Küste Mecklenburg – Vorpommerns mit zahlreichen Inseln und Bodden im Süden ist der je nach meteorologischen und hydrologischen Bedingungen zur Verfügung stehende Zeitraum zwischen dem Bekanntwerden einer Ölhavarie und dem Beginn der aktiven Ölaufnahme durch entsprechende technische Systeme sehr gering, um die ökologisch wie auch wirtschaftlich sensible Ostseeküste der Bundesrepublik Deutschland vor großen Schäden wirksam bewahren zu können.

Im Falle ungünstiger Witterungsbedingungen sind die gegenwärtig verfügbaren technischen Mittel allein nicht ausreichend.

Ähnliche meteorologische und hydrologische Bedingungen sowie komplizierte Seewege sind in vielen Küstenbereichen bei einer Vielzahl von Staaten der Welt vorhanden, so dass bei gleich gelagerten Havarien auch äquivalente ökologische Schäden eintreten.

Ebensolche Schäden treten bei Havarien an Pipelines im Gewässer oder in Gewässernähe sowie bei im Gewässer befindlichen Bohrstationen auf.

Neben den allgemein bekannten technischen Lösungen zur Begrenzung der Belastung von Gewässern durch Öl-Havarien ist weiterhin bekannt, dass auf die Wasseroberfläche des Gewässers großflächige Matten aus offenporigen oder vernetzten Schaumstoffen aufgebracht werden, die Öle oder Öl-Wasser-Emulsionen adsorbieren und die nach dem Einbringen zurückgewonnen werden (DE 19854974 A1).

Durch die DE 42 03 946 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 3 bekannt. Dort ist auf einem schwimmenden Körper mindestens ein Lagerraum für zerkleinertes, geschäumtes Abfallpolystyrol angeordnet, aus dem mittels Gebläse und Aufbringvorrichtung das zerkleinerte Abfallpolystyrol in den zu reinigenden Bereich gefördert wird, wobei mindestens eine Vorrichtung zur Aufnahme von mit Öl und/oder ölhaltigen Emulsionen gesättigten Abfallpolystyrolteilchen vorgesehen ist und wobei die gesättigten Abfallpolystyrolteilchen mittels einer auf dem schwimmenden Körper befindlichen Fördereinrichtung zu einer Durchlaufpresse transportiert werden, von der die nach dem Auspressen gereinigten Abfallpolystystyrolteilchen zur Wiederverwendung zur Aufbringvorrichtung und das ausgepresste Öl und/oder die ausgepresste ölhaltige Emulsion zu einem Tank gefördert werden.

Obwohl mit der vorgeschlagenen Technologie eine Reihe von Vorteilen erreichbar wird, ist eine Anwendung bei höheren Windgeschwindigkeiten nicht mehr gewährleistet. Darüber hinaus ist die aufwendige Rückgewinnung nur bei leichten wertvollen Ölen überhaupt sinnvoll. Bei schweren Ölen und bei Öl-Wasser-Emulsionen ist schon nach kurzer Zeit eine Verfestigung erreicht, so dass keine Ölrückgewinnung realisierbar ist. Diese Schaumstoffmatten sind danach nur mit aufwendigen Aufbereitungs- und Verbrennungstechnologien zu entsorgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Anspruch 1 bzw. einer Anordnung nach Anspruch 3 gelöst.

Zur Realisierung sind erfindungsgemäß ein oder mehrere Wasserfahrzeuge zur Bündelung der mit Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen getränkten sowie auf der Wasseroberfläche aufschwimmenden Schaumstoffelemente mit einem Umschließungsnetz ausgerüstet und weisen Absaug- oder Abfördereinrichtungen, Öl-Trenn- und Bunkereinrichtungen sowie Bunkereinrichtungen für die getränkten Schaumstoffelemente zur Aufgabe an eine stationäre Wirbelschichtverbrennungsanlage an Land oder auf einem Wasserfahrzeug auf.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

  • 1. Unabhängig von hydrologischen sowie meteorologischen Bedingungen und der Zusammensetzung der Havarieprodukte ist in kurzer Zeit eine sichere und einfache Adsorption der Havarieprodukte gewährleistet.

    Dazu ergeben sich:

    – Zeitgewinn = Gewinn an nicht kontaminierter Umwelt –

    Die Ölbekämpfung kann unmittelbar nach Bekanntwerden einer Havarie erfolgen, weil das Ausbringen auch bei Schlechtwetter mit hohem Seegang am Ort der Havarie möglich ist.

    – Erweiterung des Einsatzgebietes

    Diese Technologie ist auch in Seegebieten mit geringen Wassertiefen einsetzbar.

    – Rasche Erhöhung der Kapazität während eines Ölunfalls

    Zusätzlich zu den verfügbaren Spezialschiffen eignen sich zahlreiche Schiffstypen der kommerziellen Schifffahrt und der Fischerei für das Ausbringen und das Konzentrieren mittels Netzen sowie den Transport der mit Öl kontaminierten Schaumstoffelemente. Schuten, Schlepper sowie Fischereifahrzeuge (vorrangig Kutter) sind entlang der gesamten deutschen Ostseeküste, aber auch an Küstengebieten anderer Staaten der Welt, stationiert.

    – Zusätzliche Kostenreduzierung –

    Durch die Möglichkeit einer zeitweiligen Einbeziehung von Schiffseinheiten der kommerziellen Schifffahrt einschließlich der geschulten Schiffsbesatzungen ist es möglich, die für derartige Einsatzfälle vorzuhaltenden Beschäftigten und technischen Systeme auf das notwendige Maß zu beschränken.

    - Umweltgerechtes Verfahren –

    Die Schaumstoffelemente sind beim gegenwärtigen Stand der Erkenntnis umweltneutral. Sie besitzen einen ausreichend hohen statischen Auftrieb, um gebundene schwere Öle am Absinken zu hindern.
  • 2. Aufgrund des hohen Zeitgewinns werden schnelle und weiträumige Ausdehnungen eines Ölteppichs und die damit verbundenen Verschmutzungen in Küstenbereichen vermindert.
  • 3. Die an den Schaumstoffelementen adsorbierten Havarieprodukte sind umweltgerecht entsorgbar, wobei eine Kopplung mit anderen Entsorgungsaufgaben ohne weiteres möglich ist.
  • 4. Der Austrag und die Aufnahme der Schaumstoffelemente ist nicht an bestimmte Schiffstypen gebunden.
  • 5. Die Erfindung ist ebenfalls für ausgetretene Havarieprodukte von Pipelines in Gewässernähe oder bei in Gewässern befindlichen Pipelines oder Bohrfeldern anwendbar.

An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:

1: Das Ausbringen der Schaumstoffelemente mittels Wasser- oder Luftfahrzeugen auf den Ölteppich (schematisch)

2: Das Ausbringen des Umschließungsnetzes durch Umfahren der mit Öl getränkten Schaumstoffelemente im Bereich des Ölteppichs (schematisch) mit einem Wasserfahrzeug

Durch Austritt von Öl aus einem nicht dargestellten Havaristen bildet sich der Ölteppich 1 auf der Wasseroberfläche und wird aufgrund der hydrologischen sowie meteorologischen Bedingungen auf der Wasseroberfläche 2 transportiert (1). Unabhängig von der Zusammensetzung des auf der Wasseroberfläche 2 schwimmenden Olteppichs 1 werden unmittelbar nach Bekanntwerden der Havarie per Flugzeug 3 und/oder Schiff 7 auf die Oberfläche des Ölteppichs Schaumstoffelemente 5 ausgebracht. Die Schaumstoffelemente 5 bestehen aus hydrophobem Material mit einem Volumen von 8 cm3 bis 80 cm3. Die Menge der auszubringenden Schaumstoffelemente 5 wird dabei so gesteuert, dass von ihnen ein möglichst großer Anteil des Ölteppichs 1 abgedeckt wird.

Es ist vorteilhaft, die Schaumstoffelemente 5 vor dem Ausbringen anzufeuchten. Nach einer Adsorptionszeit von 3 Minuten bis 30 Minuten sind von den Schaumstoffelementen 5 allseitig und umfassend das Öl des Ölteppichs 1 einschließlich eines Wasseranteiles aufgenommen, d.h., die Schaumstoffelemente 5 sind mit Öl und Wasser getränkt.

Unmittelbar nach dem Ausbringen der Schaumstoffelemente 5 auf den Ölteppich 1 wird am äußeren Umfang des Ölteppichs 1 mit dem Schiff 7 die Boje 6 gesetzt (2).

An der Boje 6 ist das Umschließungsnetz 8 befestigt, das mit dem Schiff 7 verbunden sowie betätigt und durch Umfahren des Ölteppichs 1 ausgelegt wird.

Die Maschenweite des Umschließungsnetzes 8 richtet sich nach den Abmessungen der Schaumstoffelemente 5.

Das Schiff 7 wird im Bereich der Boje 6 stationiert und durch Einholen des Umschließungsnetzes 8 werden die getränkten und aufschwimmenden Schaumstoffelemente 5 gebündelt und dabei konzentriert. Die Bündelung erfolgt dabei so, dass keine Pressung der Schaumstoffelemente 5 eintritt, um die adsorbierte Ölmenge aufrecht zu erhalten.

Die konzentrierten Schaumstoffelemente 5 werden durch eine nicht näher dargestellte Fördereinrichtung des Schiffes 7 ohne Pressung aufgenommen. Als Fördereinrichtung kann eine Absaug- oder eine Förderbandeinrichtung verwendet werden, wobei während des Transportweges bereits ein Teil des von den Schaumstoffelementen 5 mit aufgenommenen Wassers abgegeben wird.

Je nach Qualität des von den Schaumstoffelementen 5 aufgenommenen Öles wird eine Rückgewinnung an Bord des Schiffes 7 vorgenommen und das so gewonnene Öl im Schiff 7 gebunkert.

Die vom Öl befreiten Schaumstoffelemente 5 werden dann erneut auf die Oberfläche des Ölteppichs 1 ausgebracht.

Bei minderer Ölqualität werden die getränkten Schaumstoffelemente 5 im Schiff 7 gebunkert. Bei einem Ölteppich 1, bestehend aus einer havarierten Öl-Wasser-Emulsion werden die aufgenommenen Schaumstoffelemente 5 sofort im Schiff 7 gebunkert, da die Öl-Wasser-Emulsion sich nicht ohne weiteres separieren lässt.

Sollten die mit Öl kontaminierten Schaumstoffelemente 5 vor ihrer Konzentration durch das Umschließungsnetz 8 die Uferzone erreicht haben, wobei eine Vermischung mit Sand oder feinem Gestein möglich ist, können diese in gleicher Weise dem nachfolgenden Entsorgungsprozess zugeführt werden.

Die gebunkerten Schaumstoffelemente 5 werden in einer entweder an Land, mobil oder stationär aufgebauten oder auf einem Schiff montierten Wirbelschichtverbrennungsanlage verbrannt.

1Ölfeld 2Wasseroberfläche 3Flugzeug 4 5Schaumstoffelemente 6Boje 7Schiff 8Umschließungsnetz

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Aufnahme und Entsorgung von ausgetretenen, auf der Wasseroberfläche eines Gewässers schwimmenden Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen unter Verwendung von auf die Wasseroberfläche aufgebrachten hydrophoben Schaumstoffen, gekennzeichnet dadurch, dass Schaumstoffelemente mit einem Volumen von 8 cm3 bis 80 cm3 durch Luft- und/oder Wasserfahrzeuge auf die Wasseroberfläche ausgebracht, die mit Öl sowie Wasser und/oder Öl-Wasser-Emulsionen getränkten aufschwimmenden Schaumstoffelemente mit einem von einem Wassertahrzeug betätigten Umschließungsnetz mit einer Maschenweite von 50 mm bis 100 mm gebündelt sowie ohne Pressung und unter einer ersten Wasserabtrennung von einem Wasserfahrzeug aufgenommen werden, und dass die so aufgebrachten getränkten Schaumstoffelemente auf einem Wasserfahrzeug gelagert sowie in einer auf einem Wassertahrzeug oder an Land befindlichen stationären Wirbelschichtverbrennungsanlage verbrannt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die durch die stationäre Wirbelschicht-Verbrennungsanlage gewonnene Energie zur Antriebs-, Wärme- und/oder Elektroenergieerzeugung genutzt wird.
  3. Anordnung zur Aufnahme und Entsorgung von ausgetretenen, auf einer Wasseroberfläche eines Gewässers schwimmenden Ölen unter Verwendung von auf der Wasseroberfläche aufgebrachten hydrophoben Schaumstoffelementen (5) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass diese zur Bündelung der mit Ölen und/oder Öl-Wasser-Emulsionen getränkten sowie auf der Wasseroberfläche aufschwimmenden Schaumstoffelemente (5) aus einer Boje (6), einem Schiff (7), einem Umschließungsnetz (8), an sich bekannten Absaug- und Abfördereinrichtungen sowie Öl-Trenneinrichtungen besteht und dass auf dem Schiff (7) zur Zwischenlagerung Bunkereinrichtungen für Öl und die getränkten Schaumstoffelemente (5) vorhanden sind und zur anschließenden Verbrennung eine auf dem Schiff nicht näher dargestellte stationäre Wirbelschicht-Verbrennungsanlage vorgesehen ist.
  4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass zur Bündelung der mit Öl sowie Wasser und/oder Öl-Wasser-Emulsionen getränkten aufschwimmenden Schaumstoffelemente (5) das geschleppte Umschließungsnetz (8) mit einem Ende an der Boje (6) und mit seinem anderen Ende an dem Schiff (7) befestigt ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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