CH660001A5 - Procedimento per la preparazione di una composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso. - Google Patents
Procedimento per la preparazione di una composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso. Download PDFInfo
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Description
La presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di una composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso.
Il brevetto Svizzero N° 643 115 depositato il 18.09.1979, descrive e rivendica un procedimento per la desalificazione degli effluenti dell'industria di fermentazione degli zuccheri, mediante trattamento di detti effluenti con acido minerale o organico, in presenza di solvente organico relativamente volatile.
Questo procedimento viene principalmente applicato alla precipitazione selettiva dei sali di potassio dalle borlande di me-lasso di bietola che, private in larga misura del loro contenuto di potassio, costituiscono un componente pregiato per mangimi, destinati prevalentemente agli animali poligastrici, come descritto nel brevetto Svizzero N° 652 568 depositato il 9 febbraio 1982.
La presente invenzione si basa essenzialmente sulla constatazione che i prodotti della desalificazione con acido solforico, in presenza di solvente organico, degli effluenti di fermentazione degli zuccheri, oltre a presentare un titolo elevato di potassio, sono privi di sostanze fitotossiche e contengono inoltre quantità relativamente elevate di altri elementi minerali, oltre che di sostanze organiche utili, che passano inalterate, o praticamente inalterate, attraverso i procedimenti di fermentazione e di desalificazione. Pertanto secondo la presente invenzione, detti prodotti solidi della desalificazione vengono utilizzati, previa opportuna integrazione, quali componenti di composizioni di fertilizzanti.
In accordo con ciò la presente invenzione riguarda un procedimento caratterizzato dalla combinazione di stadi indicata nella rivendicazione 1. Attuazioni preferite dell'invenzione si danno dalle rivendicazioni dipendenti:
Al prodotto solido proveniente dalla desalificazione con acido solforico ed in presenza di un solvente organico, di un effluente dell'industria di fermentazione degli zuccheri (borlanda) viene addizionato almeno un composto organico o inorganico apportatore di fosforo e/o azoto e la composizione ottenuta presenta un contenuto totale di azoto pari ad almeno 3% in peso (almeno 1,5% in peso di azoto organico), un contenuto di fosforo (espresso come P2O5) pari ad almeno 4% in peso, un contenuto di potassio (espresso come K2O) pari ad almeno 5% in peso ed un contenuto di carbonio organico pari ad almeno 8% in peso.
Le materie prime adatte per la preparazione del primo componente della composizione di fertilizzante, sono gli effluenti dell'industria di fermentazione degli zuccheri, come ad esempio gli effluenti dell'industria di fermentazione dei melassi, o più in generale di soluzioni zuccherine ottenute per estrazione da piante quali la barbabietola da zucchero, la canna da zucchero ed il sorgo zuccherino. Tali effluenti sono comunemente denominati «borlande». Sono ancora utili, quale materia prima, altri effluenti dell'industria di fermentazione degli zuccheri, come ad esempio i residui derivanti dalla produzione dell'acido citrico, della glicerina, dell'acido glutammico, dell'acido lattico, dell'alcool butilico ed acetone e degli antibiotici. Tutto ciò in base alla constatazione che i processi fermentativi, che utilizzano estratti zuccherini da piante, trasformano gli idrati di carbonio contenuti nella materia prima, lasciando pressoché inalterato negli effluenti il contenuto di minerali e di proteine inizialmente presenti. Nella descrizione che segue tutte le materie prime che precedono saranno genericamente indicate con «borlanda».
Una borlanda con un contenuto di solidi disciolti da 35 a 65% in peso e preferibilmente dell'ordine di 50-60% in peso, viene posta a contatto con acido solforico. È preferibile utilizzare, a questo scopo, acido solforico concentrato, ad esempio quello con densità pari a circa 1,84 Kg/1. È tuttavia possibile utilizzare acido solforico acquoso diluito, anche se non è generalmente conveniente scendere a valori della densità al di sotto di circa 1,69 Kg/1. La quantità di acido solforico aggiunto alla borlanda dipende dal titolo di potassio nella borlanda stessa. Generalmente si utilizza una quantità di acido solforico da 1,3 a 1,8 Kg per ogni Kg di potassio nella borlanda.
Il contatto tra la borlanda e l'acido solforico viene convenientemente condotto in un reattore chiuso, munito di agitatore.
La desalificazione della borlanda viene condotta in presenza di un solvente organico, solubile nel mezzo ed inerte veso gli altri costituenti.
Solventi organici adatti allo scopo sono gli alcoli alifatici inferiori (specie metanolo ed etanolo) ed i chetoni (specie acetone e metiletilchetone).
Tra tutti è preferito l'etanolo per la sua bassa tossicità, per la sua ampia disponibilità a basso costo ed in quanto questo solvente consente l'ottenimento di detto precipitato con caratteristiche fisiche tali da rendere agevoli i successivi trattamenti di separazione, essicamento e miscelazione.
Non è necessario che il solvente organico utilizzato sia anidro ed inoltre non è particolarmente critica la quantità di detto solvente, anche se è conveniente utilizzarlo in quantità da 10 a 25 parti in volume, per ogni 100 parti in volume della borlanda.
Nell'attuazione pratica viene aggiunto l'acido solforico alla borlanda mantenuta in agitazione in un reattore chiuso.
Dopo qualche minuto (ad esempio 3 minuti) viene aggiunto il solvente organico alla massa agitata. Dopo il tempo ulteriore da 20 a 60 minuti, si interrompe l'agitazione e si separa il solido precipitato, ad esempio mediante centrifugazione.
Tutte le operazioni precedentemente descritte vengono condotte alla temperatura ambientale (20-25°C) o a temperature prossime a quelle ambientali.
Il solido precipitato e separato viene quindi sottoposto ad s
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essicamento, che viene convenientemente condotto a temperature non superiori a 130°C ed eventualmente ad una pressione inferiore a quella atmosferica.
Si ottiene così il primo componente della composizione di fertilizzante. Detto componente contiene elementi chimici primari della fertilità ed in particolare potassio di azoto, elementi secondari quali calcio, magnesio e zolfo ed oligo-elementi quali manganese, zinco, rame, boro e ferro. Sono ancora presenti in detto componente sostanze organiche che conferiscono un titolo elevato in carbonio organico di origine biologica e si riscontra infine la presenza di amminoacidi apportatori di azoto in forma organica.
In particolare quando vengono utilizzate materie prime costituite da borlande da distilleria da melassa da bietola o canna da zucchero, oppure borlande residue della produzione di acido citrico da melassa di bietola è possibile ottenere il primo componente della composizione di fertilizzante con un titolo di potassio generalmente superiore al 10% e tipicamente dell'ordine di 15% in peso, con un contenuto di carbonio organico superiore al 10% e tipicamente nell'ambito di 15-25% in peso e con un contenuto di azoto non ammoniacale dell'ordine di 0,5-5% in peso.
La composizione solida di fertilizzante viene preparata mescolando il primo componente sopra descritto con un secondo componente costituito da almeno un composto organico e/o inorganico, apportatore di fosforo e/o azoto.
Quale secondo componente si può utilizzare qualsiasi fertilizzante organico o inorganico noto nella tecnica, come ad esempio urea, nitrati e sali di ammonio quali apportatori di azoto; farina di sangue e borlande concentrate da melassa di bietola quali apportatori di azoto e carbonio organico; superfosfati, come ad esempio supertriplo, acido fosforico o relativi sali quali apportatori di fosforo.
Ovviamente, se desiderato, si può aggiungere alla composizione anche un sale apportatore di potassio, come cloruro di potassio e solfato di potassio.
La quantità relativa dei primo e secondo componenti della composizione, viene regolata in funzione della natura di questi componenti, nonché del titolo in azoto, fosforo e potassio, desiderato per la composizione stessa.
Costituisce infatti un Vantaggio della presente invenzione il fatto di poter ottenere una composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso con il titolo costante e desiderato di azoto, fosforo e potassio, pur utilizzando, quale materia prima, gli effluenti dell'industria di fermentazione degli zuccheri, che presentano caratteristiche non costanti.
In ogni caso la composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso è solubile in acqua e presenta le caratteristiche di un buon fertilizzante non solamente dal punto di vista chimico, ma anche perchè per gran parte deriva da una materia prima esclusivamente vegetale che è stata previamente sottoposta a procedimenti di carattere essenzialmente biologico ed è quindi assolutamente priva di sostanze fitotossiche.
Un vantaggio inerente all'uso della composizione di fertilizzante preparato secondo la presente invenzione consiste nel fatto che parte degli elementi fertilizzanti sottratti al terreno durante il ciclo vegetativo delle piante zuccherine, può essere recuperata e destinata alla fertilizzazione; tutto ciò risolvendo contemporaneamente i problemi di inquinamento derivanti dagli effluenti dell'industria della fermentazione.
Gli esempi sperimentali che seguono sono illustrativi e non limitativi per l'invenzione.
Esempio 1
In un reattore chiuso fornito di agitatore, contenente 250 Kg di borlande da distilleria da melassa di bietola concentrate al 52% in peso di solidi disciolti, vengono aggiunti 13 Kg di acido solforico concentrato (densità 1,84 Kg/1) e, dopo qualche minuto di agitazione, 33 Kg di etanolo acquoso (densità 0,82 Kg/1).
Dopo circa un'ora di lenta agitazione, il precipitato formato viene separato mediante centrifugazione utilizzando una centrifuga decanter, inviato in un essiccatore operante a 80°C sotto vuoto e pesato. Si ottengono così 41 Kg di un prodotto, denominato di seguito «salino potassico» che viene sottoposto ad analisi chimica. I risultati di detta analisi sono riportati nelle tabelle 1 e 2.
In particolare nella tabella 1 vengono riportate le principali caratteristiche chimiche del «salino potassico», i valori essendo espressi in percento in peso sulla sostanza secca ed in tabella 2 gli amminoacidi presenti nel «salino potassico», le percentuali essendo sempre espresse in percento in peso sulla sostanza secca.
TABELLA 1
Ceneri
58,22
Sostanza organica
41,78
Azoto totale
2,84
Azoto ammoniacale
0,16
Carbonio organico
17,50
Idrogeno
2,45
Potassio
14,99
Sodio
4,80
Calcio
2,03
Magnesio
1,20
Manganese
0,23
Ferro
0,091
Boro
0,0070
Rame
0,0023
Zinco
0,0095
Solfati
23,08
Fosfati
0,25
Cloruri
1,85
TABELLA 2
Lisina
0,05
Istidina
0,03
Arginina
0,03
Acido aspartico
0,36
Treonina
0,17
Serina
0,16
Acido glutammico
3,95
Fenilalanina
0,06
Glicina
0,21
Alanina
0,45
Prolina
0,17
Metionina
0,03
Isoleucina
0,18
Leucina
0,15
Tirosina
0,16
Betaina
4,12
Il «salino potassico» presenta pertanto un titolo in N:P20s:K20:Mg0 pari rispettivamente a 3:0:18:2.
Il «salino potassico», ottenuto come descritto in precedenza, viene utilizzato quale componente nella formulazione di fertilizzanti organo-minerali, a titolo diverso di N, P2O5 e K2O.
In particolare in un mescolatore-granulatore vengono aggiunti al salino potassico urea, fosfato biammonico e/o super-triplo nelle quantità indicate nella tabella 3.
Le miscele, rese omogenee e preparate in forma granulare,
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4
costituiscono esempi di composizioni fertilizzanti secondo la presente invenzione.
TABELLA 3
a) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni di fondo 4-12-12
Componenti
Componenti n
p2os k2o
(n:p205:k20)
(%)
(%)
(%)
(%)
«Salino potassico»
67,8
1,9
0,1
12,2
(2,82:0,18:18)
Supertriplo
27,7
12,2
—
(0:44:0)
Urea
4,5
2.1
—
—
(46:0:0)
100,0
4,0
12,3
12,2
b) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni di fondo
7-13-13.
Componenti
Componenti n
p2o5
k2o
(n:p205:k20)
(%)
(%)
(%)
(%)
«Salino potassico»
72,2
2,0
0,1
13,0
(2,82:0,18:18)
Fosfato biammonico
27,8
5,0
12,8
—
(18:46:0)
100,0
7,0
12,9
13,0
c) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni mais in co pertura 17-8-10.
Componenti
Componenti n
P2O5
k2o
(n:p205:k20)
(%)
(%)
(%)
(%)
«Salino potassico»
55,6
1,6
0,1
10,0
(2,82:0,18:18)
Fosfato biammonico
17,4
3,1
8,0
—
(18:46:0)
Urea
27,0
12,4
—
—
(46:0:0)
100,0
37,1
8,1
10,0
ne separato mediante centrifugazione ed inviato in un essiccatore-granulatore, operante alla pressione atmosferica e munito di un sistema per il recupero delle condense.
Si ottengono così 32,6 Kg di un prodotto granulare la cui 5 composizione chimica è riportata nella tabella 4, nella quale i valori sono espressi in percento in peso sulla sostanza secca.
TABELLA 4
Ceneri
74,5
Sostanza organica
25,5
Azoto totale
2,0
Azoto ammoniacale tracce
Carbonio organico
12,0
Idrogeno
2,1
Potassio
19,3
Magnesio
1,1
Fosfati
0,38
Il «salino potassico» così ottenuto presenta pertanto un titolo in N:P205:K20:Mg0 pari a 2:0:23:1.
Detto «salino potassico» viene integrato, oltre che con prodotti di sintesi, anche con prodotti apportatori di azoto e car-25 bonio organico, in particolare borlande concentrate da melassa di bietola e farina di sangue, nelle quantità indicate nella tabella 5. Le miscele rese omogenee e preparate in forma granulare o di «pellet» costituiscono esempi di composizioni fertilizzanti se-
Nelle composizioni a), b) e c) che precedono la quantità di
Esempio 2
In un reattore chiuso fornito di agitatore, contenente 250 Kg di borlande di distilleria da melassa di bietola, concentrata al 59% di solidi disciolti, vengono aggiunti 15 Kg di acido solforico concentrato (densità 1,84 Kg/1) e, dopo qualche minuto di agitazione, 33 Kg di etanolo acquoso (densità 0,82 Kg/1).
Dopo circa un'ora di lenta agitazione, il precipitato ottenuto viene separato mediante centrifugazione utilizzando una centrifuga decanter. Il prodotto umido (65,2 Kg al 65% di sostanza secca) viene introdotto in un secondo reattore e miscelato con 32 Kg di etanolo acquoso (densità 0,82 Kg/1).
Dopo alcuni minuti di rapida agitazione, il precipitato vie50
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condo la presente invenzione.
TABELLA 5
a) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni di fondo
4-12-14.
Componenti
Componenti n
p2os k2o
(n:p205:k20)
(%)
(%)
(%)
(%)
«Salino potassico»
62,5
1,25
14,50
(2,0:0:23,2)
Supertriplo
27,5
—
12,10
—
(0:44:0)
Farina di sangue
5,0
0,50
0,04
0,03
(10,0:0,9:0,6)
Urea
5,0
2,30
—
—
(46,0:0:0)
100,0
4,05
12,14
14,53
b) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni di foraggere
7-10-16.
Componenti
Componenti n
p2o5
k2o
(n:p205:k20)
(%)
(%)
w
(%)
«Salino potassico»
72,0
1,44
16,70
(2,0:0:23,2)
Fosfato biammonico
21,8
3,92
10,03
—
(18,0:46,0:0)
Borlande conc.
3,5
0,16
—
0,06
(4,67:0:1,75)
Urea
3,7
1,70
—
—
(46,0:0:0)
100,0
7,22 10,03 16,76
5
660 001
c) Fertilizzante organo-minerale per concimazioni ortive 5-9-18.
Componenti Componenti N P205 K20
(N:P205:K20) (%) (%) (%) (%)
«Salino potassico» 79,0 1,58 — 18,30 (2,0:0:23,2)
Fosfato biammonico 19,5 3,51 8,97 — (18,0:46,0:0)
Borlande conc. 1,5 0,07 — 0,03
(4,67:0:1,75)
100,0 5,16 8,97 18,33
Esempio 3
In un reattore chiuso fornito di agitatore, contenente 247 Kg di borlande di distilleria da melassa di canna da zucchero concentrate al 38% di sodio disciolti, vengono aggiunti 13,5 Kg di acido solforico concentrato (densità 1,84 Kg/1) e, dopo qualche minuto di agitazione, 34 Kg di etanolo acquoso (densità 0,82 Kg/1). Dopo circa un'ora di lenta agitazione il precipitato ottenuto viene separato mediante centrifugazione utilizzando una centrifuga decanter, inviato in un essicatore operante a 80°C sotto vuoto e pesato.
Si ottengono così 33,2 Kg di prodotto che viene sottoposto ad analisi chimica, i cui risultati sono riportati nella tabella 6 nella quale i valori sono espressi in percento in peso sulla sostanza secca.
TABELLA 6
Ceneri 61,40
Sostanza organica 38,60
.Azoto totale 0,52
Azoto ammoniacale tracce
Carbonio organico 13,14
Idrogeno 1,78
Potassio 15,47
Magnesio 0,70
Fosfati 0,63
Il «salino potassico» così ottenuto presenta pertanto un titolo in N:P205:K20:Mg0 pari a 0,5:0,5:18,5:1.
Mediante integrazione di detto «salino potassico», si ottengono formulazioni di fertilizzanti organo-minerali simili a quel-5 le descritte negli esempi 1 e 2 che precedono.
Esempio 4
In un reattore chiuso fornito di agitatore, contenente 253 10 Kg di borlande residue della produzione di acido citrico da melassa di bietola, concentrate al 57% di solidi disciolti, vengono aggiunti 14,5 Kg di acido solforico concentrato (densità 1,84 Kg/I) e, dopo qualche minuto di agitazione, 34 Kg di etanolo acquoso (densità 0,82 Kg/1). Dopo circa un'ora di lenta agita-15 zione, il precipitato così ottenuto viene separato mediante centrifugazione, utilizzando una centrifuga a paniere, inviato in un essiccatore operante a 80°C sotto vuoto e pesato. Si ottengono così 69,6 Kg di prodotto che viene sottoposto ad analisi chimica, i cui risultati sono riportati nella tabella 7, nella quale le 20 percentuali sono espresse in percento in peso sulla sostanza secca.
TABELLA 7
Ceneri
39,20
Sostanza organica
61,80
Azoto totale
4,55
Azoto ammoniacale
0,31
Carbonio organico
24,90
Idrogeno
3,36
Potassio
11,79
Magnesio
0,43
Fosfati
0,46
Il «salino potassico» così ottenuto presenta pertanto un titolo in N:P205:K20:Mg0 pari a 4,5:0,3:14:1.
Mediante integrazione di detto «salino potassico» si ottengono formulazioni di fertilizzanti organo-minerali simili a quelle descritte negli esempi 1 e 2 che precedono.
v
Claims (6)
- 660 001
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto solvente organico è scelto tra alcoli inferiori e chetoni inferiori, e il precipitato separato viene essicato infine.2RIVENDICAZIONI ' 1. Procedimento per la preparazione di una composizione solida di fertilizzante organo-minerale complesso in cui un effluente della fermentazione degli zuccheri viene trattato con acido solforico, in presenza di un solvente organico, così da precipitare un componente solido, che viene separato e mescolato con almeno un composto scelto tra composti organici apportatori di fosforo, composti organici apportatori di azoto, composti organici apportatori di fosforo e azoto, composti inorganici apportatori di fosforo, composti inorganici apportatori di azoto e composti inorganici apportatori di fosforo e azoto, in modo da ottenere una composizione avente un contenuto totale di azoto pari ad almeno 3% in peso, un contenuto di azoto organico pari ad almeno 1,5% in peso, un contenuto di pentossido di fosforo pari ad almeno 4% in peso, un contenuto di ossido di potassio pari ad almeno 5% in peso ed un contenuto di carbonio organico pari ad almeno 8% in peso.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto effluente, avente un contenuto di solidi da 35 a 65% in peso, viene posto a contatto con acido solforico di densità da 1,69 a 1,84 Kg/1, la quantità di soluzione di acido solforico essendo da 1,3 a 1,8 Kg per ogni Kg di ossido di potassio nel effluente.
- 4. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto solvente organico viene utilizzato in una quantità da 10 a 25 parti in volume per ogni 100 parti in volume del effluente.
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto solvente organico è etanolo.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detto composto viene scelto tra urea, nitrati, sali di ammonio, superfosfati, acido fosforico, sali dell'acido fosforico, farina di sangue e effluente concentrati della fermentazione degli zuccheri.
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