BR112019027951A2

BR112019027951A2 - método de obtenção de um fertilizante líquido a partir de biomassa vegetal

Info

Publication number: BR112019027951A2
Application number: BR112019027951-2A
Authority: BR
Inventors: Sergio Atares Real; Joaquin Romero Lopez; Ignasi Salaet Madorran; María Ferrer Gines; Miguel Angel Naranjo Olivero; Tula Del Carmen Yance Chavez; Rosa Aligue Alemany
Original assignee: Fertinagro Biotech, S.L.
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2020-07-14
Also published as: MA50869A; PT3650428T; EP3650428B1; ES2902182T3; WO2019008193A1; EP3650428A4; BR112019027951B1; EP3650428A1; MA50869B1

Abstract

A presente invenção proporciona um método de obtenção de um fertilizante líquido a partir de biomassa vegetal, entendendo-se como biomassa vegetal aqueles restos vegetais, por exemplo de culturas agrícolas, obtidos uma vez tenha acabado seu ciclo de produção ou crescimento, permitindo tal método transformar esta biomassa sólida em uma solução fertilizante líquida que pode ser dosificada de forma simples, por exemplo por fertirrigação, revalorizando assim, por exemplo, rejeitos de culturas que, de outra maneira, seriam eliminados em incineradoras ou similares.

Description

MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Apresente invenção se refere a um método de obtenção de um fertilizante líquido a partir de biomassa vegetal, sendo entendido como biomassa vegetal aqueles restos vegetais, por exemplo de culturas agrícolas, obtidos uma vez tenha acabado seu ciclo de produção ou crescimento.

[0002] O método da invenção permite transformar esta biomassa sólida em uma solução fertilizante líquida que pode ser dosificada de forma simples, por exemplo por fertirrigação, revalorizando assim, por exemplo, rejeitos de culturas que, de outra maneira, seriam eliminados em incineradoras ou similares.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[0003] Atualmente, principalmente devido aos sistemas de produção agrícola intensiva, a gestão dos resíduos vegetais tem gerado grande interesse, em particular a gestão focada em um modelo de produção que respeita o meio ambiente baseado na reutilização e não no rejeito.

[0004] Um dos principais problemas destes restos vegetais e de frutos no setor hortícola é que sua produção está muito concentrada no tempo e, por outro lado, sua composição nem sempre facilita a gestão, devido ao elevado teor de umidade e conteúdo como restos de rafias e arames, etc.

[0005] Assim, por exemplo, a produção de hortícolas em estufas implica no levantamento da cultura ao final da campanha (em maio e junho) e depois do ciclo de outono (janeiro a março), se são realizados dois ciclos de cultura, o que implica na geração de um grande volume de restos vegetais que provoca problemas de gestão naquelas zonas onde existe uma alta concentração deste tipo de produção.

[0006] Os restos de cultura que são produzidos nas estufas aglutinam caules, folhas, restos de frutos que não cumprem os padrões de qualidade necessários ou que não são comercializados por motivos de mercado e plantas completas que são arrancadas ao terminar os ciclos de cultura. Em todos os casos se tratam de restos vegetais verdes, ou seja, são produzidos a partir de culturas que são colhidas antes do seu amadurecimento, por terem propriedades específicas (Estratégia de gestão de restos vegetais na horticultura da Andaluzia, Conselho de agricultura, pesca e desenvolvimento rural. Conselho de meio ambiente e ordenação do território, junho 2016): - apresentam alto conteúdo de umidade (chega a ser até 60% no momento de sua retirada), - possuem alto conteúdo de sais e - geralmente são facilmente biodegradáveis e geram frações líquidas que são lixiviadas com facilidade, provocando a contaminação de aquíferos.

[0007] Destas características é derivada a importância de uma gestão eficaz e limpa destes resíduos.

[0008] Uma das formas de reutilizar esta biomassa vegetal é a chamada adubação verde. As vantagens da adubação verde são numerosas, destacando a melhora das propriedades físicas do solo, já que melhora sua estrutura e seu enriquecimento em matéria orgânica, que será decomposta e vai melhorar sua fertilidade. Como limitação indicar que é necessário que os restos sejam mantidos no solo o tempo necessário para que seja produzida sua degradação. Isso não é sempre possível na transição entre dois ciclos de cultura no ano, devido à necessidade de realizar uma plantação rápida para o ciclo de primavera, nem tampouco é possível no verão, entre duas campanhas, já que não há tempo suficiente para a formação da compostagem em boas condições para seu uso, o que leva de 4 a 6 meses (Estratégia de gestão de restos vegetais na horticultura da Andaluzia, supra). Outras estratégias aplicadas neste contexto são a autocompostagem, que implica desvantagens associadas, por exemplo, à falta de espaço para realizá-la, e ao aproveitamento pecuário, o qual, devido ao alto conteúdo de umidade que favorece a putrefação e fermentação, está limitado em sua aplicação (supra).

[0009] Igualmente, no documento EPO672642, "Method and nutritive composition for intensive bio-production of horticultural plants”, é descrita uma composição nutritiva para a produção intensiva de plantas que contém uma biomassa resultante da fermentação de algas junto com 0,1 a 99,9 % em peso de um material auxiliar ou veículo, por exemplo polissacarídeos celulósicos.

[0010] O documento US 2009/0282882 A1 se refere a um método para a conversão de uma biomassa líquida em um produto fertilizante, sendo o método especialmente adequado para o tratamento de resíduos de biomassa que não incluem mais que 20 % de materiais sólidos, onde o processo inclui uma etapa de nitrificação por parte de bactérias nitrificantes e uma etapa de oxidação química em um reator sob condições ácidas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0011] A presente invenção proporciona um processo simples de obtenção de um fertilizante líquido a partir de biomassa vegetal, que, além de evitar as desvantagens antes citadas dos processos de reutilização de biomassa vegetal convencionais, permite obter um fertilizante líquido já pronto para seu uso de forma rápida e eficaz, sem a necessidade de complicadas etapas de nitrificação e oxidação, por exemplo.

[0012] Para isso, o método da invenção compreende as etapas de: i. secar a biomassa até obter uma biomassa seca com uma umidade inferior a 5% e moê-la uma vez seca até obter um tamanho médio de partícula inferior a 50 micras; li. preparar uma mistura de um agente umidificante baseado em poliaminas biogênicas (histamina, putrescina, espermidina e cadaverina), um dispersante baseado em substâncias húmicas, um antiespumante e um estabilizante à temperatura baseado em um glicol de baixo peso molecular; iii. em um reator, adicionar a mistura preparada em ii) e a biomassa seca moída junto com água e submeter a mistura obtida a maceração em fase líquida até obter um tamanho médio de partícula entre 2 um e 10 um; iv. submeter o produto macerado da etapa iii) a sonicação mediante ultrassom para assegurar um tamanho homogêneo inferior a 10 um; e v. opcionalmente, ajustar a viscosidade do produto sonicado, adicionando uma mistura de água com um espessante natural de polissacarídeos e agitando lentamente para evitar a formação de bolhas de ar, a fim de ajustar a viscosidade desejada.

[0013] Assim, tal como é descrito acima, em primeiro lugar a biomassa deve ser secada, por exemplo, em um secador, para eliminar a umidade e poder ser submetida a maceração, por exemplo empregando um moinho de bolas, já que a umidade não é eliminada, é impossível obter um produto homogêneo e triturado com um tamanho médio de partícula o mais uniforme possível. Habitualmente, a umidade de entrada no secador costuma estar entre 30% e 65% e, na saída do secador, deve ser inferior a 5%. De igual forma, inicialmente o tamanho de partícula da biomassa oscila habitualmente entre milímetros e centímetros, e o moído desta primeira etapa permite obter um tamanho médio de partícula inferior a 50 micras para facilitar a etapa posterior de maceração em fase líquida.

[0014] Naetapaii), é preparada uma mistura de um agente umidificante baseado em poliaminas biogênicas (histamina, putrescina, espermidina e cadaverina), um dispersante baseado em substâncias húmicas, um antiespumante e um estabilizante à temperatura baseado em um glico| de baixo peso molecular.

[0015] O uso como agente umidificador de poliaminas biogênicas no processo da invenção se deve principalmente ao caráter policatiônico das mesmas, que permite a elas se unirem e formar complexos com moléculas policatiônicas, tais como algumas proteínas, fosfolipídios, pectinas, favorecendo a umectação da biomassa seca, bem como por sua efetividade relativa sobre o atraso do amadurecimento dos tecidos vegetais (Galston, A.W.; Kaur-Shawney, R. 1990. Polyamines in plant physiology. Plant Physiology (Estados Unidos) v. 94, p. 406 — 410). Este atraso no amadurecimento favoreceria a manutenção das propriedades da biomassa vegetal submetida ao processo da invenção e aplicada como um fertilizante líquido.

[0016] Em uma modalidade da invenção, estas poliaminas biogênicas são obtidas segundo o processo descrito no pedido de patente internacional PCT/ES2017/070353.

[0017] Nesta etapa ii), a mistura também apresenta um dispersante baseado em substâncias húmicas. A adição de substâncias húmicas como agente dispersante é algo bem conhecido e aplicado na bibliografia (ver, por exemplo, "Ácidos húmicos. Formas de extracción y usos”. Eng. Irina Pedroso Rodríguez, Dr. Felix Juan Domínguez Alonso, Universidade de Matanzas, 2006). A adição deste dispersante permite que a mistura seja mantida homogênea, evitando que sejam formados grumos ou evitando restos de biomassa não misturados.

[0018] Em uma modalidade da invenção, estas substâncias húmicas são obtidas segundo o processo descrito no pedido de patente internacional PCT/ES2016/070745.

[0019] Mesmo que o antiespumante adicionado nesta etapa do processo da invenção não esteja particularmente limitado, preferencialmente este é selecionado entre antiespumantes orgânicos baseados em óleos minerais, antiespumantes siliconados e antiespumantes moleculares, preferencialmente são escolhidos antiespumantes orgânicos devido a seu baixo custo. O antiespumante evitará que sejam formadas espumas na posterior etapa de maceração em fase líquida.

[0020] Igualmente, o estabilizante à temperatura baseado em um glico! de baixo peso molecular não está particularmente limitado, podendo este ser selecionado entre monoetilenoglicol, propilenoglicol, dietilenoglicol. Preferencialmente, o glico! empregado é o monoetilenoglicol. O glicol como meio conservante a temperaturas baixas permite controlar a viscosidade do produto final empregado para manter a viscosidade do produto final e que, a baixas temperaturas que provocam um aumento adicional da viscosidade, sejam evitados problemas relacionados à fluidez.

[0021] Na etapa ili) do processo da invenção, a mistura preparada em ii) e a biomassa seca moída são adicionadas a um reator junto com água e são submetidas a maceração em fase líquida até se obter um tamanho médio de partícula entre 2 um e 10 um. Preferencialmente, esta etapa é realizada mediante moinhos horizontais em fase líquida, até obter o tamanho de partícula mencionado.

[0022] Na etapa iv), o produto macerado é submetido a sonicação mediante ultrassons para assegurar um tamanho homogêneo inferior a 10 um.

Preferencialmente, esta sonicação é realizada com ultrassons com frequências superiores a 20.000 Hz, podendo chegar a até 5 x 10º Hz.

[0023] Opcionalmente, uma vez macerada e submetida a sonicação, a esta mistura é adicionada uma mistura de água e um espessante baseado em polissacarídeos, como Goma Xantana ou Goma Guar, até se conseguir a viscosidade desejada, agitando lentamente para evitar a formação de bolhas de ar. A viscosidade pode ser ajustada em função do tipo de biomassa vegetal tratada e da fluidez do produto obtido na etapa iv), podendo variar entre mais de 1 cPs até

10.000 cPs (medida em solução aquosa a 21ºC). Preferencialmente, a viscosidade é ajustada opcionalmente para facilitar a aplicação do fertilizante líquido, dependendo, por exemplo, do tamanho das boquilhas de fertirrigação empregadas, por isso a quantidade de espessante dependerá da dita aplicação.

[0024] Em uma modalidade preferencial, no processo da invenção são aplicadas as seguintes quantidades de componentes em massa: Biomassa vegetal 200 - 800 Agente umidificador baseado em poliaminas 10-60 Dispersante baseado em substâncias húmicas 100 - 50 Glicol (Monoetilenoglicol) 10-30

EXEMPLOS

[0025] Foiaplicadoo método da invenção, sendo obtida a seguinte formulação fertilizante: qm) Biomassa vegetal 30,000 %

TI7

[0026] Foi ensaiado este fertilizante líquido obtido em relação a sua separação por decantação, introduzindo 100g de biomassa tratada segundo o método da invenção em um copo de precipitados e empregando uma centrífuga de laboratório a 1.850 rpm durante 10 minutos. Transcorridos 10 minutos, foi medida a altura do decantado no copo de precipitados. Como controle foi empregada uma mistura da mesma quantidade de biomassa e água.

[0027] Os resultados são mostrados na seguinte tabela:

EEEF (mm) (mm) (H/ Ho) processo da invenção (30 %) '

[0028] Talcomo derivado dos resultados mostrados, a biomassa vegetal tratada de acordo com o método da invenção permite obter um fertilizante que é mantido essencialmente em fase líquida para sua posterior aplicação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, caracterizado por compreender as etapas de: i. —secar a biomassa até obter uma biomassa seca com uma umidade inferior a 5% e moê-la uma vez seca até obter um tamanho médio de partícula inferior a 50 micras; li, preparar uma mistura de um agente umidificante baseado em poliaminas, histamina, putrescina, espermidina e cadaverina, um dispersante baseado em substâncias húmicas, um antiespumante e um estabilizante à temperatura baseado em um glicol de baixo peso molecular; li. em um reator, adicionar a mistura preparada em ii) e a biomassa seca moída junto com água e submeter a mistura obtida a maceração em fase líquida até obter um tamanho médio de partícula entre 2 um e 10 um; e iv. submeter o produto macerado da etapa ili) a sonicação mediante ultrassons para assegurar um tamanho homogêneo inferior a 10 um.

2. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda a etapa de: v. ajustar a viscosidade do produto sonicado, adicionando uma mistura de água com um espessante natural de polissacarídeos e agitando lentamente para evitar a formação de bolhas de ar, a fim de ajustar a viscosidade desejada.

3. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o antiespumante ser selecionado entre antiespumantes orgânicos baseados em óleos minerais, antiespumantes siliconados e antiespumantes moleculares, preferencialmente antiespumantes orgânicos.

4. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com reivindicações | ou 2, caracterizado por o glicol! de baixo peso molecular ser selecionado entre monoetilenoglico|, propilenoglicol e, dietilenoglicol.

5. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o glico|l de baixo peso molecular ser monoetilenoglicol.

6. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o espessante baseado em polissacarídeos ser goma Xantana ou goma Guar.

7. MÉTODO DE OBTENÇÃO DE UM FERTILIZANTE LÍQUIDO A PARTIR DE BIOMASSA VEGETAL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por serem utilizados os seguintes componentes em massa: Biomassa vegetal 200-800 9, agente umidificador baseado em poliaminas 10-60 g, dispersante baseado em substâncias húmicas 50-100 g, monoetilenoglicol 10-30 9, antiespumante 0,2- 0,5 g, água até 1.000 g.