The Vacuum Air Lift (VAL) Simple by Nature, Efficient by Design - - PowerPoint PPT Presentation

The Vacuum Air Lift (VAL)

Simple by Nature, Efficient by Design

Clean Water Enhanced Energy Shaping the Future

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The Vacuum AirLift (VAL) is a new, sustainable and efficient water treatment system. It is an innovative and versatile, yet simple, technology platform with three basic functions: particle extraction, circulation, and gas exchange. The VAL provides superior water treatment solutions for many industries, including Oil & Gas, Desalinization, Aquaculture, and Microalgae production.

The Vacuum Air Lift (VAL)

Sustainable Solutions for Water Management

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VAL ¡technology ¡is ¡the ¡six ¡year ¡culmina5on ¡of ¡research ¡ and ¡development ¡by ¡French ¡research ¡ins5tu5ons, ¡ IFREMER ¡and ¡INSA ¡ ¡

• Originally ¡designed ¡for ¡microalgae ¡harves5ng ¡ ¡
• Recently ¡broadened ¡to ¡a ¡mul5tude ¡of ¡applica5ons; ¡
• Currently ¡developed ¡through ¡COLDEP ¡SAS, ¡the ¡global ¡

license ¡holder ¡ Patent ¡Protec*on ¡& ¡Licenses: ¡ ¡

• Two ¡U.S. ¡patents ¡cover ¡both ¡the ¡technical ¡process ¡and ¡

its ¡applica5on ¡in ¡the ¡micro ¡algae ¡industry. ¡

• Patent ¡covers ¡Brazil ¡and ¡Canada ¡ ¡

SEAREN ¡is ¡an ¡Ohio ¡based ¡LLC ¡that ¡holds ¡the ¡exclusive ¡ license ¡of ¡the ¡technology ¡for ¡the ¡U.S. ¡market ¡

Searen / Coldep America

Business Background

VAL ¡demonstra5on ¡ Pollutec-­‑Paris ¡ December ¡2013 ¡

Target Markets

CURRENT MARKETS: VAL technology is currently marketed and utilized in the following industries in Europe.

• MicroAlgae: Harvesting marine microalgae for biofuel production
• Aquaculture: Water treatment in Recirculating Aquaculture Systems

(RAS) used to farm fish and shrimp

NEAR-TERM EXPANSION

• Desalinization: Pre-treatment of water before nano filtration

systems (reverse osmosis) used to remove salts from water.

• Oil & Gas: Upstream and downstream treatment of water for both

fracking, traditional wells, and off-shore platforms.

FUTURE MARKETS

• Mechanical Industry
• Landfill Leachate
• Community Water Treatment
• Oil & Gas – Deep operations

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VAL Technology

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VAL Process

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(1) Initial liquid

(2) VAL tower composed of two concentric vertical tubes (3) Vacuum pump which allows liquid to rise in the internal tube (4) Harvest tank, to collect extracted elements. (5) Gas source used to create micro bubbles inside the tower

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VAL Multi-Functional Technology

VAL’s patented technology, combines the effect of vacuum and micro- bubbles to provide a powerfully effective and efficient tool for…

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• ¡Maximum ¡flow ¡rate ¡in ¡fresh ¡

water ¡130 ¡m3/h ¡

• ¡Maximum ¡flow ¡rate ¡in ¡sea ¡

water ¡90 ¡m3/h ¡

• ¡Water ¡flow ¡rate ¡30% ¡higher ¡in ¡

fresh ¡water ¡due ¡to ¡differences ¡in ¡ average ¡bubble ¡size ¡

Results On Water Circulation

(with a 630 mm diameter Vacuum AirLift)

0 ¡ 50 ¡ 100 ¡ 150 ¡ 0 ¡ 5 ¡ 10 ¡ 15 ¡ 20 ¡ 25 ¡ 30 ¡ 35 ¡ 40 ¡ Water ¡flow ¡(m3/h) ¡ Airflow ¡rate ¡(m3/h) ¡ Fresh ¡water ¡ Sea ¡water ¡

Fresh ¡water ¡ Sea ¡water ¡

Average ¡size: ¡2 ¡to ¡6 ¡mm ¡ Average ¡size: ¡0.15 ¡to ¡2 ¡mm ¡

• ¡Low ¡pumping ¡energy: ¡around ¡

3W ¡per ¡m3 ¡of ¡water ¡circulated ¡

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Gas Exchange Efficiency

(CO2 stripping with 630 mm diam. VAL)

• ¡SCTR ¡of ¡around ¡27.9 ¡10-­‑6 ¡KgCO2.m-­‑3.s-­‑1 ¡
• ¡High ¡efficiency ¡for ¡CO2 ¡gas ¡stripping ¡due ¡to ¡vacuum ¡
• ¡Low ¡stripping ¡energy: ¡around ¡3-­‑10W ¡per ¡m3 ¡of ¡water ¡treated ¡

0 ¡ 10 ¡ 20 ¡ 30 ¡ 40 ¡ 50 ¡ 60 ¡ 0:00 ¡ 0:14 ¡ 0:28 ¡ 0:43 ¡ 0:57 ¡ 1:12 ¡ 1:26 ¡ 1:40 ¡ 1:55 ¡ [mg/l] ¡ Time ¡(hours) ¡

[CO2] ¡

Results On Particle Extraction Efficiency

Par*cle ¡sizes ¡extracted ¡by ¡the ¡ vacuum ¡airliZ ¡comprised ¡between ¡ 0.3 ¡and ¡90 ¡µm ¡

• ¡Inferior ¡to ¡30 ¡µm ¡

10 0 ¡ 1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ 4 ¡ 5 ¡ 6 ¡ 7 ¡ 8 ¡ 9 ¡ 10 ¡ 0.1 ¡ 1 ¡ 10 ¡ 100 ¡ Volume ¡part ¡(%) ¡ Par*cles ¡size ¡(µm) ¡

Particle Extraction

Range of separation size

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Air ¡

The Principal of Flotation

for particle extraction

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Particle attraction is provided by bubbles (Foaming-skimming):

• Main Parameters that affect the process

– Air flow – Bubble size – Gas retention – Surface charge of particles – Water specifications

VALs Wide Range of Uses

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Successfully tested on Particle removal Water recirculation Water aeration Radon and CO2 degassing Silt Density Index (SDI) reduction (< 3) Reduction of pathogen agents (100 X) Reduction of dissolved Oxygen (to < 10 ppb) Oil removal

VAL Competitive Advantage

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MULTI- FUNCTIONALITY

• EFFICIENCY
• LOW ENERGY USE
• SIMPLICITY

VAL systems reduce the cost of managing fluids (water) to extremely low levels Allows use in applications/areas that were previously difficult due to high costs Capacity to manage hazardous materials

(Vacuum-sealed, closed-exchange platform)

ANTI-CLOGGING: Free passage without clogging and

very low pressure drop

NO ADDITIVES: Purely physical process without

additives or discharges

DURABLE: Robustness and reliability (no moving parts

to wear or corrosion of metal)

RESILIENT: Resilient system, can tolerate momentary

stoppages and restart without human intervention

SIMPLICITY: Simplicity of materials and ease of

maintenance

SAFETY: SAF system can function in a rough

environment–unit’s electrical motors can be positioned safely away from the actual tower.

Additional Advantages

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SAFE FOR THE ENVIRONMENT

• No chemical
• Spill safe (system under vacuum)
• Can be used for water restoration

(extract oil, particle & gases)

SAFE FOR THE OPERATORS

• Low pressure (15 psi) = low risk
• Under vacuum = can hold pollutants and toxic gasses
• Engines can be positioned away from operation

SAFE FOR THE PRODUCTION PROCESS

• O2 extraction (prevent anaerobe bacteria/rust)
• Fluid is not in contact with electrical/mechanical element
• Robust and stable materials (non electrostatic and resistant to

most chemical products)

Safe By Nature And By Design

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MICROALGAE

Target Market Customers Benefits

Harvesting of marine microalgae for use in biofuels, human and animal feed, pharmaceuticals and beyond.

• Algae biofuel market is currently

estimated at $1billion and could reach $100 billion by 2020.

• VAL 2020 Sales Goal = 500 units
• « Green » fuel

(bio fuel) producers

• Biotech Industry
• Food Industry

Its multi-functionality and efficiency drastically reduces production costs, making the microalgae industry more profitable and the price of algae based biofuels more competitive.

Initial Market: Microalgae

Existing Systems VALs Advantages

• Filtration,

centrifugation, flocculation, flotation

• Circulating

pumps, paddle wheels.

• 4 highly efficient functions in one system, thus replacing

multiple tools (no existing systems provide such an offer (1) Circulation/mix (2) Oxygen stripping (3) CO2 dissolution (4) Harvest

• Lower energy used for circulation and mix (50% reduction)
• More efficient for Gas stripping (minimum 50% reduction)
• Reduction of Algae harvesting costs by up to 100-fold.

VAL System 630

(Average Results)

Initial Concentration: 0.2 g/l Water Flow: 50 m3/h

* Based on electricity Price = $.07 per kWh

Microalgae

Production Results

Dunaliella salina - Test Results

Initial Concent . (g/l) Water Flow m3/h Harvest Flow (l/h) Elect. Used (kW/h) Concent . Factor Final Conct. (g/l) Harvest (g/h) Harvest (g/day) Energy * Cost ($/kg)

0.2 ¡ 50 ¡ 50 ¡ 0.8 ¡

80 ¡

16.0 ¡ 800 ¡ 19,200 ¡ ¡$0.07 ¡ ¡

* Energy Used: 800 W/h max * Based on Electricity Price = $0.07 per kWh

Harvesting Microalgae

(Dunaliella salina)

Water ¡to ¡be ¡ treated ¡

Micro Algae

Production Diagram with VAL

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Dynamic Circulation Dissolution of CO2 Harvesting

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The vacuum airlift for micro-algae production

• Multifunctional process providing altogether water circulation,

O2 stripping, CO2 mitigation and micro-algae extraction

• Low energy functioning:
• Water circulation for 2-3 Wh/m3 of water circulated
• Gas stripping for 3-10 Wh/m3 of water treated
• Particle extraction for 10-30 Wh/m3 of water processed
• Promised to become a standard tool for micro-algae production

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Appendix ¡

Managing Team

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John Brooks Business development and sales Background: Master of Business Administration (University of Minnesota) Mr. Brooks is experienced in financial management and sales in both the financial software and commercial real estate industries. Field of expertise: Finance, marketing management and business strategy. Philip Fitzpatrick Senior Advisor Americas Background: senior leadership positions with Unilever, Dole Food, Bumble Bee Seafood; Group Managing Director Americas Marine Harvest. Since 2010 he has focused in disruptive technologies that deliver significant environmental and or operational advantages. Assignments have included Marine Stewardship Council, Electronic traceability, Microwave dehydration systems, closed containment salmon farming systems, global seafood certification bodies. Field of expertise: operations, business development and industry affairs. Emmanuel Briquet Managing Director Background: Educational background in chemistry and marine aquaculture.

• Mr. Briquet has founded pioneer companies and managed projects in sustainable

marine productions since 1988. He’s involved in number of international official

• rganizations and government affairs related to aquatic resource management.

Field of expertise : business management, production, quality systems and sales.

INSA ¡Lyon: ¡Na5onal ¡Ins5tute ¡for ¡Applied ¡Sciences ¡

¡1220 ¡employees, ¡including ¡600 ¡researchers. ¡ ¡ ¡R&D ¡on ¡VAL ¡technology ¡is ¡conducted ¡by ¡Pr. ¡Jean-­‑Yves ¡Champagne, ¡ Head ¡of ¡the ¡Fluid ¡Mechanics ¡and ¡Acous5c ¡Laboratory ¡

IFREMER: ¡Research ¡Ins5tute ¡for ¡Exploita5on ¡of ¡the ¡Sea ¡

¡1600 ¡employees ¡in ¡26 ¡R&D ¡sites ¡on ¡3 ¡oceans. ¡ ¡ ¡VAL ¡technology ¡is ¡developed ¡by ¡Pr. ¡François ¡René, ¡Head ¡of ¡the ¡ Aquaculture ¡Laboratory ¡of ¡Palavas ¡– ¡France ¡

COLDEP: ¡Founded ¡in ¡October ¡2011 ¡by ¡the ¡creators ¡of ¡the ¡VAL. ¡

¡COLDEP ¡is ¡managed ¡by ¡Julien ¡Jacquety, ¡an ¡Aqua5c ¡technologies ¡ engineer, ¡fully ¡dedicated ¡to ¡the ¡VAL’s ¡technical ¡development. ¡

M.P.I.: ¡Founded ¡in ¡1994 ¡by ¡Roger ¡Lavaux ¡(co-­‑founder ¡of ¡Searen-­‑France ¡

with ¡Emmanuel ¡Briquet ¡in ¡1995), ¡M.P.I. ¡is ¡developing ¡the ¡VAL’s ¡ automa5on ¡systems ¡and ¡is ¡providing ¡industrializa5on ¡exper5se. ¡

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Scientific & Tech Support

Searen’s Current Distribution Network

25 Headquarter Cincinnati, Ohio SEAREN LLC

Aquaculture distributors

(for) USA and Canada: (for) Brazil: Sean Wilton Marine Equipment

Commercial agent for Algae

(for) Hawaii, California, Arizona, New Mexico and Texas Stephane Richard

Commercial development

(for) Florida and Latin America Philip Fitzpatrick

Algae Production in USA Market Localization

VAL is designed to become a standard equipment in Microalgae production.

Algae Domestic Market

US microalgae current market size

• In USA, the surface of algae production was about 200 acres in 2012
• A current VAL manages 0.2 acres.
• Total current potential of US market on this segment is 1000+ VALs.
• Our goal is to install 70 VALs, within 4 years, 7 % of market = $2 M
• After Year 5, deeper market penetration and production growth should

generate a minimum of 50 VALs/Y sales = $1.5 M/Y.

US microalgae market size evolution

EPA’s estimate Algae biofuel totals:

• 135 million gallons by 2018
• 1 Billion gallons by 2025

References:

• Patents:
• “Method and installation for treating an aqueous effluent, in order to extract at

least one dissolved gaseous compound; application to aquaculture in recirculated aqueous medium.” US Patent N° 7 771515. June 20, 2007.

• “Micro particule extraction process » . US Patent file N° 075071, November 9, 2010.
• Publications:
• Barrut, B., Blancheton, J.P., Champagne, J.Y., Grasmick, A., 2012a. Mass transfer

efficiency of a vacuum airlift - Application to water recycling in aquaculture

• systems. Aquac. Eng. 46, 18–26.
• Barrut, B., Blancheton, J.P., Champagne, J.Y., Grasmick, A. 2012b. Water delivery

capacity of a vacuum airlift - Application to water recycling in aquaculture systems.

• Aquac. Eng. 48, 31–39.
• Barrut, B., Blancheton, J.P., Muller-Feuga, A., René, F., Narváez, C., Champagne,

J.Y., Grasmick, A. Separation efficiency of a vacuum gaslift – Application to microalgae harvesting. Bioresource Technology 128, 235-240.

• Barrut, B., Blancheton, J.P., Champagne, J.Y., Grasmick, A. Foam fractionation

efficiency of a vacuum airlift - Application to particulate matter removal in recirculating systems. Aquac. Eng. 54, 16-21.

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Licensed Patents in the Americas

Application Results

• Possibility ¡of ¡Virus ¡

removal ¡(20nm) ¡

• Reduc5on ¡of ¡3 ¡logs ¡

Virus removal by foam fractionation

0.00 ¡ 0.05 ¡ 0.10 ¡ 0.15 ¡ 0.20 ¡ 0.25 ¡ 0 ¡ 20 ¡ 40 ¡ 60 ¡ 80 ¡ 100 ¡ 120 ¡

OD virus protein (ELISA) Time (min)

ELISA OD of virus versus time (mean of 4 Elisa tests)

1.0E+03 1.0E+04 1.0E+05 1.0E+06 1.0E+07

10 20 30 virus.ml-1 Time (min)

Virus particle number per ml sea water : mean of 4 PCR results

Technical Development

Water Flow / Up scaling

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Theore5cal ¡water ¡flow ¡(m3/h) ¡ related ¡to ¡diameter ¡(mm) ¡

Other Particle-Separating Systems

Filtration Tangential flow filtration Chamber filter Vacuum filters Flocculation Polymer flocculation Electrolytic flocculation Centrifugation Nozzle discharge centrifuge Decanter bowl centrifuge Hydro cyclone Flotation Dissolved air flotation Suspended air flotation

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34 *uses ¡alum ¡to ¡flocculate ¡and ¡circula5ng ¡pump ¡(adds ¡to ¡energy) ¡ Source: ¡ ¡ Thea ¡Coward, ¡Jonathan ¡G.M. ¡Lee, ¡Gary ¡S. ¡Caldwell ¡ ¡ “Development ¡of ¡a ¡foam ¡flota5on ¡system ¡for ¡harves5ng ¡microalgae” ¡ ¡ In ¡“Algal ¡Research” ¡Vol.2, ¡Issue ¡2, ¡March ¡2013, ¡p135-­‑144 ¡

Comparison ¡of ¡the ¡efficiency ¡& ¡energy ¡consump*on ¡

• f ¡the ¡different ¡harves*ng ¡technologies ¡

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VALs Efficiency

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