BR112014014146B1 - descarte de resíduos orgânicos - Google Patents
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Abstract
DESCARTE DE RESÍDUOS ORGÂNICOS. A presente invenção refere-se a um aparelho incluindo um receptáculo para reter resíduos orgânicos, um primeiro distribuidor para distribuir um agente oxidante nos resíduos orgânicos de modo a causar uma reação exotérmica que resulta em combustão dos resíduos orgânicos, e um segundo distribuidor para distribuir um agente de redução que neutraliza a quantidade do agente oxidante que permanece depois da reação exotérmica.
Description
[001] A presente invenção refere-se em geral ao aparelho para dosar um agente oxidante para descarte econômico de resíduos orgânicos humanos e de animal de estimação, de fazenda ou selvagem e similares, e mais particularmente a um aparelho e método aperfeiçoados pelos quais os resíduos orgânicos e similares podem ser efetivamente tratados por um agente oxidante, para reduzir seu conteúdo de água, por reação exotérmica, reduzir mau cheiro, contaminação microbiana, parasitas e doenças infecciosas.
[002] Devido ao aumento da população humana e de animais no mundo, e um nível cada vez maior de resíduos orgânicos representa enormes problemas ecológicos, de saúde e econômicos.
[003] Vários métodos e sistemas têm sido desenvolvidos para lidar com estes problemas no passado. Sistemas de esgoto têm a desvantagem de exigir infraestrutura dispendiosa. Banheiros químicos têm a desvantagem de exigir distribuição e descarte os resíduos tratados quimicamente em um local de descarte bem regulado.
[004] Banheiros de incinerador também têm sido desenvolvidos que esterilizam os resíduos orgânicos, mas tipicamente terminam com sólidos e líquidos que exigem descarte em um sistema de tratamento de resíduos central.
[005] A presente invenção em geral refere-se ao aparelho para dosar um agente oxidante para descarte econômico de resíduos orgânico humano e de animal de estimação, de fazenda ou selvagem e similares, e mais particularmente a um aparelho e método aperfeiçoados pelos quais os resíduos orgânicos e similares podem ser efetivamente tratados por um agente oxidante, para reduzir seu conteúdo de água, por reação exotérmica, reduzir mau cheiro, contaminação microbiana, parasitas e doenças infecciosas.
[006] A presente invenção busca fornecer aparelho e métodos aperfeiçoados para dosar uma quantidade apropriada de agente oxidante, tal como permanganato de potássio ou outro agente oxidante, sobre ou em resíduos orgânicos coletados em um reator para assegurar que uma quantidade eficaz causa uma reação exotérmica com matéria orgânica semissólida, resultando em vapor de água. Isto reduz o peso da matéria residual, e reduz carga microbiana, agentes infecciosos e maus odores.
[007] O aparelho inclui um recipiente de reação, dispositivo de misturação e uma fonte de agente oxidante tal como, mas não limitado a, permanganato de potássio que é adicionado aos resíduos orgânicos para iniciar uma reação exotérmica em que a água é evaporada, a matéria orgânica é oxidada para fornecer principalmente dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio que são liberados como voláteis e o que resta é cinza sem odor estéril que é da ordem de magnetita mais leve e pode ser usada como um fertilizante ou mesmo como uma fonte de minerais para a indústria química.
[008] A invenção tem o potencial de reduzir significantemente o custo de operações de resíduos orgânicos, aperfeiçoar o saneamento e a saúde, reduzir a evolução de gases estufa tal como metano que são prejudiciais à camada de ozônio, e extrair energia útil a partir dos resíduos.
[009] Assim, de acordo com uma modalidade da presente invenção, é fornecido um aparelho incluindo um receptáculo para reter resíduos orgânicos, um primeiro distribuidor para distribuir um agente oxidante nos resíduos orgânicos de modo a causar uma reação exotérmica que resulta em combustão dos resíduos orgânicos, e um segundo distribuidor para distribuir um agente de redução que neutraliza a quantidade do agente oxidante que permanece depois da reação exotérmica.
[0010] De acordo com uma modalidade da presente invenção, um sensor é fornecido para detectar a quantidade residual do agente oxidante, o sensor estando em comunicação com o segundo distribuidor de modo que o segundo distribuidor distribui o agente de redução de acordo com a informação do sensor.
[0011] Por exemplo, o sensor pode incluir um sensor de temperatura e um segundo distribuidor distribui o agente de redução de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma temperatura predeterminada depois de um tempo predeterminado.
[0012] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor de umidade e o segundo distribuidor distribui o agente de redução de acordo com produtos da reação exotérmica tendo atingido uma umidade predeterminada depois de um tempo predeterminado.
[0013] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor químico e o segundo distribuidor distribui o agente de redução de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma composição química predeterminada depois de um tempo predeterminado.
[0014] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor de peso e o segundo distribuidor distribui o agente de redução de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido um peso predeterminado depois de um tempo predeterminado.
[0015] Como outro exemplo, o operador estima (por exemplo, visualmente) a quantidade dos resíduos orgânicos, comanda o primeiro distribuidor para liberar uma quantidade apropriada do agente oxidante com algum excesso, e o segundo distribuidor distribui o agente de redução depois de um tempo predeterminado.
[0016] A reação do agente de redução com o agente oxidante pode causar uma mudança em cor do agente oxidante. A reação do agente de redução neutraliza o potencial de oxidação da matéria descartada, desse modo eliminando o risco de incêndio.
[0017] O receptáculo pode ser, sem limitação, uma parte de um coletor de fezes de cachorro, um caixa de areia de gato, uma gaiola de pássaro, um coletor de fezes de animal de fazenda, ou um dispositivo de descarte de lixo.
[0018] A presente invenção será entendida e apreciada mais completamente a partir da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os desenhos nos quais:
[0019] a figura 1 é uma ilustração simplificada de aparelho 10 para descarte de resíduos orgânicos, construído e operativo de acordo com uma modalidade não limitante da presente invenção; e
[0020] as figuras 2-8 são ilustrações simplificadas de receptáculos usados para realizar a invenção, de acordo com modalidades da invenção.
[0021] É feita agora referência à figura 1, que ilustra o aparelho 10 para descarte de resíduos orgânicos, construído e operativo de acordo com uma modalidade não limitante da presente invenção.
[0022] O aparelho 10 inclui um receptáculo 12 para manter os resíduos orgânicos 14 no mesmo, tais como, mas não limitado a, excrementos de um cão, gato ou qualquer outro animal domesticado ou selvagem. O receptáculo 12 pode ter uma entrada 16 para introdução de resíduos orgânicos 14, e um misturador (mixer) 18 para misturar e/ou moer (cortar, pulverizar, etc.) resíduos orgânicos 14 para oxidação mais eficiente. Um receptáculo de coleta 20 pode ser fornecido para coletar produtos de oxidação de resíduos orgânicos 14.
[0023] Um primeiro distribuidor 22 distribui um agente oxidante 24 nos resíduos orgânicos 14 de modo a causar uma reação exotérmica que causa a combustão dos resíduos orgânicos 14, de preferência em cinzas. Exemplos não limitantes de agente de oxidação 24 incluem um peróxido, tal como peróxido de hidrogênio, peróxido de cálcio e/ou peróxido de magnésio, etc.; um persulfato, tal como persulfato de sódio, persulfato de potássio e/ou persulfato de amônia, etc.; ozônio; um permanganato, tal como um permanganato de sódio, permanganato de potássio, etc.; dióxido de cloro; e/ou um halogênio, tal como cloro, bromo, iodo e/ou flúor, etc. Os agentes oxidantes podem ser usados sozinhos ou em mistura de dois ou mais, e podem ser líquido, sólido, gel e similares.
[0024] Um segundo distribuidor 26 distribui um agente de redução 28 que neutraliza uma quantidade residual de agente oxidante 24 que permanece depois da reação exotérmica. Exemplos não limitantes de agente de redução incluem ácido ascórbico, sulfitos de metal, bissulfitos de metal, tiossulfatos de metal, metabissulfitos de metal, ditionito de metal, ácido fosforoso (H2PHO3) e sais metálicos do mesmo, ácido hipofosforoso (HPH2O2) e sais metálicos do mesmo, e similar. Os sulfitos de metal, os bissulfitos de metal, os tiossulfatos de metal, ditionitos de metal e sais metálicos de ácido fosforoso e ácido hipofosforoso incluem, por exemplo, sais de metais alcalinos e sais de metais alcalino-terrosos. Entre eles, exemplos incluem sulfito de sódio (Na2SO3), bissulfito de sódio (NaHSO3), tiossulfato de sódio (Na2S2O3), ditionito de sódio (Na2S2O4), fosfito de sódio (Na2PHO3), hipofosfito de sódio (NaPH2O2) e metabissulfito de potássio (K2S2O5). Os agentes de redução podem ser usados sozinhos ou em mistura de dois ou mais, e podem ser líquidos, sólidos, géis e similares.
[0025] O segundo distribuidor 26 pode distribuir agente de redução 29 no receptáculo 12, ou alternativamente, pode distribuir o agente de redução 28 em produtos do processo de oxidação fora do receptáculo 12.
[0026] De acordo com uma modalidade da presente invenção é fornecido um sensor para detectar a quantidade residual de agente oxidante 24. O sensor está em comunicação com o segundo distribuidor 26 de modo que o segundo distribuidor 26 distribui o agente de redução 28 de acordo com a informação do sensor.
[0027] Por exemplo, o sensor pode incluir um sensor de temperatura 30 e o segundo distribuir 26 distribui o agente de redução 28 de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma temperatura predeterminada depois de um tempo predeterminado. Como um exemplo, depois do início da reação exotérmica que resulta em uma subida em temperatura, o distribuidor continua a adicionar pequenas quantidades predeterminadas de oxidante na medida em que a temperatura não diminui. Quando a temperatura começa a diminuir, isto indica para o sistema que a matéria orgânica foi consumida e a distribuição é interrompida.
[0028] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor de umidade 32 e o segundo distribuidor 26 distribui o agente de redução 28 de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma umidade predeterminada depois de um tempo predeterminado.
[0029] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor químico 34 e o segundo distribuidor 26 distribui o agente de redução 28 de acordo com produtos da reação exotérmica tendo atingido uma composição química predeterminada depois de um tempo predeterminado.
[0030] Como outro exemplo, o sensor pode incluir um sensor de peso 36 e o segundo distribuidor 26 distribui o agente de redução 28 de acordo com produtos da reação exotérmica tendo atingido um peso predeterminado depois de um tempo predeterminado.
[0031] Por exemplo, a redução de umidade indica o término de remoção de água. Outros sensores que podem ser instalados para monitorar a reação são sensores de gás que podem monitorar CO2, CO, NO ou qualquer outra substância volátil que é emitida do reator. Outros sensores podem ser de condutividade, resistência, calorimétrico ou qualquer parâmetro físico ou químico que pode ser correlacionado com a reação exotérmica de agente oxidante 24 e matéria orgânica. O sensor pode ser um transdutor que determina o peso dos resíduos orgânicos que envia o sinal a um microprocessador que controla o distribuidor. Alternativamente, o sensor pode determinar o volume dos resíduos orgânicos.
[0032] A reação de agente de redução 28 com agente de oxidação 24 pode causar uma mudança em cor do agente oxidante 24. Por exemplo, isto elimina o potencial de oxidação da matéria e impede a coloração púrpura que é típica do permanganato de potássio.
[0033] Os distribuidores podem ser controlados e atuados com sistema de identificação RF 38, incluindo identificadores RFID, antenas, controladores e mecanismos de atuação, por exemplo.
[0034] A determinação da quantidade apropriada de agente de redução 28 para neutralizar a quantidade residual de agente de oxidação 24 que permanece depois da reação exotérmica é imprevisível sem detectar com o sensor, e de outro modo exigiria experimentos extensivos com diferentes tipos de fezes com diferentes umidades relativas.
[0035] Em vez do circuito de controle ou distribuição automatic acima descrito, a quantidade de agente de oxidação 24 ou agente de redução 28 liberado para a reação pode ser feita manualmente. Um dispositivo de dosagem manual pode ser um distribuidor que libera quantidades predeterminadas adequadas para realizar a reação. A quantidade distribuída pode ser estimada pelo usuário baseada em recomendações do fabricante e/ou experiência anterior. O distribuidor pode ser do tipo que distribui uma dose constante ou variável de material em pó, granulado ou encapsulado. O distribuidor para agente oxidante 24 pode ser tão simples quanto cápsulas pré-embaladas ou grânulos em uma dose adequada para causar uma reação exotérmica com uma quantidade típica de resíduos orgânicos. O distribuidor para o agente de redução 28 pode ser tão simples como cápsulas pré- embaladas ou grânulos em uma dose adequada para neutralizar o agente oxidante residual 24.
[0036] O reator pode ser móvel ou estacionário, descartável ou permanente, parte de um dispositivo de coleta ou um dispositivo separado. O calor gerado pela reação exotérmica pode ser convertido por dispositivos termoelétricos em eletricidade. Alternativamente, o vapor gerado pela reação exotérmica pode ser utilizado para operar um gerador elétrico.
[0037] Exemplo de oxidação de resíduos e redução de excesso de oxidante;
[0038] 100 gramas de fezes de cão foram misturados com quarto porções de 2,5 gramas de permanganato de potássio. Depois de cerca de 20 segundos ocorreu uma reação exotérmica, subiu a temperatura para cerca de 100°C, e um material seco sem odor apareceu. Dois gramas de metabissulfito de potássio foram adicionados e misturados com o sólido restante. A cinza resultante foi descartada diretamente em um gramado verde. Nenhuma mancha púrpura e nenhum sinal fitotóxico foram observados em um período de 30 dias.
[0039] As figuras 2-8 ilustram exemplos não limitantes diferentes de receptáculos para realizar a invenção. O receptáculo pode ser, sem limitação, uma parte de um coletor de fezes de cão 40, fornecido com uma pá 42 para coletar exsudatos, como visto na figura 2. Na figura 3, o receptáculo é uma caixa de areia de gato 44, em que os primeiro e segundo distribuidores 22 e 26 são fornecidos como cartuchos ou podem ser incorporados na caixa de areia 44. Nas figuras 4A-4B, o receptáculo é uma gaiola de pássaro 46, em que os primeiro e segundo distribuidores 22 e 26 são fornecidos como cartuchos ou podem ser incorporados em uma bandeja de resíduos 48 da gaiola 46.
[0040] Na figura 5, o receptáculo é um coletor de fezes de animal de fazenda 50. O coletor 50 pode incluir uma pá 51 para coletar exsudatos. Uma cobertura 52 pode ser fornecida com uma célula fotoelétrica 53 ou outro sensor adequado para abertura automática da cobertura. Os primeiro e segundo distribuidores 22 e 26 podem ser fornecidos como cartuchos para inserção na cobertura 52. Um ou mais botões de controle 54 podem ser fornecidos para operar o dispositivo. Escovas 55 podem ser fornecidas em um eixo rotativo 56 para limpar os lados do coletor 50.
[0041] Na figura 6, o receptáculo é um dispositivo de descarte de lixo 60, que pode ser instalado sob a pia da cozinha ou similar.
[0042] Nas figuras 7 e 8, o receptáculo 70 é fornecido com uma bomba de vácuo 72, que retira e coleta resíduos orgânicos 14 por meio de um tubo de coleta 74 no receptáculo 70. Na figura 7, o receptáculo 70 é uma mochila, enquanto na figura 8 é montada em um veículo.
Claims (9)
1. Aparelho (10) que compreende: um receptáculo (12) para reter os resíduos orgânicos (14), sendo que o receptáculo compreende uma porção de um coletor de fezes de cachorro (40) ou uma caixa de areia de gato (44) ou uma gaiola de pássaro (46) ou um coletor de fezes de animais de fazenda (50) ou um dispositivo de descarte de lixo (60); um primeiro distribuidor (26) operativo para distribuir um agente oxidante (24) nos resíduos orgânicos (14) de modo a causar uma reação exotérmica que resulta em combustão dos resíduos orgânicos (14); um dispositivo de mistura (18); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um segundo distribuidor operativo para distribuir um agente de redução (28) que neutraliza a quantidade residual do agente oxidante (24) que permanece depois da reação exotérmica.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender um sensor para detectar a dita quantidade residual do dito agente oxidante (24), o dito sensor estando em comunicação com o dito segundo distribuidor (26) de modo que o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) de acordo com a informação do dito sensor.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito sensor compreende um sensor de temperatura (30) e o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma temperatura predeterminada depois de um tempo predeterminado.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito sensor compreende um sensor de umidade (32) e o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) de acordo com produtos da reação exotérmica tendo atingido uma umidade predeterminada depois de um tempo predeterminado.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito sensor compreende um sensor químico (34) e o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido uma composição química predeterminada depois de um tempo predeterminado.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito sensor compreende um sensor de peso (36) e o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) de acordo com os produtos da reação exotérmica tendo atingido um peso predeterminado depois de um tempo predeterminado.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro distribuidor (26) distribui o dito agente de oxidação sob uma observação visual do usuário de uma quantidade dos ditos resíduos orgânicos (14), e o dito segundo distribuidor (26) distribui o dito agente de redução (28) depois de um tempo predeterminado.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a reação do dito agente de redução (28) com o dito agente oxidante (24) causa uma mudança em cor do dito agente oxidante (24).
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito receptáculo compreende uma bomba de vácuo (72), que retira e coleta os ditos resíduos orgânicos por meio de um tubo de coleta (74) dentro do dito receptáculo (70).
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