ES2202312T3 - Estabilizacion de residuos biologicos. - Google Patents
Estabilizacion de residuos biologicos.Info
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Abstract
METODOS Y COMPOSICIONES QUE CONTIENEN COMPLEJOS POLIFUNCIONALES PARA EL TRATAMIENTO DE BIODESECHOS CUYO TRATAMIENTO SE LLEVA A CABO DE MODO QUE: (A) EVITA QUE LAS SUSTANCIAS NOCIVAS Y TOXICAS SE LIBEREN DEL BIODESECHO Y (B) NEUTRALIZA TALES SUSTANCIAS LIBERADAS DURANTE LA ESTABILIZACION DEL BIODESECHO. SE PUEDE OBTENER UNA REDUCCION DEL VOLUMEN DEL BIODESECHO, LA POTENCIACION DE LA RECUPERACION DE MATERIAL VALIOSOS DEL BIODESECHO Y OTRAS VENTAJAS MEDIANTE LA UTILIZACION DE CONSTITUYENTES APROPIADOS DEL COMPLEJO.
Description
Estabilización de residuos biológicos.
La presente invención se refiere a procedimientos
novedosos para estabilizar residuos biológicos y para el uso de
complejos polifuncionales para llevar a cabo este objetivo.
Estos procedimientos y el uso de complejos se
caracteriza justamente porque simplificará el tratamiento de los
residuos biológicos., haciéndolo seguro, protegiendo y mejorando el
medio ambiente, e incrementando la capacidad de procesamiento y el
potencial y los valores conservados de los residuos biológicos
procesados y los productos finales.
Desechar y tratar efectivamente los residuos
biológicos es un problema cuya dificultad se incrementa.
El abundante espacio de vertedero de ayer es hoy
probablemente el patio trasero de alguien. Los emplazamientos que
quedan hoy están rodeados por el aire y por los espacios de vida y
de trabajo de alguien, y localizados encima del agua potable de
alguien. Cada uno parece que quiere realizar vertidos en el patio
trasero de otro.
La capacidad de la Tierra para absorber y la
habilidad de la civilización para ignorar los residuos detrás de
una defensa más de retórica que de acción están muy cerca de un
fin.
Los axiomas, algunas veces autoservidos, algunas
veces en respuesta histérica, de que "la dilución es la solución
para la polución" y en el otro extremo -"compactación es la
acción de la satisfacción"- son las bases de las técnicas de
manejo de residuos empleadas hasta ahora. Estos enfoques fallan
completamente al tomar en consideración el simple hecho de que el
problema de los residuos no va a desaparecer espontáneamente.
Diluir, compactar, transportar, almacenar, transmutar o distribuir
los residuos en el aire, tierra y agua hasta la saciedad, meramente
prolonga pero hace más cierto el cálculo definitivo.
Una solución ampliamente usada para el problema
de la eliminación de los residuos es la incineración del material
causante del conflicto; otra es el control de la eliminación y/o
tratamiento de los residuos en un digestor, enterramiento higiénico
de basuras, laguna, montón de compost, o mecanismos
relacionados.
La incineración es de valor limitado. El coste
capital del equipamiento requerido para incinerar todos los
residuos generados en un área metropolitana u otro área populosa es
prohibitivo. Se ha presentado como un ejemplo que Los Ángeles
generan 500.000 toneladas de residuos sólidos diariamente. La
incineración es también sólo una solución parcial porque los
sólidos no combustibles deben a menudo reducirse y si no
predisponerlos a la incineración previamente. Además, las emisiones
complejas y nocivas generadas por incineración son difíciles y
caras de controlar; y los sólidos generados en un incinerador (y a
menudo en lavadores de gases apilados de un incinerador) son
residuos que deben ser transportados a un enterramiento de residuos
o a otro emplazamiento de eliminación de basuras y almacenados. La
localización de emplazamientos aceptables para incineradores
-especialmente aquellos deseados para acomodar partes del cuerpo y
quizás otros residuos biológicos enfermos- también es un problema
significativo.
Debido a los problemas anteriores y a otros, los
enterramientos de residuos se emplean más frecuentemente aún para
la eliminación de residuos sólidos. Al igual que la incineración,
este planteamiento no está libre de problemas significativos tales
como la ubicación y la emisión de gases nocivos, incluyendo
compuestos volátiles olorosos e inodoros pero tóxicos
(abreviadamente en inglés, VC). Otros problemas asociados con la
eliminación de residuos sólidos en enterramientos de residuos
incluyen: formación de lixiviados tóxicos, a veces altamente
corrosivos; la pura acumulación del residuo; y el control de
vectores de enfermedad incluyendo insectos, pájaros (las gaviotas
marinas se observan ahora en cantidad en las Grandes Llanuras),
roedores; y otros animales tales como mapaches, coyotes y
similares. También afecta la pérdida de materias primas potenciales
tales como vegetales y otros nutrientes encontrados en muchos
residuos biológicos.
Los problemas del carácter discutido
anteriormente en este documento son también relativos a muchas
otras operaciones de generación y procesamiento de residuos
-procesos de compostaje, digestores y lagunas de aguas residuales,
hospitales, tanques sépticos, lotes de comida, mataderos, rebaños
de animales lecheros y grupos de aves de corral por nombrar unos
pocos.
Estos problemas también existen en la recogida,
almacenaje y movimiento de los residuos biológicos de un punto a
otro. Los efluvios bioquímicos, las bolsas de basura contaminadas
bacteriológicamente, las latas, y los contenedores de desechos; y
los igualmente miasmáticos camiones de la basura, barcazas de
transporte, líneas de alcantarillado y otras formas de transporte de
residuos que predominan; y los lixiviados tóxicos y corrosivos
están comúnmente presentes.
Los mismos problemas existen en el hogar, en las
instituciones y en otros sitios. Los compuestos volátiles
desagradables y tóxicos desarrollados de los residuos biológicos
los cuales están a menudo contaminados con microorganismos causantes
de enfermedades se encuentran a bordo de aviones, de buses, de
trenes y barcos, en hospitales, asilos, restaurantes, cuartos de
baño domésticos, cocinas y patios. En el hogar y en otros sitios,
las alfombras y otro mobiliario sucio por residuos biológicos tales
como vómito, heces animales, alimentos echados a perder y orina
también representan un problema, especialmente desde el punto de
vista de los compuestos volátiles orgánicos e inorgánicos nocivos y
tóxicos que emiten.
Medidas extremas y caras, y aún sólo parcialmente
efectivas, están todas actualmente disponibles para tratar los VC y
los problemas potenciales de enfermedad descritos anteriormente en
este documento. Por ejemplo, las regulaciones gubernamentales
requieren comúnmente que el emplazamiento activo en un enterramiento
de residuos esté cubierto con seis o más pulgadas de suciedad
después de cada día de operaciones para encerrar a los volátiles y
para formar una barrera física la cual aísle a los vectores de
enfermedades de los residuos contaminados. El siguiente día de
trabajo se retira tanto como es posible de esta suciedad, se añaden
más residuos, y el proceso se repite.
Cubrir una superficie irregular de residuos
biológicos y basura con una capa de la profundidad requerida puede
estar más allá de la capacidad de incluso un operador de equipo
pesado concienciado, especialmente bajo condiciones adversas donde
sólo una arcilla pegajosa o un suelo helado puede ser todo lo que
está disponible. Este planteamiento no puede emplearse donde es más
necesario -durante las primeras horas de luz diurna y de trabajo.
Además, tiene la desventaja de rellenar los enterramientos de
basura con suciedad en lugar de residuos. Los vertederos de
enterramientos son caros, y comunidades, si no naciones enteras,
salen corriendo de emplazamientos a los cuales sus productos de
desecho pueden transportarse razonablemente.
Otros recubrimientos -lonas alquitradas y redes-
se emplean ocasionalmente en vez de suciedad. Caros, inconvenientes
y mugrientos de reutilizar continuamente, estos recubrimientos
resultan difíciles de desenrollar y enrollar cada día. No duran
mucho, sólo son algo efectivos y son más una indicación de lo serio
del problema que una solución a él. Al igual que el recubrimiento
de suciedad, la red o lona no ofrece protección contra o
neutralización de los VC y vectores de la enfermedad durante las
horas de trabajo. Las redes o lonas también pueden llegar a ser
contaminadas con líquidos sépticos en el residuo biológico o
generados por descomposición del residuo biológico. Las redes
simplemente añaden otro emplazamiento atractivo para las plagas y
los vectores de enfermedad. Además, los trabajadores requeridos
para manejar las redes y lonas sépticas están en riesgo mientras
que el coste de la eliminación de basuras por enterramiento se
incrementa. Finalmente, las redes y lonas, como la suciedad, llegan
a ser un residuo adicional de la carga a eliminar cuando deben
absorberse definitivamente en el vertedero de enterramiento de
residuos.
Los lixiviados plantean un problema ambiental muy
significativo. Se hace publicidad prevalente y amplia de la
contaminación de las aguas estancadas y corrientes cercanas, lagos
y otros reservorios de agua con lixiviados de los vertederos de
enterramiento.
En vertederos de enterramiento más nuevos, el
planteamiento de resolver el problema de los lixiviados ha sido
situar un forro polimérico impermeable, en una base o depresión en
el emplazamiento activo y verter el residuo sobre el forro. Los
lixiviados se desaguan del forro en albercas o estanques adyacentes
al enterramiento de residuos. Estos líquidos son en extremo nocivos
y tóxicos, un resultado de la mayoría de los procesos anaeróbicos
dominantes en un espacio. Los lixiviados recogidos en la mayoría de
las circunstancias simplemente se sacan del vertedero de
enterramiento y se incineran.
Comúnmente asociados con estos lixiviados dañinos
están también compuestos orgánicos volátiles deletéreos (VCs) y
gases emitidos y vapores inorgánicos igualmente ofensivos. Los
perfiles de los VCs asociados comúnmente con los lixiviados son muy
complejos, pero muchos son nocivos y tóxicos, los el sulfuro y el
nitrógeno gaseosos están invariablemente presentes. Los lixiviados
recogidos en albercas o estanques del vertedero de enterramiento
son de acuerdo con esto una fuente principal de contaminación
atmosférica.
Las estaciones depuradoras de tratamiento de
aguas residuales y otras plantas de procesamiento de residuos usan
contenedores de lixiviado más permanentes tales como cuencas de
aguas residuales de hormigón y células de flotación de aire
disuelto; los planteamientos no son prácticos para vertederos de
enterramiento u otros emplazamientos tales como lagunas agrícolas.
El transporte y la incineración de los lixiviados es caro y sirve
meramente para concentrar los elementos nocivos en productos de
oxidación más sutiles pero no menos mortales diseminados sin
tratamiento en la atmósfera.
En muchas circunstancias, las bolsas de plástico
con ataduras de giro, los recipientes con tapas herméticas
apropiadas y similares se emplean para contener desechos, gases
expelidos y líquidos exudados, y para proteger los residuos
biológicos de plagas e insectos y otros vectores de la enfermedad
con varios grados de éxito. La bolsa y los otros recipientes sólo
llegan a ser una parte de y no resuelven el problema de la
eliminación de residuos porque el contenedor no reduce la cantidad
de residuo sólido o líquido o de gases expelidos, solamente
almacenan estos materiales hasta que el precinto o la barrera se
rompe en la recogida, manejo, eliminación de residuos y otros
procesamientos del residuo. Además, la rotura del residuo
almacenado por procesos anaeróbicos puede a menudo desarrollarse
rápidamente en el ambiente de bajo oxígeno de un recipiente de
almacenaje de residuos. Está generalmente aceptado que los procesos
anaeróbicos generan más subproductos nocivos y tóxicos de lo que lo
hacen los procesos aeróbicos. Por ello, en algún grado, el problema
de la eliminación del residuo sólido es en última instancia
empeorado por el uso de contenedores de almacenamiento. El
aislamiento del residuo biológico es importante para su
manipulación y transporte a un emplazamiento de eliminación de
residuos, pero no resuelve, sólo incrementa, los problemas con que
nos encontramos en el emplazamiento de eliminación de los
residuos.
Los residuos biológicos son recogidos y
trasladados desde el pinto de recogida a las estaciones de
recogida, después al emplazamiento de tratamiento y/o eliminación
en o a través de diversos receptáculos como retretes, conductos de
aguas residuales, las bolsas de plástico tratadas anteriormente en
este documento y cubos de basura, y camiones de la basura, por
nombrar sólo unos pocos. Los recipientes no desechables de recogida
y traslado de residuos incluyen retretes, cuñas, cubos de la basura,
contenedores y similares pueden lavarse para eliminar los
materiales residuales, un procedimiento el cual minimiza
inherentemente la dispersión de esos materiales a través del
ambiente. Frecuentemente se emplean para limpiar soluciones acuosas
de tensioactivos comerciales. Si se hace propiamente, este
planteamiento es efectivo. Sin embargo, esto tiene la desventaja de
generar agua cargada de residuos, la cual encierra en sí misma un
problema de significativo de eliminación de residuos. Además, en la
recogida, almacenaje y transporte de residuos biológicos el
planteamiento común es manejar los residuos sólidos y los
lixiviados líquidos juntos. Escapes, vertidos, y contaminación del
material móvil son obvios e importantes inconvenientes de este
enfoque.
Aparte de aquello que se ha discutido
anteriormente en este documento, la eliminación de los residuos
biológicos tiene asociado además el problema de controlar los
olores ofensivos emitidos de los residuos que experimentan una
variedad de reacciones químicas. Los complejos que comúnmente, pero
inadecuadamente describimos como desodorantes y usualmente constan
de compuestos orgánicos volátiles se han usado en intentos de
competir con los volátiles ubicuos, nocivos y tóxicos emitidos por
los residuos orgánicos. Los pulverizadores de tocado, así llamados
desodorantes, están ampliamente disponibles. Y, en algunos
vertederos de enterramiento, el recubrimiento del emplazamiento
activo con una red al cierre de cada día de trabajo puede seguirse
de la aplicación de un complejo aromático para mediar los efectos
olfativos de los compuestos volátiles malolientes.
El uso de los así llamados desodorantes para los
propósitos que acabamos de describir es en el mejor de los casos de
una efectividad sólo limitada. Los desodorantes no neutralizan los
compuestos volátiles inodoros pero nocivos asociados comúnmente con
los malos olores, y tratan el problema del mal olor sólo a través
del cuestionable fenómeno de enmascarar el olor ofensivo con uno
más aceptable. Los desodorantes son caros, tienden a tener una
efectividad muy limitada, si tienen alguna real, y actualmente
contribuyen al problema añadiendo compuestos volátiles adicionales a
aquellos que ya existen en el área del problema.
Muchos residuos biológicos contienen
concentraciones significativas de constituyentes con valores
significativos de nitrógeno, azufre y otros nutrientes. Estos
constituyentes que tienen potencialmente mucho valor económico son
rutinariamente perdidos por los residuos biológicos porque no hay un
procedimiento práctico para prevenir la pérdida de estos valores
por volatilización.
En lugar de eso, los esfuerzos se ha limitado a
recobrar productos con valores nutricionales y otros de los
componentes no volátiles de los residuos biológicos. Entre las
técnicas tradicionales y los sistemas empleados para tratar y
recobrar tales productos están las digestiones por estaciones
depuradoras de aguas residuales; la disolución de las células de
flotación de aire para alimentación y otros procesos de los
residuos; secado de la fermentación mediante productos, cereales, y
microorganismos usados; secado por aspersión de suero, secado u
homogenización de estiércol y pescado en fertilizantes, extensión
de residuos del ganado para el campo agrícola; recuperación de las
pulpas de las industrias procesadoras del papel, los vegetales y la
fruta; la fabricación de los productos tales como partículas de
madera de tablero y desechos y partículas de plantas; materia
orgánica en descomposición transformada y hecha fertilizante.
Uno de los constituyentes más valiosos de muchos
residuos biológicos es el agua en la cual se transportan los
residuos biológicos sólidos. El agua está en reservas muy pequeñas
en muchas regiones del mundo y es cara. Actualmente, no hay
procedimientos viables para recobrar y reciclar este agua,. incluso
para usos secundarios (no consumición) tales como el lavado; la
irrigación y la actividad de calderas, condensadores y torres de
refrigeración. Obviamente la falta de la eliminación de residuos es
una técnica de recuperación que puede ser de considerable valor
económico y de otros valores para presionar con dureza y
proporcionar agua a las pequeñas industrias y a los
agricultores.
Con la excepción de la transformación, los
procesos para recobrar bienes de los residuos biológicos se diseñan
esencialmente para controlar, manejar, y desechar los residuos
biológicos al menor coste posible. El valor de los productos
actualmente recuperados es muy pequeño comparado con el producto
potencial. Los procesos de recuperación no hacen nada para proteger
los residuos biológicos antes o durante el procesamiento; y
aceleran la evolución de los procesos volátiles, productos que se
producen sólo después de que la mayoría del daño a cualquier
producto potencial original y al ambiente se ha hecho.
La fabricación de compost es típica de los
procedimiento de recuperación de uso generalizado. La fabricación
de compost tiene la desventaja de que es un procedimiento largo
-lleva meses o un año o más- y debe de encontrarse espacio para el
montón de compost por ese prolongado periodo de tiempo. Además, los
gases "vomitados" cuando el compost se remueve para
proporcionarle aireación adecuada contienen muchos de los bienes
nutrientes en la descomposición de los materiales orgánicos. El
compost resultante es un humus más o menos inerte, con pocos
constituyentes beneficiosos, si hay alguno. Otros valores
potenciales se pierden con los lixiviados formados y llevados por
delante durante el proceso de compostaje.
El rociado en usos agrícolas de los residuos del
ganado es un ejemplo de otro procedimiento tradicional de
recuperación de residuos biológicos. Pensado para ser beneficioso,
este procedimiento incrementa actualmente la polución, mientras que
reduce los valores nutricionales potencialmente disponibles a partir
de los residuos biológicos. Típicamente, los residuos de la
ganadería lechera de la limpieza y el lavado de los establos de
ordeño se recogen en un estanque o laguna. Los residuos biológicos
están cargados de microorganismos valiosos biológicamente activos,
enzimas y otros factores digestivos y parcialmente digestivos o
nutrientes no gastados los cuales se descomponen según se mantienen
en el área de contención. Dependiendo de las condiciones en este
emplazamiento, una multitudes genera una multitud de gases emitidos
y líquidos tóxicos y nocivos. Materiales económicamente importantes
se van en estos gases emitidos y exudados. Estos incluyen bienes
muy necesarios como nutrientes de plantas -nitrógeno y azufre.
La subsiguiente presión alta de dispersión obliga
a almacenar los gases fuera de la mezcla, liberando los valores
restantes en el aire como contaminantes. El residuo agotado que
llega al suelo y la vegetación tiene poco valor, si es que tienen
alguno. Estas inmensas pérdidas para el suelo y la flora deben
maquillarse con fertilizantes y nutrientes sintéticos, lo que
representa una asombrosa y completamente evitable pérdida económica.
La extensión agrícola de los residuos del ganado es también muy
derrochadora de agua. La relación entre la concentración de agua y
sólidos en los residuos generados en el lavado de pesebres,
establos y similares es del orden de 95% de agua frente a 5% de
sólidos.
Los aditivos normales, tales como
"polímeros" (propiamente aglomerados) al agua de lavado no es
la solución. Los aditivos usados para aumentar la concentración,
compactación por deshidratación y separación del agua que soporta
los residuos animales de la misma manera que las aguas residuales
de otras industrias da como resultado o bien separaciones de
calidad pobre o bien alteraciones en el carácter de muchos
constituyentes del residuo de potencialmente útiles a tóxicos.
En resumen, actualmente hay falta de cualquier
técnica o productos para tratamiento de residuos biológicos en lo
referente a: inmovilizar, neutralizar o prevenir la formación de
compuestos volátiles y lixiviados nocivos, tóxicos e incluso
explosivos; compactar más efectivamente los residuos biológicos y
de este modo hacer un uso más efectivo de los sistemas y
emplazamientos de procesamiento de residuos; mejorar la retención y
la recuperación de potenciales bienes económicos; proporcionar
procedimientos prácticos para el control de insectos, plagas y
vectores de enfermedades.; recuperar significativamente bienes
inherentes en forma de productos tradicionales o nuevos mejorados,o
mejorar el control de la polución en la recogida, el tratamiento, el
transporte y la disposición de los residuos biológicos.
El documento
US-A-3.989.498 describe una
composición desodorante que incluye como componentes esenciales
ácido acético glacial, amialcohol y compoenentes opcionales, tales
como 2,3-butadiona, ácido sulfúrico, benzaldehído y
sulfato de cobre.
Ahora, se han inventado y se discuten aquí
ciertos nuevos y novedosos procedimientos y usos de materiales para
estabilizar residuos biológicos que están libres de las desventajas
discutidas anteriormente en este documento, de los procedimientos y
productos hasta ahora disponibles para este propósito, como se
definen en las reivindicaciones.
Hablando en general, las técnicas de
estabilización del residuo biológico discutidas en este documento
implican la aplicación de un complejo de tratamiento polifuncional
del residuo biológico (abreviadamente en inglés PBTC) a un residuo
biológico: reemplazar los tensioactivos tradicionales de un modo
que proporcione también estabilización del residuo biológico,
liberación retardada de contaminantes y neutralización de los
contaminantes liberados; neutralizar sustancias ofensivas liberadas
del residuo biológico en forma de exudados y VC y otros gases
emitidos desagradables; inhibir la liberación de tales sustancias
mediante secuestración, formación de complejos, y otros mecanismos;
secuestrar y de este modo conservar los materiales de valor
inherentes; aumentar el valor potencial de los componentes del
residuo biológico, acortar los tiempos de tratamiento de los
residuos biológicos, reducir la nocividad de los sistemas presentes
de manipulación, transporte y procesamiento permitiéndoles operar
más efectivamente y de forma más segura con sólo alteraciones
mínimas; mejorar las condiciones de trabajo; reducir la atracción
proporcionando así un control mejorado de plagas y vectores de
enfermedades; y facilitar la deshidratación y concentración de
residuos biológicos y de este modo conservar el espacio disponible
en los escasos y caros emplazamientos de eliminación de
residuos.
Los principales de los constituyentes principales
de un PBTC son todos polifuncionales. Estos constituyentes son:
un agente o sustancia sinérgica de tratamiento
activo de superficie (abreviadamente en inglés TA/S) y una fuente
de metal oligodinámica (abreviadamente en inglés OMS), y un
reactivo/fotosensibilizador (adehido) (abreviadamente en inglés
SR/P) sinergizable que estabiliza el residuo biológico y neutraliza
el vapor, como se define en las reivindicaciones.
Los designadores de los constituyentes
principales precedentes identificaron las que serán comúnmente las
funciones más importantes de esos constituyentes. Este planteamiento
se ha adoptado por razón de la brevedad y la concisión pero no
desea implicar que aquellas que se han expresado son las únicas
capacidades que tienen los constituyentes principales. Otras
funciones al mismo tiempo igualmente importantes de esos
constituyentes principales se discuten más adelante en este
documento.
Un PBTC en su forma más simple es una combinación
sinérgica de componentes tensioactivos, metálicos y aldehídos tal
como se define en las reivindicaciones. Un simple PBTC, por lo
tanto, se parece superficialmente a un jabón metálico. Las
diferencias en características y función son, sin embargo,
grandemente diferentes. El alto grado de interacción con residuos
biológicos de los PBTC puede no anticiparse bajo ninguna
circunstancia a partir de un conocimiento de la funcionalidad y
características de los jabones metálicos, los cuales en la
actualidad enteramente no se relacionan para nada en cualquier
aspecto.
Los constituyentes TA/S están incluidos en al
menos un componente tensioactivo. Las OMS pueden proporcionarse en
forma elemental o combinada. En muchos casos, un compuesto
metalhalógeno demostrará lo mas ventajoso. El SR/P es un
aldehído.
Una vez su asignación de funciones preliminares
se ha llevado a cabo, uno o más de estos componentes del PBTC en
forma de reacción o en exceso puede presentar funciones adicionales
y así proporcionar beneficios añadidos -por ejemplo, mediante la
dirección de la liberación de complejos nutrientes los cuales, si se
liberaron demasiado rápidamente o fácilmente del residuo biológico
mejorado o estabilizado, debieron por otro lado producir
contaminación no deseada o daño y quitar valor a de un uso final
valorable del residuo biológico procesado.
La selección de los componentes para un PBTC
particular depende del residuo biológico a tratar y de los
objetivos específicos del tratamiento.
Una consideración inicial en la selección del
TA/S es su compatibilidad e incompatibilidad con un residuo
biológico sustrato dado. Otro requisito es que el TA/S puede
proporcionar y/o facilitar funciones necesarias entre PBTC y el
residuo biológico tales como: buen contacto PBTC/sustrato, poder
limpiador, solubilidad, capacidad de absorción, humidificación,
difusión, reacciones vapor a vapor, interacciones entre proteínas y
lípidos, deshidratación, conservación de los valores potenciales,
compactación, y las muchas otras posibles funciones facilitadoras
las cuales hacen posible de manera eficiente la neutralización y la
estabilización de los residuos biológicos.
Una segunda consideración primaria en la
selección de un TA/S es su habilidad para maximizar la efectividad
del complejo de tratamiento de desechos biológicos. La siguiente
consideración es la maximización de la retención de valores y el
incremento en el residuo biológico de materiales producidos
mediante la interacción del PBTC con él, y la adición de ese
complejo al PBTC. Finalmente, la selección de un TA/S sería relativo
a la máxima estabilidad del residuo biológico en términos de
producción de productos tratados o de toxicidad y nocividad
reducidas.
Los tensioactivos aniónicos, catiónicos, no
iónicos y anfóteros (híbridos) y las combinaciones sensatas de
tales tensioactivos pueden emplearse todos, dependiendo de factores
tales como las características del residuo biológico que se esté
tratando, los objetivos de aplicaciones específicas del tratamiento
y el destino último del complejo o sistema de tratamiento. Para
proporcionar un sinergismo máximo con otros componentes del
sistema, los tensioactivos pueden elegirse para proporcionar un alto
grado de reactividad y proporcionarse en exceso al residuo
biológico sustrato de tal forma que, durante todo el proceso de
estabilización del residuo biológico, el TA/S será un reactivo
principal y aún proporcionará concentraciones facilitantes para
otros componentes PBTC/interacciones sustrato.
El metal oligodinámico -aluminio, cobre combinado
con ión circonio, cinc, magnesio, manganeso, plata, o cobre
combinado con aluminio- se escoge por su capacidad para
interaccionar de muchas maneras con un amplio rango de materiales
en el residuo biológico. El metal puede actuar, por ejemplo, como un
catalista, un ácido de Lewis, un ácido de Brönsted, un aceptor de
iones, un formador de reacciones de adición, un ligando, un agente
de entrecruzamiento o un electrófilo y, en algunos casos, como un
bioesterilizante, como parte de un producto complejo proteico de
inclusión o un absorbente. En la mayoría de las aplicaciones de
PBTC, tal como el tratamiento de los componentes del ácido
carboxílico de las aguas residuales, por ejemplo, se prefiere que la
fuente de metal o haluro metálico sea una que proporcione un
electrolito fuerte en el tratamiento del residuo biológico.
A este respecto, las OMS pueden también escogerse
por su habilidad para cooperar sinérgicamente con los TA/S en el
proceso de tratamiento del residuo biológico. Por ejemplo, donde el
sustrato es alto en N o S, alto en agua, bajo en sólidos y de pH
alto la combinación de un TA/S catiónico tamponador de pH, y un
metal, tal como cobre reducido resulta en una pluralidad de
interacciones inmediatas las cuales causan una dramática
neutralización o estabilización del sustrato.
La capacidad aniónica o donadora y catiónica o
aceptora de un TA/S puede gastarse en formar complejos de
coordinación en conjunto con fuentes de constituyentes metales
oligodinámicos, dejando al TA/S incapaz para cumplir importantes
funciones sinérgicas tales como dispersión, poder limpiador,
solubilidad, capacidad de absorción y humidificación de los ligandos
sustrato. Para asegurarse contra esta posibilidad, uno o más
tensioactivos de carácter no iónico e incluso anfótero pueden
añadirse al complejo.
La adición de un segundo sistema tensioactivo
compatible con un PBTC puede así incrementar de manera dramática
las interacciones entre el PBTC y un residuo orgánico mediante
eliminación o reducción de las incompatibilidades las cuales
interfieren con esas reacciones. Esto también es cierto para los
volátiles desarrollados de los residuos biológicos sustratos si uno
o más de los componentes de PBTC son interactivos vapor a vapor o
proporcionan un mecanismo de absorción o condensación para atrapar
los volátiles desarrollados y proporcionar un contacto más íntimo y
un tiempo de reacción adicional. Los PBTC pueden actuar en la
interfase del sustrato para interceptar volátiles y para arrestar o
retardar la formación de volátiles. Estas reacciones pueden
simplemente parar las interferencias de la descomposición mediante:
entrecruzar proteínas y productos de la descomposición de
proteínas, minimizar o eliminar enzimas de los mecanismos venenosos
de la descomposición o producir complejos más duraderos mediante la
formación de adiciones o complejos de coordinación los cuales
interrumpen el ciclo anabólico en curso.
En las solicitudes que involucran residuos
biológicos sustratos que contienen proteínas y productos de la
descomposición de proteínas, tales como péptidos y aminas, el cobre
es a menudo el metal oligodinámico preferido. El cobre ha demostrado
una capacidad remarcable para formar un enlace a pH 7 con un
nitrógeno peptídico. El Cu (y el Fe) también catalizan
simultáneamente e indiscriminadamente tanto oxidación como
hidrólisis. En su forma elemental el cobre es la mejor selección
para la aplicación más amplia. Sin embargo, mientras puede
interaccionar con una amplia variedad de sustratos residuos
biológicos, los productos de la interacción son sólo de estabilidad
moderada. Para asegurar un mayor intervalo de acción y grado de
estabilidad, pueden emplearse el cobre cúprico (o aluminio o ión
férrico) y los compuestos relacionados.
También, si es deseable un grado más amplio de
interacción mediante mecanismos tales como catálisis, coordinación
de composición, floculación, precipitación, compactación y procesos
relacionados que tienen lugar entre el sistema PBTC y los residuos
biológicos sólidos pueden añadirse metales oligodinámicos
adicionales tales como aluminio, plata, cinc, magnesio, manganeso,
circonio y hierro o fuentes de esos metales. Tales adiciones
pueden resultar en una agregación de sólidos y en reducciones
dramáticas en las emisiones volátiles igual que en funciones
adicionales tales como aglomeración, hidrólisis y
deshidratación.
Los compuestos de calcio tales como cloruro de
calcio y carbonato de calcio no muestran ninguna propiedad
oligodinámica de importancia. Sin embargo, pueden usarse
ventajosamente a menudo como un "soborno" y en el
acondicionamiento humectante de los residuos biológicos.
El tercer constituyente principal de PBTC -el
SR/P- se selecciona por sus capacidades de estabilización de los
residuos biológicos y su habilidad para neutralizas VC mediante
fases de reacción de vapor. En muchos casos, el constituyente
también se selecciona por su habilidad para sensibilizar y promover
la actividad del complejo mediante radiación ultravioleta en una
manera que hace al complejo significativamente más efectivo -en un
caso típico en un orden de magnitud o más.
El benzaldehído muestra actividad
fotosensibilizada de un carácter útil en tratamiento de residuos
biológicos, en la presencia de cobre y otros iones metálicos. En
cualquier evento, la fotosensibilidad mejoraba los tratamientos de
biomasa mediante mecanismos que incluían una estabilización más
efectiva de los componentes de la biomasa; proporcionar separaciones
sólidos/líquidos más rápidas y efectivas en presencia de luz
ambiental y reducciones de vapor más rápidas y efectivas que
requieren menos PBTC y hacer combinaciones ligeramente efectivas
con plata y otros iones OMS considerablemente más efectivos que de
lo contrario.
En algunos casos el metal contribuye a la
fotosensibilidad, pero en otros meramente tiene una actividad
incrementada por un adyuvante de fotosensibilización el cual hace
al complejo más efectivo. La efectividad de los complejos
fotosensibles PBTC contra los componentes de los residuos de la
biomasa puede ser un resultado de la fotólisis (descomposición
fotoquímica); la polimerización fotoinducida, la oxidación e
ionizaciones y fluorescencia y fosforescencia. Los radicales libres
están probablemente implicados, estos actúan como iniciadores o
intermediarios en la oxidación, fotólisis y polimerización.
Los compuestos SR/P los cuales se conocen por
contribuir a mejorar la efectividad oligodinámica o en conjunción
con otros constituyentes hacer PBTC más efectivos, incluyendo
aldehídos tales como benzaldehído, y mezclas de aldehídos. Los SR/P
también participan en combinación con otros componentes de PBTC en
interacciones que incluyen oxidación, reducción, adición,
polimerización, destrucción de organismos vivos, recaracterización
del olor e interacciones vapor a vapor con constituyentes volátiles
de residuos biológicos. Una ventaja principal del componente SR/P es
su habilidad en conjunción con otros componentes para prevenir la
formación de, neutralizar, o de lo contrario hacer menos dañinos
los volátiles intersticiales y fugitivos emitidos por el residuo
biológico.
La combinación de los tres constituyentes
principales de PBTC -un TA/S, precursor o fuente de TA/S; una OMS la
cual ventajosamente puede ser a menudo un compuesto metalhalógeno o
un complejo el cual es una fuente de un ácido de Lewis de tipo a o
tipo b y un SR/P con capacidades de fotosensibilización, proporciona
efectos sinérgicos.
Hay residuos biológicos los cuales incluyen
formas estables de materia nociva y tóxica, usualmente la materia
original algo o la mayoría de un residuo biológico dado. Tales
materiales estables incluyen hidrocarburos complejos saturados e
insaturados de origen biológico o resultantes de mezclado de
residuos tales como hidrocarburos aromáticos o parafínicos y
compuestos heterocíclicos y similares que incluyen resinas
naturales, alquitranes y petróleo, y disolventes tales como
bencenos, toluenos, terpenos, terpenoides y similares. Cuando estas
clases de sustrato más resistentes a tratamiento se encuentran en
un residuo biológico, la adición de una cuarta clase de componente
-un aumentador metalhalógeno de la OMS u otra fuente de halógeno-
proporciona una más completa estabilización del residuo
biológico.
Así, ambos sistemas de tres y cuatro componentes
pueden incluir ventajosamente una fuente de halógenos -un haluro de
un metal oligodinámico como se define en las reivindicaciones en el
caso de un sistema de tres componentes y un aumentador halógeno el
cual puede o no incluir un metal oligodinámico si un cuarto
componente del complejo se selecciona, aunque se prefiere un
aumentador metalhalógeno que contenga un metal oligodinámico.
Hay ejemplos donde un residuo biológico en
particular es alto en enlaces de cobre, y puede no ser práctico
proporcionar un componente PBTC para reactivar ese cobre como un
constituyente "activo" de un PBTC y consecuentemente ser
inapropiado usar más cobre como un componente oligodinámico.
Aluminio, hierro, circonio, plata y particularmente cinc, solos o
en combinación, pueden ser sustitutos en esta capacidad. Otro
ejemplo, que requiere cobre más otro metal, es aquel donde el cobre
ha sido o es probable que sea consumido en el procedimiento de
tratamiento, y no hay exceso.
En muchas aplicaciones de la invención, la
descomposición de un residuo biológico se habrá desarrollado hasta
un grado en que las emisiones de volátiles son ya sustanciales, y
las concentraciones suplementarias en los PBTC de los reactivos
correctivos vapor a vapor se requieren en la respuesta
compensatoria. En otros casos, sólo las fuentes inherentes de
emisión en el residuo biológico necesitan ser tratadas. Allí, el
SR/P puede suplementarse para ayudar en la neutralización vapor a
vapor de los volátiles almacenados intersticialmente, pero el SR/P
es un constituyente importante y necesita: (1) estar disponible y
participar en la formación de complejos sinérgicos de la OMS e
interaccionar con la OMS y los complejos de ella formados en la
polimerización y entrecruzamiento de las proteínas y otros
constituyentes en sustratos de residuos biológicos; (2) interacción
en la fase vapor con volátiles de los residuos biológicos; y (3)
proporcionar alguna recaracterización del olor a los residuos
biológicos sustrato. En estas circunstancias, es preferible
proporcionar un PBTC con un quinto ingrediente principal -un ácido
volátil o una fuente de ión amonio que refuerza las interacciones
vapor a vapor, y la prohibición o restricción contra las emisiones
de volátiles nocivos y tóxicos. El ácido volátil, fuente de ión
amonio o complejos de los mismos también puede usarse en lugar de la
fuente de ión halógeno si la última no es necesaria para tratar
componentes anómalos en un residuo biológico particular. Habrá
ocasiones, sin embargo, donde podrán requerirse tanto un halógeno y
un ácido volátil como una fuente de ión amonio.
Puede usarse casi cualquier ácido volátil
compatible, complejo ácido volátil o fuente amoniacal de iones. Los
ácidos volátiles preferidos son el clorhídrico y el acético, los
tensioactivos basados en sales de esos ácidos o del ácido sulfúrico,
y la fuente de amonio preferida es el hidróxido de amonio (o agua
de amoniaco). La fuente amoniacal de iones puede proporcionarse
alternativamente mediante un TA/S tal como cloruro de benzalconio o
un tensioactivo que contiene sal de amonio. Una alternativa al ácido
es un tensioactivo basado en una sal ácida.
En sistemas con dos, tres, cuatro e incluso cinco
componentes principales, todos los constituyentes PBTC operan
sinergísticamente; y el PBTC inesperadamente y no
característicamente funciona, cuando interacciona con residuos
biológicos, como si contuviera un número y una concentración mucho
mayores de constituyentes distintos, incluyendo:
Volátiles | Sólidos | Líquidos | |
un agente humectante, | \surd | \surd | \surd |
un secuestrante, | \surd | \surd | |
un agente limpiador | \surd | \surd | \surd |
un adyuvante de penetración, | \surd | \surd | \surd |
un dispersante, | \surd | \surd | |
un antagonista iónico, | \surd | \surd | |
un caracterizador y/o | |||
recaracterizador de olor, | \surd | \surd | \surd |
un componente polar de | |||
reacción, | \surd | \surd | |
un agente de unión/ligando | |||
aceptor, donador, de nitrógeno, | |||
azufre, | \surd | \surd | \surd |
un agente de unión a ácidos | |||
carboxílicos (COOH), | \surd | \surd | \surd |
un agente acomplejador y | |||
fijador de proteínas u productos | |||
de descomposición de proteínas, | \surd | \surd | \surd |
un agente reductor, | \surd | \surd | \surd |
un agente coadyuvante de | |||
polimerización y | |||
entrecruzamiento/OMS, | \surd | ||
un catalizador de promoción de | |||
neutralización de residuos | |||
biológicos, | \surd | \surd | \surd |
un fijador de nitrógeno, | \surd | \surd | \surd |
un fijador de azufre, | \surd | \surd | \surd |
un reactivo ácido graso, | \surd | \surd | \surd |
(Continuación)
Volátiles | Sólidos | Líquidos | |
un agente deshidratante, | \surd | \surd | \surd |
un coadyuvante de compactación, | \surd | \surd | |
un coadyuvante de precipitación, | \surd | \surd | |
un coadyuvante de floculación, | \surd | ||
un coadyuvante de agregación, | \surd | ||
un tampón, | \surd | \surd | \surd |
un coadyuvante de sorción, | \surd | ||
un coadyuvante de solubilización, | \surd | \surd | |
un micronutriente/un reactivo | |||
vapor a sólido, vapor a líquido y | |||
vapor a vapor, | \surd | \surd | \surd |
un reactivo hidrocarburo, | \surd | \surd | \surd |
unreactivo terpeno o | |||
sesquiterpeno. | \surd | \surd | \surd |
Aparte de eso, a menudo también pueden
incorporarse ventajosamente en un PBTC, o derivarse del PBTC en el
transcurso del tratamiento de residuos biológicos, constituyentes
secundarios. Una lista de constituyentes secundarios útiles incluye
(lo que no significa que sea exhaustiva):
un humectante,
un agente caracterizador de olor,
un agente recaracterizador de olor,
un antioxidante,
un repelente de insectos y/o otros animales,
un purificador,
un microorganismo de fermentación u otros
microorganismos digestivos,
una fuente de oxígeno,
un esterilizante,
un biocida,
un bioestabilizador,
un quelante,
un clatrato (compuesto de inclusión),
una enzima y/o otro catalizador,
una tinción indicadora,
una tinción marcadora,
un agente de gelificación,
un agente de espumación,
un corrector del suelo,
un formador de capas barrera,
una cubierta celulósica interactuante o un
formador de película contenedora,
elementos para efectuar una liberación controlada
de componentes seleccionados del PBTC.
Cualquier producto que requiera componentes
diferentes para las distintas funciones identificadas anteriormente
en este documento de los constituyentes principales en el PBTC o
incluso muchos ingredientes principales como estos, se le daja sólo
con constituyentes opcionales, no sería práctico. Una ventaja muy
importante de los nuevos sistemas PBTC descritos en este documento
es que típicamente tienen sólo unos pocos componentes, aún con un
mínimo pueden tener todas las funciones primarias (y las funciones
opcionales adicionales) identificadas anteriormente en este
documento cuando se emplearon para tratar sistemas complejos de
residuos biológicos tales como residuos orgánicos, residuos de
hospitales, enterramientos de residuos, residuos del procesamiento
de la carne y el pescado, aves para alimentación y sus residuos,
parterres de hongos y lixiviados o sistemas mucho menos complejos
tales como compost, residuos fecales del ganado, aguas residuales,
lagunas de procesamiento de comida y otros residuos orgánicos y
similares. Aunque sólo muy pocos componentes son absolutamente
esenciales, el número actual de constituyentes en un PBTC diseñado
para una aplicación particular específica puede variar, dependiendo
de parámetros tales como la naturaleza del residuo biológico que se
trata, la manera en la cual está aplicándose, y el objetivo del
tratamiento en una aplicación particular.
La composición de un PBTC apropiado para el
tratamiento de un residuo biológico dado puede determinarse
mediante análisis del sustrato básico a tratarse, revisión de los
parámetros de los procesos, determinación de los efectos deseados e
identificación de los productos finales los cuales se retendrán o se
harán disponibles para incrementar el valor del residuo y para
estabilizar o prevenir la polución por los sustratos residuos
biológicos.
Un planteamiento típicamente menos complicado, y
el cual produce resultados más satisfactorios en la mayoría de los
casos, consiste en basar la composición del PBTC sobre el carácter
iónico de la especie química dominante en el gas emitido del residuo
biológico que se trata. Mientras que los gases emitidos varían
considerablemente de un residuo biológico sustrato a otro,
usualmente hay una especie química dominante polar/iónica excepto
en casos muy raros. La naturaleza polar/iónica (ligando/aceptor) de
los componentes dominantes de los gases emitidos ofrece considerable
información útil sobre la naturaleza química del residuo biológico
sustrato del cual se derivan y también proporcionan un buen
indicador de donde se encuentra el sustrato en los procesos
anabólicos de la descomposición del sustrato.
En unos pocos casos tales como aquellos que
involucran el tratamiento de residuos biológicos donde los
productos petrolíferos: disolventes o terpenos, olefinas o
hidrocarburos similares pueden estar presentes, los gases emitidos
pueden exhibir poca o ninguna carga polar. En otros casos, tales
como enterramientos de residuos más añejos, los gases emitidos de
las capas más profundas pueden ser de un carácter iónico más
sustancialmente entremezclado. En estos casos, también, la
información sobre la naturaleza del gas de emisión puede conducir
directamente a la formulación de un PBTC para el tratar
efectivamente el residuo biológico que emite el gas/los gases.
En la mayoría de los casos, la formulación del
PBTC para neutralizar los gases emitidos basada en la naturaleza
polar/iónica también se requiere o al menos es ventajosa.
Usualmente, los gases emitidos incluirán volátiles muy débilmente
polares o no iónicos los cuales también pueden requerir
tratamiento.
Las formas más complejas de residuos biológicos,
tales como los residuos del procesamiento de los alimentos están en
forma de líquido o en una forma más sólida, tal como la basura
municipal, la cual emite lixiviados y gases que incluyen especies
químicas tales como: aminas primarias, secundarias y terciarias;
amoniaco; ácidos carboxílicos; sulfuros; compuestos tio y
similares. Resinas, disolventes y olefinas y otros hidrocarburos
casi nunca están, con ciertas excepciones notables, consistentemente
presentes en algún grado sustancial.
Un residuo biológico menos complejo que muchos de
aquellos aludidos anteriormente en este documento es el compost.
Este residuo biológico es usualmente todo materia vegetal -hojas,
ramas, ramitas, hierbas cortadas, cáscaras de vegetales y frutas,
aguas residuales, etc. La descomposición del compost frecuentemente
produce condensados, líquidos y emisión de gases, en los cuales los
hidrocarburos -particularmente terpenos, hidrocarburos fenólicos, y
otros compuestos con complejas estructuras de anillo- coexisten con
productos de descomposición de proteínas y lípidos. El tratamiento
de los composts con un PBTC como se describe en este documento es
particularmente efectivo y produce un pienso muy útil, fertilizante,
surtido de fermentación o humus, debido a la retención de valiosos
nutrientes los cuales se retienen como resultado del tratamiento
con PBTC y no se pierden como contaminantes volátiles
fugitivos.
Tanto si son orgánicas como inorgánicas, la
inmensa mayoría de las composiciones en la biomasa sustrato y
presentes como gases desarrollados a partir de ellos se
caracterizan por uno de cinco restos básicos -N (nitrógeno), S
(sulfuro), COOH (grupo carboxílico), C_{2}H_{2}
(resinas/disolventes) y heterocíclicos. De estos, N y S estarán
presentes, con ciertas excepciones, en la mayoría, y COOH y
C_{2}H_{2} estarán presentes en la minoría de los materiales
sustrato que causan polución y/o tienen un valioso producto final
potencial. En resumen, las principales fuentes de polución en la
mayoría de los residuos biológicos son aquellos constituyentes que
contienen azufre y nitrógeno con ácidos grasos y sus derivados
estando también comúnmente presentes. Estos macroconstituyentes
ubicuos de los residuos biológicos se manifiesta por sí mismos en
una amplia variedad de subproductos anabólicos y pueden encontrarse
en estado gaseoso, líquido o sólido.
Donde sea posible, el PBTC se formula tal como
para tratar y complementar un residuo biológico dado para
proporcionar un sustrato para organismos de fermentación
seleccionados. De este modo, el residuo orgánico puede alterarse
constructivamente para mejorar el procesamiento del residuo
biológico, y/o para proporcionar valiosos productos y subproductos
de fermentación los cuales pueden incrementar el valor del residuo
biológico, o mejorar mediante transformación en valiosos y
recuperables productos o subproductos finales componentes que de
otra manera serían nocivos.
Los principales compuestos de azufre encontrados
en aguas residuales son sulfatos. Los compuestos de azufre
volátiles más comunes responsables de la contaminación atmosférica
son los dióxidos de azufre y el sulfuro de hidrógeno. Los compuestos
orgánicos de azufre más desagradables tales como los mercaptanos se
encuentran también en los residuos biológicos.
Los compuestos de azufre son generalmente más
difíciles de tratar cuando el azufre se presenta en un anillo
heterocíclico. Tanto los compuestos volátiles de azufre orgánicos
como los inorgánicos son resistentes a neutralización,
inmovilización y preservación mediante los tratamientos de residuos
biológicos actualmente conocidos.
La neutralización y la secuestración de los
compuestos sulfurosos de los residuos biológicos resuelve un
importante problema de polución y preserva un recurso valioso el
cual puede reciclarse en fertilizantes, correctores del suelo,
piensos, composts y similares. Lo mismo es cierto, por supuesto,
para nitratos y otos compuestos nitrogenados.
El nitrógeno es un macronutriente para la
vegetación y debería conservarse en todas las oportunidades en el
tratamiento de residuos biológicos en una forma que hace al
nitrógeno disponible como un potencial nutriente en lugar de que se
libere en líquido o aire como un contaminante.
Los TP/S basados en nitrógeno y azufre en este
aspecto se prefieren algunas veces por los PBTC dado que el PBTC
gastado o en exceso puede entonces realizar una contribución
positiva al potencial del material en bruto del residuo biológico
tratado. Por razones similares, los metales oligodinámicos pueden
seleccionarse de aquellos que pueden aportar importantes
micronutrientes a los residuos biológicos usados de reservas de
fermentación, como composts o fertilizantes. Esto puede ser
particularmente importante en regiones donde los residuos
biológicos se emplean como piensos, fertilizantes de gran valor,
restauradores del suelo y valores añadidos o aceleradores del
proceso de las reservas de fermentación o valiosos productos y
subproductos de fermentación.
La formulación de un apropiado, si no óptimo,
PBTC se hace más fácil en virtud del número limitado de relaciones
que existen comúnmente entre los diferentes tipos de contaminantes
en los gases emitidos del residuo biológico. Un gas emitido de
residuo biológico alto en compuestos de nitrógeno, por ejemplo,
contendrá típicamente pocos ácidos grasos, si es que contiene
alguno, aunque pueden haber algunos vapores coexistiendo con
radicales de azufre. La inversa también es cierta; residuos
biológicos altos en ácidos grasos emitirán típicamente cantidades
relativamente pequeñas de compuestos nitrogenados y pocos volátiles
basados en azufre, si es que emite alguno.
Los gases emitidos de nitrógeno indican
usualmente que las proteínas o compuestos proteicos dominan el
residuo biológico sustrato (la presencia de volátiles con radicales
de azufre puede indicar también la presencia de proteínas que llevan
azufre pero pueden presentarse como un resultado de otros
factores). Si los lípidos están presentes, su degradación puede
suprimirse o secuestrarse por las concentraciones mayores de
nitrógeno y azufre que resultan de la descomposición anabólica.
Inversamente, cuando los ácidos grasoso u otros ácidos carboxílicos
están en mayoría, ellos dominan algunos, si no todos, de los
volátiles de nitrógeno y azufre de un sustrato.
Los carbohidratos usualmente llegan a ser fuentes
de carbono para los microorganismos. Dependiendo de las condiciones
del proceso en el sustrato -aeróbico o anaeróbico-, los
micronutrientes disponibles, el pH del sustrato, el oxígeno
disponible y otros parámetros, una o más especies dominantes se
favorecerán. La naturaleza polar/iónica resultante de los gases
emitidos es relativa a las características comunes a la
descomposición y a los productos microbianos formados durante el
procesamiento del residuo biológico y como un resultado del
tratamiento.
Los metabolitos y los componentes inherentes del
residuo biológico preparan las especies químicas que requieren
tratamiento. Estas incluyen proteínas, péptidos, polipéptidos,
aminas, productos y subproductos de fermentación, ésteres, fenoles,
éteres, alcoholes, ácidos orgánicos, glicoles, terpenos,
sesquiterpenos y similares. Los acondicionadores, macro y
micronutrientes, catalizadores e inóculos y otros ingredientes de
PBTC pueden usarse para favorecer una especie microbiana y la
consiguiente producción de metabolitos beneficiosos. Además, el
carácter fundamental del residuo biológico por sí mismo puede
alterarse y al mismo tiempo incrementarse la eficiencia del
procedimiento.
Los productos de descomposición consisten en
olefinas aromáticas e insaturadas -terpenos, sesquiterpenos, y
particularmente especies químicas tales como limoneno, pipeno y
camfenos, por ejemplo, son los más resistentes al tratamiento. Sin
embargo, la modificación de la formulación básica PBTC con un
halógeno, usualmente en conjunción con un catión oligodinámico,
quiere, con la ayuda de la acción de disolución y sorción a lo
largo del tiempo, formar complejos fácilmente con o de lo contrario
secuestrar a, estos compuestos orgánicos volátiles difíciles de
tratar. También, donde los terpenos se encuentran, la adición de
solubilizadores específicos tales como propilenglicol y ácido
acético glacial puede facilitar la sorción y las reacciones. Por
esta razón, los solubilizadores para las siguientes composiciones
orgánicas están usualmente incorporados en el PBTC. Como un
resultado, las reacciones deseables que no podían ocurrir pueden
tener lugar a lo largo del tiempo una vez los volátiles han sido
secuestrados o por el contrario se ha actuado sobre ellos.
\newpage
Normalmente, los residuos biológicos no
descompuestos muestran un potencial del material en bruto
significativamente más alto si se preservan pronto en el
anabolismo, y si no son una causa sustancial de polución nociva y
tóxica.
También, en aquellos casos en donde se desea una
mayor estabilidad del residuo biológico, los solubilizadores pueden
usarse para mejorar otras interaciones entre el PBTC y el residuo
biológico. Esto es particularmente cierto si el procesamiento del
residuo biológico se incrementa y si hay un uso final potencial para
el residuo biológico.
Los residuos biológicos altos en lípidos producen
usualmente contaminantes en los que predominan líquidos y gases
emitidos que contienen ácidos carboxílicos y ésteres. En tales
casos, puede usarse un PBTC que contenga al menos un TA/S de un tipo
iónico antagonista, pero se prefiere un PBTC que contenga una o más
composiciones aniónicas, catiónicas, no iónicas y/o anfóteras. La
composición de la superficie activa se usa en este caso
polifuncionalmente como un antagonista polar VC para controlar los
productos de descomposición con dominio polar del residuo biológico.
Mientras que normalmente hay suficiente tensioactivo antagonista
polar para llevar a cabo las funciones requeridas, es algunas veces
ventajoso incluir un tensioactivo adicional compatible con el
PBTC/residuo biológico. Esto asegura que, si todo el tensiooactivo
antagonista reacciona, suficientes beneficios sinérgicos de la
reserva o suficiente tensioactivo secundario están disponibles para
mojar la superficie del residuo biológico, promover la penetración
y proporcionar otras interacciones necesarias para lograr objetivos
de tratamiento consistentes con varios residuos biológicos
sustrato.
Los complejos de tratamiento con el PBTC pueden
estructurarse desde un punto de vista práctico en cinco tipos
básicos de fórmula. En los casos representativos el agua es el
vehículo.
La segunda forma de PBTC, que consta de tres
componentes primarios completos, puede o no puede contener un
halógeno, aunque es usualmente preferible que un halógeno esté
presente. Este requerimiento, y el de una OMS, pueden satisfacerse
proporcionando tanto el halógeno como la OMS juntos o en un complejo
halogenometálico.
Los metales que forman complejos con los
halógenos preferidos son aluminio, cobre, cinc, magnesio y hierro.
Los haluros preferidos son cloruro y bromuro. Los SR/P preferidos
sinérgicos con los PBTC con complejos halogenometálicos es el
benzaldehído. En el caso de los PBTC usados para tratar residuos
biológicos con contenidos significativos de hidrocarburos
(particularmente hidrocarburos aromáticos), las combinaciones
preferidas de OMS y SR/P en orden son:
Aluminio | Benzaldehído, |
Cobre | benzaldehído, |
Circonio | benzaldehído, |
Cinc | benzaldehído. |
Manganeso | Benzaldehído |
Hierro | benzaldehído, |
Plata | benzaldehído. |
Cuando se combina para formar sinérgicos
polifuncionales u otros o metales mezclados oligodinámicos, un SR/P
en el siguiente orden de preferencia se usa: benzaldehído.
Los componentes sinérgicos formados mediante la
combinación de los constituyentes primarios en un PBTC tienden a ser
más o menos sensibles a la luz bajo las circunstancias apropiadas,
y pueden activarse por el tratamiento más eficiente de los residuos
biológicos sustrato con luz. S prefiere la luz natural no filtrada,
pero otros tipos de luz, tales como fluorescente e incandescente,
pueden usarse cuando el uso de la luz natural no es posible o
conveniente. Cuando es artificial, se prefiere la luz en o
aproximadamente en las proximidades del ultravioleta, tal como la
que se emite de una fuente convencional de 2357 angstrom.
Se ha señalado anteriormente en este documento
que el azufre es un importante nutriente vegetal, microbiano y
animal, y debería ser conservado en todas las oportunidades en el
tratamiento de los residuos biológicos por su valor nutriente en
lugar de que se libere del residuo biológico como un contaminante.
Algunas veces se prefiere el azufre que llevan los TA/Ss,
especialmente por los PBTCs, los cuales, gastados o residuales,
tienen potencial nutricional en los residuos biológicos tratados
usados como piensos, restauradores del suelo, sustratos de
fermentación, productos de fermentación o fertilizantes. Por
razones similares, cuando los TA/S con un pH básico se usan, las
sales de potasio se prefieren más que las de sodio.
Los PBTC pueden añadirse directamente a los
residuos biológicos donde quiera que se den y no obstante se den.
Pueden diluirse con vehículos fluidos, incluyendo aire, agua y
disolventes orgánicos, y pulverizarse sobre montones, apilamientos,
o pilas. Pueden usarse en formas concentradas pero usualmente se
usan en forma diluida para los procedimientos de limpieza o de lo
contrario tratamiento de efluentes que contienen residuos
biológicos, u otros efluentes. Pueden añadirse a las corrientes de
fluidos que contienen productos residuos biológicos. Pueden
mezclarse e inyectarse en y sobre los residuos biológicos sustrato.
Pueden fabricarse en geles y pinturas y situarse cerca, sobre, o en
los restos de residuos biológicos o en el agua para formar un
líquido de tratamiento de residuos biológicos. El PBTC puede
incorporarse en una espuma o matriz de fibras empleadas en la
formación de una barrera protectora o interactiva sobre o en los
residuos biológicos sustrato. Tales espumas o espuma y compuestos de
fibras celulósicas pueden usarse como cubiertas y empaquetar tanto
residuos biológicos líquidos como sólidos cuando los líquidos o
volátiles se ponen en contacto. Los PBTC se pueden emplear también
como complejos de tratamiento en cubiertas hechas de papel de
desecho u otras matrices adecuadas, los cuales pueden aplicarse
como láminas interactivas de residuos biológicos, películas o
barreras para cubrir, contener, incorporar, entrar en contacto con y
poner en capas residuos biológicos.
Los PBTC pueden ser pulverizados también sobre la
superficie de un estanque o laguna que contenga residuos
biológicos. Pueden añadirse al agua del retrete y mezclarse con el
agua de lavado o enjuagado empleada para limpiar los receptáculos y
el equipo de transporte y manipulación, tales como tuberías,
camiones, barrenas, bulldozers, cargadores y similares. Muchas
otras técnicas para aplicar PBTC líquidos pueden emplearse también.
Esencialmente, la única restricción es que la técnica seleccionada
sea una la cual resulte en un contacto íntimo entre el complejo y
los sustratos de residuos biológicos que requieren tratamiento.
Dependiendo de la aplicación particular del
residuo biológico, las mejoras y los controles obtenidos mediante
el tratamiento de un residuo biológico con un PBTC como se
describió anteriormente en este documento puede incluir: mejor
eliminación y limpieza de los residuos biológicos de las
superficies, reducción en la licuefacción de la descomposición y
emisión de gases de sustancias nocivas y tóxicas; reducción del
tiempo de procesamiento; homogeneidad de los procesos y productos
finales; la capacidad de dirigir reacciones a lo largo de líneas
óptimas; utilización del espacio mejorada por compactación;
secuestración y acomplejamiento de los componentes valiosos que de
otro modo se perderían por licuefacción y emisión de gases;
reducción de la toxicidad de los lixiviados y otros líquidos
efluentes del residuo; interacción vapor a vapor y por contacto con
líquidos y volátiles fugitivos los cuales pueden capturarse y
retenerse en el sustrato; reducción en las emisiones de aire
contaminado en todos los puntos de procesamiento y manipulación del
residuo biológico; reducciones en olores del sustrato; control de
animales carroñeros, plagas, sabandijas e insectos; mejora de la
seguridad del trabajador; mejora de la economía y efectividad de
los controles y aplicaciones de los procedimientos, neutralización o
retardo de los procesos anabólicos que puedan producir metabolitos
nocivos y tóxicos; la facilitación del tratamiento de residuos
biológicos por agregación de los sólidos en residuos líquidos de
los residuos biológicos; contención de los vapores desagradables y
los exudados; relaciones públicas mejoradas; y la disponibilidad de
los productos finales nuevos o mejorados considerablemente.
Un número de los objetos, características y
ventajas de la presente invención se han identificado anteriormente
en este documento. Otros objetivos importantes, características y
ventajas pueden estar claros para el lector a partir de lo anterior,
las reivindicaciones adjuntas y las consiguientemente implícitas
descripción y discusión de la invención.
Los complejos de tratamiento de residuos
biológicos polifuncionales de la presente invención se aplican a
residuos orgánicos para, como mínimo: estabilizar el residuo
biológico, inactivar los componentes del residuo biológico que son
nocivos o tóxicos o que tienen productos de degradación de esa
naturaleza y neutralizar los vapores ofensivos y exudados durante
el procedimiento de estabilización e inactivación de componentes.
Estos nuevos complejos se formulan de manera que tengan al menos las
siguientes funciones:
Humectación, difusión y penetración del residuo
biológico por los componentes del complejo;
Neutralización vapor a vapor de los malos olores
liberados del residuo biológico;
Inactivación y/o inmovilización de los
componentes de los residuos biológicos nocivos y tóxicos; y
Promoción de las reacciones que convierten
componentes de residuos biológicos nocivos y tóxicos en sustancias
menos o totalmente inocuas o sustancias con potencial
económico.
Estas y otras funciones significativas se pueden
obtener mediante la formulación del complejo para incluir las
siguientes funcionalidades:
\newpage
Intervalo preferido | |
(porcentaje) | |
Reactivo adyuvante iónico/agente humectante / y de penetración, | 1 a 80 |
dispersión, contacto, solubilización y reacción | |
Adyuvante no iónico, anfótero de humectación/penetración/ | 1 a 80 |
contacto/solubilización/reacción y dispersión | |
Adyuvante de proteína/productos de descomposición de | 1 a 50 |
polipéptidos de proteínas/ reacciones de desaminación e | |
hidrolización | |
Adyuvante de productos de descomposición de proteínas por | 1 a 50 |
vapor a vapor y contacto/acomplejación, reticulación, | |
polimerización, sinergización y reacción | |
Metal oligodinámico/complejo metálico, aceptor de ligandos/ | 1 a 80 |
compactación, floculación, acomplejación y adyuvante de reticulación/ | |
micronutriente | |
Adyuvante de atrapamiento de radicales de azufre y reacción | 1 a 50 |
Adyuvante de atrapamiento de radicales de nitrógeno y reacción | 1 a 70 |
Adyuvante de solubilizante de hidrocarburos y reacción | 1 a 50 |
Adyuvante de absorción | 1 a 80 |
Recaracterizador de olor no polucionante | 0 a 10 |
Tampón | 1 a 50 |
Reactivo vapor a vapor/neutralizador de vapores de ácidos | 1 a 50 |
volátiles |
El PBTC se puede proporcionar en forma
concentrada y diluida antes de uso. Las funcionalidades en los PBTC
diluidos típicamente estarán presentes a concentraciones que caen
dentro de los intervalos antes mencionados.
Comúnmente la mayor parte de los sistemas de
residuos requieren todo o la mayoría de las funcionalidades
tabuladas proporcionadas por el empleo de las combinaciones
sinérgicas de al menos uno de cada uno de los tres tipos de
constituyentes de PBTC o una fuente de cada uno de dichos
constituyentes -un TA/S, una OMS y un SR/P que es un aldehído.
En otros complejos polifuncionales que se pueden
emplear para tratar una gran diversidad de residuos biológicos no
relacionados, todos o casi todos los reactivos tabulados/promotores
de reactivos se suministran mediante una combinación sinérgica de
cuatro constituyentes de PBTC o sus fuentes -los mismos
constituyentes empleados en un complejo de tres componentes más una
fuente de halógenos.
Cuando se trata el residuo biológico o
constituyentes del mismo que son principalmente no iónicos, se
pueden añadir a los PBTC anteriormente mencionados aditivos
compatibles tales como ácido benzoico para promover acciones
favorables con hidrocarburos y compuestos comparables con potencial
de polución.
Una alternativa para tratar residuos ya en
avanzado estado de descomposición es añadir una fuente de ácidos
volátiles al PBTC para aumentar la interacción vapor con vapor. El
halógeno se incluye si el residuo biológico contiene hidrocarburos
que se pueden tratar eficazmente si el ácido volátil está
presente.
En todos estos PBTC, se emplea el TA/S, un
tensioactivo, como agente acondicionador, humectante, de
penetración, disolvente, de absorción, de dispersión y de
facilitación de reacción y por la capacidad del ligando apropiado o
de los tensioactivos de tipo aceptor de iones de reaccionar
sinérgicamente con y participar en la neutralización de compuestos
nocivos y tóxicos encontrados en y alrededor de los residuos
biológicos.
Todos los tensioactivos aniónicos, catiónicos, no
iónicos y anfóteros son útiles en la selección de un tensioactivo
particular que se basan en factores tales como la naturaleza del
residuo a tratar, coste, facilidad de formulación, etc. Los tipos
particulares de tensioactivos que se pueden usar incluyen: jabones
(sales sódicas y potásicas de ácidos grasos); aceites de colofonia
y aceite de lejías celulósicas; sulfonatos de alquilareno; sulfatos
de alquilo; hidrófobos de cadena lineal; hidrófobos con grupos
primarios y secundarios ramificados; ésteres de ácidos de cadena
larga de polietilenglicol; éteres de polietilenglicol de
alquilfenoles; éteres de polietilenglicol de alcoholes de cadena
larga y mercaptanos; dietanolamidas de ácidos grasos; polímeros de
bloque de óxido de etileno y óxido de propileno; compuestos de
amonio cuaternario; carboxilatos; aminocarboxilatos; hidrolizados
de proteínas aciladas; sulfonatos; lignosulfonatos;
alqulbenzosulfonatos; sulfonatos de petróleo;
dialquilsulfosuccinatos; aceites sulfatados naturales; ésteres de
fosfatos; polioxietilenos; alquilfenoles etoxilados; alcoholes
alifáticos etoxilados; ésteres carboxílicos; álcalis; fosfatos;
silicatos; sales dobles neutras; y ácidos y en algunos casos,
coadyuvantes inorgánicos insolubles tales como bentonita, bórax y
bauxita que son coloides hidrófílos, estabilizadoras de emulsiones,
agentes de suspensión, absorbentes, vehículos y fuentes de metales
oligodinámicos y complejos de metales. Etanol,
p-dioxano, ácidos carboxílicos tales como ácido
acético y glicoles tales como polietilenglicol se pueden usar como
tensioactivos suplementarios o secundarios cuando el residuo
biológico incluye hidrocarburos aromáticos u otros.
Los tensioactivos seleccionados adecuadamente
promueven interacción sinérgica de otros constituyentes de PBTC
entre ellos mismos y con el tensioactivo cuando el, complejo se
aplica a un residuo biológico. También se pueden seleccionar para
sinergizar y participar en reacciones de constituyentes específicos
a algunos pero no a todos los residuos biológicos tales como
halógenos y promotores de interacción vapor a vapor descritos
anteriormente.
Las ventajas de sinergizar los constituyentes de
un PBTC con un tensioactivo de la naturaleza recién descrita
incluyen: reducción del tiempo de reacción; homogeneicidad mejorada
de los procedimientos de tratamiento del residuo biológico y
productos finales que emplean entidades preservadas por aquellos
procedimientos; reacciones más completas y eficaces y la dirección
de reacciones a lo largo de líneas óptimas; mejor utilización de
espacio efectuando o promoviendo compactación de residuos tratados;
promoción de cinéticas de reacciones de líneas extremas; promoción
de procedimientos de fermentación; facilitación y promoción de
secuestro y acomplejación por otros constituyentes de componentes
valiosos perdidos de otra manera para desgasificación; reducciones
en la toxicidad de aguas de lixiviación y otros efluentes de
residuos líquidos; neutralización de intercambio iónica de
sustratos de residuos biológicos iónicos; separación de sólido -
agua de residuos biológicos durante o posterior al tratamiento;
reducción de polución de aire y agua; reducciones en olores de
sustratos; control de limpiadores, plagas, parásitos e insectos;
neutralización y retraso de preparaciones anabólicas; economía
mejorada; utilidad de los residuos biológicos de naturaleza
ampliamente divergente; relaciones públicas mejoradas; recuperación
de agua útil para procedimiento y uso operacional y obtención de
productos finales nuevos o considerablemente mejorados a partir de
sustratos tratados.
El uso de tensioactivos para formar PBTC
sinérgicos con las múltiples aptitudes descritas anteriormente
contrasta notablemente con el uso hecho hasta el momento de
tensioactivos en la eliminación de residuos. Esto se ha limitado a
la limpieza anteriormente descrita de receptáculos de
recogida/almacenamiento y transporte y otros usos que se aprovechan
de un "limpiador" de tensioactivos y limitado a aptitudes
bactericidas.
El segundo y un constituyente igualmente
importante de un PBTC son un metal oligodinámico compatible, una
fuente de dicho metal, o una mezcla de los metales o fuentes como
se define en las reivindicaciones.
En el contexto de la presente invención, los
metales oligodinámicos son los que, como parte de un PBTC
sinérgico, exhiben un efecto interactivo profundo y generalmente
neutralizante a concentraciones muy bajas en componentes de residuos
biológicos sólidos, líquidos y volátiles, nocivos y tóxicos. Entre
los compuestos inactivados y neutralizados por metales
oligodinámicos en PBTC están proteínas y productos de degradación de
proteínas incluyendo muchos polipéptidos, aminas y aminoácidos. Las
aminas están entre las más ofensivas de los productos de
descomposición de proteínas desde el punto de vista de su olor.
Representativo de las aminas en esta categoría son: metil y
trimetilaminas (fuerte olor a pescado), indol y escatol (fuerte olor
fecal) y cadaverina (olor a cuerpo muerto).
También asociado con los residuos biológicos como
constituyentes originales están una amplia variedad de compuestos
de azufre nocivos y tóxicos que se pueden neutralizar eficazmente
mediante el constituyente de metal oligodinémico sinergizado del
PBTC. Entre éstos están los compuestos con grupos o radicales SH
tales como sulfuro de hidrógeno, etanotiol (C_{2}H_{5}SH) y
los similares.
Otras sustancias nocivas hechas eficazmente
inocuas por el constituyente de OMS de un PBTC incluyen: grasas y
aminoácidos y sus productos de descomposición y muchos petróleos y
otros hidrocarburos incluyendo los que están en resinas,
alquitranes, disolventes y derivados tales como benceno, tolueno,
piridina, fenol y compuestos fenólicos, terpenos y terpenoides.
El metal oligodinámico seleccionado realiza
numerosas funciones específicas, cualquiera o todas de éstas pueden
llegar a jugar una particular aplicación de la invención. Actuando
sinérgicamente con otros constituyentes de PBTC, este componente del
complejo puede polimerizar, catalizar, reticular, servir como un
aceptor de iones o ligando y participar de otra manera en
reacciones útiles que reducen e inactivan muchos constituyentes de
residuos biológicos incluyendo compuestos volátiles y no volátiles
inorgánicos y orgánicos. En algunos casos importantes, toma parte
activa en la formación de un enlace organometálico entre
hidrocoloides proteínicos que hacen inofensivos muchos componentes
de residuos biológicos nocivos y tóxicos incluyendo intermedios
generados anabólicamente que pueden ser precursores de productos
ofensivos. También, el constituyente de OMS de un PBTC participa en
o promociona numerosas reacciones de enlace molecular incluyendo
las que implican fuerzas de Van der Waals y la formación de enlaces
metálicos, covalentes, iónicos, dobles y de puente -incluyendo los
de los tipos protónicos e hídricos- que estabilizan y mejoran de
otra manera los sustratos de residuos biológicos y controlan la
polución que surge de ellos. Estos efectos tienen lugar con
respecto a compuestos de nitrógeno, de azufre y carboxílicos y sus
productos.
Los iones de cobre, cinc, plata, hierro,
circonio, magnesio, manganeso y aluminio son todos
oligodinámicamente activos.
Las formas en las que éstos y posiblemente otro
metal oligodinámico se pueden suministrar incluyen: coloides,
haluros y otras sales de ácidos minerales; sales de ácidos
carboxílicos; óxidos; otros productos de adición; minerales brutos
"activados" tales como badeleyita, bauxita y alunita;
suspensiones o líquidos "activados" hechos de metales de
residuos o reciclados tales como los botes de aluminio gastados,
alambre de cobre, electrodos de cinc; chatarra y emulsiones
fotográficas residuales y variedades de cuarzo coloidal en la que
uno o más metales oligodinámicos están presentes como impurezas. Si
los metales están unidos químicamente en un estado no oligodinámico,
se deben tratar para liberar cationes y activarlos
oligodinámicamente. Dependiendo del metal, un ácido o algunas
veces, como con el aluminio, se pueden usar bien un ácido o una base
para este propósito.
De los metales polivalentes, se prefiere el cobre
-especialmente en su forma cuprosa- cuando el residuo biológico no
contiene una concentración muy alta de radicales, mezclados, de
nitrógeno y sulfurosos o proporciones significativas de
composiciones carboxílicas. El cloruro y sulfato de cobre son
fáciles de manejar, formular y usar; no tóxicos a niveles en los
que se usan en los PBTC; biodegradables; ampliamente disponibles y
baratos. Además, el cobre es un micronutriente del que muchas áreas
geográficas y productos son deficientes; y el cloruro de cobre y
otros compuestos y complejos de cobre pueden remediar esta
deficiencia. El sulfato de cobre se ha aprobado para consumo humano
y animal y se usa ampliamente como suplemento alimenticio y
adyuvante de elaboración. Es GRAS (generalmente considerado como
seguro), véase 21 CFR Ch. 1, \NAK184.1261, \NAK170.3 (o) (20) y
\NAK170.3 (o).
Sin duda, el sulfato de cobre se usa incluso en
formulaciones infantiles de acuerdo con las secciones 412 (g) y 412
(a) (2) de la Federal Food Drug and Cosmetics Act. Las
concentraciones de esta sal en formulaciones infantiles son
usualmente mayores que en los PBTC formulados de acuerdo con los
principios de la presente invención.
El cobre también se puede suministrar en otras
formas tales como acetato de cobre, haluro de cobre, bromato de
cobre y gluconato de cobre siendo los haluros de cobre los
preferidos para muchas aplicaciones tales como el tratamiento de
residuos agrícolas líquidos de ganado. El cloruro de cobre se
prefiere para las aplicaciones que incluyen pequeñas
concentraciones de residuos corporales humanos y se prefiere el
bromuro de cobre para algunas aplicaciones que incluyen residuos
biológicos moderadamente altos en ácidos carboxílicos.
A pesar de la usual preferencia por el cobre,
existen sustratos de residuos biológicos específicos que se pueden
tratar más eficazmente con otros metales oligodinámicos y
combinaciones de metales oligodinámicos, particularmente en forma de
complejos metálicos y haluros metálicos.
Por ejemplo, el aluminio exhibe la propiedad
inusual entre los metales oligodinámicos de ser anfótero; es decir,
tiene la capacidad de comportarse como un ácido o una base. Esta
propiedad hace al aluminio mucho más útil en un intervalo más
amplio de aplicaciones que se pueden justificar estrictamente en su
esperado comportamiento oligodinámico comparativo. Esto puede
particularmente beneficiar a los PBTC propuestos para un amplio
intervalo de residuos biológicos de naturaleza iónica. El aluminio
se emplea frecuentemente como material auxiliar de otros metales
oligodinámicos para proporcionar este beneficio.
El aluminio es quizás ligeramente mejor que el
cobre para reducir ácidos carboxílicos pero solamente en combinación
con un halógeno -preferiblemente cloro. También, el aluminio puede
ser considerablemente más útil que el cobre en sistemas húmedos
donde la separación sólido -el agua puede ser deseable ya que los
iones de aluminio promueven la concentración de los sólidos
mediante la formación de flóculos así como la estabilización y
neutralización de sustratos de residuos biológicos a base de
carboxilo cuando se emplea en forma de haluro. La influencia notable
de ácidos grasos, terpenos y los similares se pospone cuando el
haluro es un bromuro en lugar de un cloruro. El aluminio es más
eficaz cuando se acompaña de componentes de PBTC sinérgicos que
reaccionan con él cuando y un haluro para formar complejos de
adición de haluros metálicos; dichos componentes incluyen
benzaldehído, ácido benzoico y benzoína y disolventes tales como
p-dioxano y etanol. Los efectos beneficiosos de
aluminio se pueden potenciar exponiendo el residuo biológico a
radiación ultravioleta -luz solar típicamente- en la duración del
tratamiento.
El aluminio también se prefiere como un
absorbente para petróleo y otros hidrocarburos. Sus compuestos
catalizan hidrocarburos tales como pineno en resinas no volátiles.
Se prefiere (en forma de bromuro) cuando se encuentran hidrocarburos
cíclicos.
El cobre y el aluminio se usan en combinaciones
para tratar un intervalo mucho más amplio de constituyentes de
residuos biológicos perjudiciales que se pueden tratar con
cualquiera de estos metales oligodinámicos, usados solos. En esta
combinación sinérgica de metales oligodinámicos, el cobre
proporciona beneficios de un ácido de Lewis "suave" y el
aluminio los beneficias de un ácido de Lewis "fuerte". La
combinación es del todo la más eficaz cuando está presente un
halógeno, particularmente en un compuesto de uno o ambos
metales.
Todos los metales anteriormente identificados son
eficaces contra los radicales N y S. El aluminio y el circonio son
mucho más eficaces que los otros estabilizando y neutralizando
ácidos carboxílicos en sustratos de residuos biológicos. Mientras
el aluminio y en algún grado el hierro promueven la formación de
flóculos en residuos biológicos, la plata y en menor grado el cobre
son valiosos por su capacidad de formar precipitados. Desde otro
punto de vista, el aluminio y el hierro se prefieren frecuentemente
debido a que ambos tienen muy baja toxicidad y porque son usualmente
más baratos que otras fuentes metálicas. A pesar de las alusiones
actualmente no soportadas en la prensa popular concerniente a la
posible relación entre ese metal y la enfermedad de Alzheimer, se
cree que el aluminio está entre los metales biológicamente más
inertes. Tiene pocos, si alguno, efectos adversos probados sobre la
salud humana. El hierro es naturalmente un micronutriente importante
y esencial que se añade frecuentemente a alimentos y piensos
animales para una buena nutrición. También, los residuos de hierro y
aluminio son abundantes en algunos emplazamientos de los residuos
biológicos y se pueden usar en forma de desecho en los PBTC
generados en el emplazamiento para inactivar o neutralizar un
amplio intervalo de constituyentes de biomasa incluyendo, los VC
intersticiales, suspendidos o absorbidos y otros vapores tóxicos
nocivos.
El cinc puede ser tan eficaz como el cobre en
algunos casos aunque sus mecanismos de control, parecen algo
diferentes como los productos finales tratados. Cuando se usan como
el único constituyente metálico oligodinámico de PBTC contra algunos
residuos biológicos, el cinc deja un fuerte olor dulce no
característico del residuo tratado y no encontrado cuando se usan
el cobre y las combinaciones metálicas. Para algunas personas este
olor no es inofensivo. En efectividad, el cinc actúa como una
combinación de Cu + Al. El cinc como el aluminio es anfótero. La
adición de los SR/P, incrementa sinérgicamente la eficacia del
cinc.
La plata y el cinc parecen mostrar propiedades
catalíticas principalmente y actuar como receptores de iones para
complejos de coordinación.
La plata también es eficaz para tratar tanto
radicales N como S para formar compuestos de coordinación que son
relativamente inocuos comparados con sus precursores. La plata a
este respecto particularmente útil para acomplejar y precipitar los
constituyentes perjudiciales de líquidos de residuos biológicos
tales como aguas de lixiviación de los vertederos controlados. La
plata se puede combinar ventajosamente en cantidades trazas
eficaces de coste con uno o más otros metales y sus propiedades
microbicidas pueden en muchos casos usarse para tener ventaja en la
estabilización de un residuo biológico.
El circonio y aluminio tienen muchas propiedades
similares o comunes a las usadas en los PBTC y pueden usarse casi
intercambiablemente, particularmente en forma de haluro.
Para la mayoría de las aplicaciones de los
tratamientos de residuos biológicos, los mejores SR/P conocidos que
son disponibles en el momento actual son aldehídos. Los aldehídos
muestran un amplio intervalo de reacciones beneficiosas con
sustratos de residuos biológicos. También algunos aldehídos
imparten perfiles de olor altamente deseables a los residuos
biológicos tratados. Además, una combinación de plata activa
oligodinámicamente y un aldehído apropiado, sinergizado mediante el
componente tensioactivo de un PBTC, optimiza las reacciones
catalíticas beneficiosas y proporciona control microbiológico de
microorganismos perjudiciales. Los aldehídos también proporcionan
excelente control de la reacción vapor a vapor de los VC y vapores
inorgánicos desarrollados en sustratos de biomasas.
Algunos residuos requieren, para máxima eficacia
del PCTB, que el aldehído se aumente con un disolvente
hidrocarbonatado y un reactivo acomplejante de haluros metálicos tal
como ácido benzoico o bencilo.
El aldehído preferido es benzaldehído. Ese
constituyente de PBTC es tanto un reactivo de contacto como un
reactivo en estado de vapor. También proporciona muchos metales
oligodinámicos y haluros de metales oligodinámicos con actividad
fotosensible que intensifica la capacidad de interacción de los
residuos biológicos del PBTC. El benzaldehído neutraliza y vuelve
inofensivos una diversidad de compuestos de nitrógeno y azufre
incluyendo aminas primarias, secundarias y terciarias y amoníaco.
Mediante reticulación y polimerización de los productos de
descomposición proteínicos, el aldehído pone en entredicho el
benzaldehído ts. Ese constituyente de PBTC es tanto un reactivo de
contacto como un reactivo en estado de vapor. También proporciona
muchos metales oligodinámicos y haluros de metales oligodinámicos
con actividad fotosensitiva que intensifica la capacidad de
interacción de los residuos biológicos del PBTC. El benzaldehído
neutraliza y vuelve inofensivos una diversidad de compuestos de
nitrógeno y azufre incluyendo aminas primarias, secundarias y
terciarias y amoníaco. Mediante reticulación y polimerización de
los productos de descomposición proteínicos, el aldehído impide
actuar frecuentemente al benzaldehído t que ayuda en el tratamiento
del sustrato de los residuos biológicos como catalizador. Este
efecto se potencia fotoquímicamente por la luz del solar. Esto
coincide con las condiciones de tratamiento normales para el
residuo biológico que se trata casi siempre en el exterior.
Debido a su capacidad de fotoactivar y promover
la actividad catalítica de metales oligodinámicos, la inclusión de
benzaldehído hace un PBTC particularmente eficaz contra alguna
especie de residuo biológico muy difícil de tratar incluyendo muchos
tioles, mercaptanos y otros compuestos orgánicos azufrados. El
benzaldehído tiene también la ventaja de ser un recaracterizador
eficaz de olor de los residuos biológicos. Tiene un aroma de base
agradable (aceite de almendra amarga) sobre el que se puede
estructurar un olor del producto agradable y funcional.
Un recaracterizador de olor, tanto si se basa o
no en un constituyente de aldehídos de un PBTC, se emplea para
impartir un olor atrayente a un residuo biológico o reestablecer un
olor de carácter agradable. Los olores típicos son "madera" y
"terroso" para abonos compuestos, "floral" para
vertederos controlados y olores "fresco y jabonoso" para
residuos biológicos de hospitales. Los recaracterizadores de olor se
usan debido a que algunas personas no encuentran "ningún olor"
cuestionable. Los caracterizadores de olor representativos son
mezclas que contienen beta-yonona, alcanfor,
eucalipto, aceites cítricos, vainilla y otros olores.
También se prefiere el benzaldehído desde el
punto de vista de seguridad y protección ambiental. Este
benzaldehído es seguro y se evidencia por el hecho de que este
compuesto es comestible. Se emplea ampliamente en la industria
alimentaria como aromatizante. El benzaldehído también es un
componente que existe naturalmente en muchos alimentos -cerezas,
melocotones y almendras por nombrar unos pocos.
Además, el benzaldehído se usa en bajas
concentraciones en los PBTC descritos en esta memoria descriptiva;
y este compuesto típicamente reacciona rápidamente con
constituyentes nocivos en el residuo biológico que se está tratando
para formar complejos inocuos o productos de reacción que se
degradan biológicamente fácilmente. También, la liberación de
benzaldehído en el ambiente no es de interés ya que se oxida
rápidamente en el aire ambiental a ácido benzoico (que es GRAS).
Existen numerosas alternativas al benzaldehído
que incluyen acetaldehído, anetol, glioxal, glutaraldehído,
carvona, citral, decanal, limoneno, pentaeritrol y
metilantranilato. Las alternativas al benzaldehído tienden a tener
relaciones más altas de coste - eficacia o ser inferior en términos
de actividad y funciona como recaracterizadores de residuos
biológicos tratados.
Sin embargo, otros SR/P -particularmente los
identificados anteriormente- se pueden sustituir o añadir al
benzaldehído si las circunstancias lo justifican, particularmente
si otros constituyentes fotosensitivos tales como ácido benzoico,
bencilo o peróxido de benzoílo están incluidos como componentes del
PBTC. El glutaraldehído, anisaldehído y anetol son también
particularmente aceptables para uso solos o en combinación con
benzaldehído.
Cuando la reacción vapor a vapor no es del todo
tan importante como la reticulación de los componentes de los
residuos biológicos, se pueden usar otros compuestos junto con uno
o más aldehídos son ácido tánico, bórax y boruros.
Los PBTC como se describen en esta memoria
descriptiva tienden a ser más eficaces en intervalos de pH
particulares en la zona del tratamiento. Por ejemplo, cuando se
tratan las aguas de lixiviación de vertederos controlados, se desea
un intervalo de pH del sustrato entre aproximadamente 3,5 y
aproximadamente 10,5 mientras que el intervalo preferido está entre
6,7 y 7,3. El abono compuesto preferiblemente se trata en un
intervalo de pH de aproximadamente 5 - 8, aunque los tratamientos
son en cualquier caso todavía eficaces durante un intervalo de pH
mucho más amplio. Para los residuos biológicos que contienen altas
concentraciones de ácidos carboxílicos, el intervalo de pH de
tratamiento preferido está entre aproximadamente 6,5 y
aproximadamente 9,5. El pH preferido es aproximadamente 8. Para
residuos biológicos que contienen altas concentraciones de amoníaco
disuelto y otros compuestos de nitrógeno, se desea un pH de entre
aproximadamente 3 y 7; y el pH preferido es 5,5. Las aguas
residuales o lodos que contienen altas concentraciones de materias
proteínicas frecuentemente, aunque no siempre, se tratan mejor a un
bajo pH de PBTC en el intervalo entre aproximadamente 2 y 6. El pH
normal preferido de PBTC para tratar materiales con alto contenido
en proteínas es 5,5.
Los residuos biológicos altos en azufre se pueden
tratar a un pH que varía entre aproximadamente 6 y 14. El pH
preferido, dependiendo en algún modo de otros constituyentes de los
residuos biológicos, es entre aproximadamente 9. El agua residual
de la elaboración de pescados se puede tratar a un pH que varía
entre aproximadamente 3 y 9. El pH preferido es aproximadamente
4,5. El tratamiento de residuos biológicos con concentraciones
significativas de ácidos carboxílicos o terpenos mediante los PBTC
que contienen haluros de aluminio se efectúa preferiblemente a un pH
entre aproximadamente 7 y 12. Cuando se usa ácido acético glacial
como disolvente el pH preferido es aproximadamente 8,5. El uso de
otros agentes humectantes o disolventes pueden requerir pH más
altos (del orden de pH 10 a 11).
Si el residuo biológico se va a convertir
mediante la acción de PBTC a un sustrato de fermentación eficaz, el
pH se puede variar de acuerdo con el organismo deseado y objetivo
de la fermentación. Si se requieren células sencillas para la alta
producción de proteínas se puede añadir, por ejemplo, un inóculo de
Candida torulopsis a un sustrato de residuo biológico
ajustado hasta un pH de aproximadamente 3,5. Si se desea la
fermentación para la producción de alcohol, se puede necesitar
Saccharomyces cerevisiae o carlsbergensis a un pH de
aproximadamente 3,8. También se pueden proporcionar mediante el
PBTC micronutrientes específicos para favorecer el organismo
seleccionado.
Los parámetros de pH anteriormente mencionados se
pueden obtener mediante la selección de al menos un TA/S que
muestra al menos el intervalo de pH generalmente deseado y
suplementando o incorporando una cantidad apropiada de un álcali o
ácido en el complejo.
Un PBTC se puede emplear en alguna ocasión para
aprovechar una combinación de un tensioactivo y un metal
oligodinámico que en condiciones normales son antagónicos y no
pueden distribuirse uniformemente en un vehículo tal como agua para
formar una formulación homogénea, de una sola fase. En cambio, la
formulación se separará en una fase líquida y una fase floculante.
Este tipo de PBTC se refiere en esta memoria descriptiva como una
fórmula de partición. Se requiere un cuidado particular en la
preparación de una fórmula de partición y típicamenrte se requiere
la adición de agentes de mediación o partición que suprimen el
antagonismo durante períodos de íntimo contacto sin destruir la
funcionalidad sinérgica de los coingredientes. El orden en que los
ingredientes se mezclan y la adición a la fórmula de los que se
refieren en esta memoria descriptiva como un "agente de
partición", un "retardante de liberación" y un "donante
protónico" son importantes.
Se puede usar como un agente de partición una
fuente de iones de amonio tal como amoníaco acuoso (hidróxido de
amonio) o un compuesto de amonio cuaternario. Se pueden usar como
retardantes de liberación amoníaco, fosfato tetrasódico,
hexametafosfato sódico y fosfato trisódico, con tal que cualquiera
de un número de ácidos adecuados tales como atípico, oxálico o
cítrico esté presente.
El agente de partición inhibe y por lo tanto
previene el acoplamiento del donante/ligando entre el TA/S y el
constituyente de metal oligodinámico. La interferencia deseada
continúa hasta que la concentración del agente de partición se
reduce hasta un límite inferior crítico mediante dilución, reacción
o evaporación se incrementa más allá de un nivel superior crítico
mediante concentración. En cualquier punto, se obtendrán reacciones
inhibidas, se separarán los constituyentes de PBTC y el PBTC se hará
ineficaz. Por lo tanto, si se emplean un TA/S y OMS antagónicos, es
importante que un nivel de agente de partición, entre (típicamente)
los límites inferior y superior empíricamente determinados, se
mantenga en el PBTC hasta que el PBTC alcance y actúe en el residuo
biológico que se está tratando.
El retardante de liberación simplemente retrasa
la reacción inminente entre los niveles críticos anteriores de
antagonistas iónicos de concentración relativa. Por debajo de los
niveles críticos de concentración, se puede interrumpir
permanentemente la reacción potencial.
Se puede añadir ventajosamente a la mezcla de
PBTC un donante de protones y agente de partición o retardante de
liberación. Los protones promueven la activación de ácidos de Lewis
de los cationes que han sido sorprendidos por un retardante de
reacción o un agente de partición. En el caso de un supresor el
donante de protones supera lentamente al retardante de reacción.
Los ácidos cítrico, clorhídrico, acético, sulfúrico y fosfórico son
ejemplos de donantes de protones útiles. En el caso de un agente de
partición, el donante de protones se hace eficaz cuando la
concentración del agente de partición en inferior a límite
crítico.
En una fórmula de partición de PBTC, se combinan
primero el metal o fuente (s) oligodinámica (s) y agua destilada
blanda o destilada. Después se puede añadir a la mezcla un agente
de partición y/o un retardante de liberación iónico.
Una vez que se ha dispersado el constituyente de
metal oligodinámico en el vehículo acuoso y se ha despotenciado
mediante el agente de partición o la combinación de ese
constituyente y el retardante de liberación, se añaden a la
dispersión acuosa uno o más tensioactivos aniónicos, catiónicos, no
iónicos o anfóteros. Finalmente, se añaden el aldehído como SR/P
más caracterizadores de olor y/u otros materiales auxiliares.
Este tipo de PBTC es generalmente alcalino debido
al agente de partición. Si se diluye el agente de partición, se
diluye, se evapora, se hace reaccionar con el sustrato o está
saturado con iones de los sustratos del residuo biológico cuando se
aplica el PBTC, como es casi siempre el caso, el PH bajará, dando
como resultado una rápida activación del PBTC.
Metal (es) oligodinámico (s) (elemental o haluro
metálico) Agua
Retardante de liberación y/o agente de
partición
Donante de protones
Tensioactivo (no iónico, catiónico, aniónico
(preferido) y/o anfótero)
Aldehído (s)
Materiales auxiliares representativos
- Humectantes
- Agente antiespumante
- Repelente de plagas
Un PBTC que incluía enteramente constituyentes no
antagónicos no requiere componentes para proteger los ingredientes
contra la interacción que conduce a la separación no deseada del
constituyente de PBTC. Este tipo de producto se refiere en esta
memoria descriptiva como un PBTC neutro. Dichos complejos serán
típicamente a base de uno o más tensioactivos no iónicos.
A continuación se indica una fórmula general de
un PBTC neutro.
Metal oligodinámico
Agua
Tensioactivo
Material (es) auxiliar (es)
Agua, un ingrediente la mayoría de las veces
opcional de un PBTC, se emplea para tales propósitos diversos como
facilitar: la formulación de un PBTC homogéneo, la aplicación del
PBTC mediante pulverización y técnicas comparables, y la
penetración del residuo biológico que se está tratando. En
aplicaciones tales como aquellas donde se requiera que agua para
dispersión y/o penetración esté presente en el lugar de tratamiento
o máxima concentración de los constituyentes de PBTC, el vehículo
acuoso se puede reducir hasta un mínimo o incluso omitirse
enteramente del complejo.
Se han descrito anteriormente diversos
componentes opcionales en el momento presente que se cree que
tienen el mayor potencial (tanto para los PBTC de partición como
neutros). De éstos, quizás el más útil en la mayoría de los casos
sean: un recaracterizador de olor; una enzima; un agente nucleante;
un repelente de insectos y/o animales; un insecticida; un
rodenticida; constituyentes para formar una suspensión de papel
usado que cubre residuo biológico; un humectante; enzimas y una
diversidad de microorganismos que digieren residuos. Las enzimas
tales como lipasa de ricino, glucosaoxidasa, tripsina y pepsina se
pueden usar para promover la descomposición de residuos biológicos
nocivos y tóxicos en materiales menos o incluso totalmente
inocuos.
Los constituyentes de los PBTC se emplean como
adyuvantes de compactación para convertir los componentes
susceptibles de un residuo biológico en formas o materiales más
densos y menos voluminosos. Esto es importante debido a que la
reducción de volumen incrementa la capacidad de almacenamiento del
emplazamiento donde se va a almacenar el residuo biológico.
En muchos casos, la compactación se puede
promover mediante el uso de productos auxiliares apropiados. El
residuo biológico en un vertedero controlado, por ejemplo, incluirá
típicamente grandes cantidades de materiales celulósicos
voluminosos. En este caso, la compactación se puede promover
incorporando la enzima celulasa o un microorganismo tal como
Aspergillus níger o Trichoderma viride en el complejo
PBTC para catalizar la descomposición de los materiales celulósicos
y, por lo tanto, reducir su volumen. Cuando se encuentran
temperaturas más altas en el residuo biológico - tal como en la
formación de abono compuesto- se puede emplear la adición de
Thielatia terrestris, un hongo del suelo termofílico capaz
de producir celulasa y que sobrevive a altas temperaturas.
Los repelentes, insecticidas y rodenticidas
mantienen los vectores de enfermedades del residuo biológico. Los
ejemplos de repelentes e insecticidas que son compatibles con los
otros componentes de los PBTC, disponibles a coste aceptable, y por
lo demás adecuados incluyen: warfarina, citronelol, bórax,
tetrabromuro de sodio, bencilo, piretrioides, piretrinas, rotenona,
sabadilia, riania, terpenos clorados, malation, esporas de
Bacillus papillae, endrin, cumacloo, dicumarol, ftalato de
dimetilo,
2-etil-1,3-hexanodiol
y 2-fenilciclohexanol.
Los humectantes atraen la humedad y la retienen
en la zona de reacción PBTC/residuo biológico, por lo tanto,
facilitando muchas de las reacciones químicas implicadas en el
secuestro, descomposición, acomplejación y de otra manera
neutralizando e inactivando los componentes nocivos y tóxicos del
residuo biológico que se está tratando. Cuando se requiere el
control de humedad en un residuo biológico tratado, puede ser
beneficiosa la adición al PBTC de cloruro cálcico, un glicol o
glicerol.
Los nutrientes de plantas, particularmente los
micronutrientes conocidos por ser deficientes o estar ausentes de
un residuo biológico particular, se pueden suplementar mediante una
selección considerada de uno o más ingredientes de PBTC que
conducen a un incremento de funcionalidad del complejo. Por ejemplo,
en una región geográfica que es deficiente en cobre, un compuesto o
complejo de ese metal se puede seleccionar como fuente de metal
oligodinámico. Cuando el cinc o hierro son deficientes, se pueden
incluir los compuestos o complejos de aquellos metales. En otros
casos, se pueden añadir ventajosamente al PBTC yodo como complejo de
haluro metálico, magnesio y otros minerales.
Se ha indicado anteriormente que se puede emplear
un PBTC en forma concentrada o diluida. Los diluyentes
representativos y las proporciones en las que se emplean
típicamente son:
Diluyente/disolvente | Intervalo de dilución |
Agua | Entre aproximadamente 10 y 99,1% |
Propilenglicol | Entre aproximadamente 4 y 50% |
Ácido acético | Entre aproximadamente 3 y 20% |
Alcohol etílico o metílico | Entre aproximadamente 1 y 25% |
Estos intervalos de dilución de producto se
reducirán normalmente mediante la dilución adicional antes o como
resultado de la aplicación del PBTC a un residuo biológico. La
dilución en o durante la aplicación puede variar entre
aproximadamente 10 y 1000 del diluyente a una parte de PBTC. 1. La
concentración real eficaz del PBTC en el sustrato del residuo
biológico puede variar entre aproximadamente 10 y 5000 ppm basándose
en el contenido de sólidos del sustrato del residuo biológico. Los
intervalos de tratamiento continuado están en el orden de 50 - 150
ppm de PBTC.
Los ejemplos que siguen describen formulaciones
específicas y representativas del carácter descrito en detalle
anteriormente, el uso de las formulaciones para tratar una amplia
diversidad de residuos biológicos y los resultados positivos en la
estabilización del residuo biológico y neutralización de los VC y
efluentes nocivos que se obtienen.
Este ejemplo muestra cómo se puede emplear un
PBTC para tratar eficazmente aguas residuales.
Aguas residuales municipales (abreviadamente MSW)
obtenidas de Waste Management Central Disposal, Pompano Beach,
Florida.
Las aguas residuales eran marrones y de tipo lodo
con un olor muy fuerte a amoníaco. Los VC principales eran amoníaco
y una mezcla de aminas según se determinó mediante análisis de GC,
FID e IR (cromatografía de gases, detector de ionización de llama e
infrarrojo).
Las MSW se dispersaron en agua para emular las
aguas residuales a medida que se transfería a través de una línea
de aguas residuales y se trató con PBTC de fórmula 1 y un segundo
PBTC formulado como sigue:
Fórmula 2 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Agua | 62,36 |
*Metocel J75MS | 2,50 |
Hidróxido amónico | 5,00 |
Sulfato de cobre | 6,00 |
Clorhidrato de aluminio | 3,00 |
Xilensulfonato de sodio al 40% | 12,00 |
Benzaldehído | 4,00 |
Propilenglicol | 2,50 |
Ácido cítrico | 2,50 |
Betayonona | 0,07 |
Amarillo fluorescernte | 0,07 |
Total | \overline{100,00} |
* Metocel J75MS es una carboximetilcelulosa disponible de Hercules Chemical Company Inc. |
Se realizaron dos operaciones. Los detalles
particulares se indican a continuación.
Operación nº
1
100 ml de una dispersión de MSW al 5% se trataron
con 1 ml de fórmula 1. La muestra era turbia antes del
tratamiento.
1 min. - 40% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 85% de reducción en todos los
volátiles.
Relación 9:1 de sobrenadante a sólidos.
Operación nº
2
100 ml de la solución de MSW al 5% se trataron
con 1 ml de fórmula 2. La muestra era turbia y marrón oscuro antes
del tratamiento.
1 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 98% de reducción en todos los
volátiles.
La relación de precipitados a sólidos era
aproximadamente 7:3.
En ambas operaciones, la desgasificaciones
respondía inmediatamente al tratamiento con el PBTC. Las
dosificaciones iniciales de PBTC de 2% eran más que adecuadas para
reducir el perfil de desgasificación hasta un mínimo de niveles de
detección olfativas.
En operaciones posteriores, la fórmula 2 mostró
una eficacia sustancialmente mayor tratando las dispersiones con
concentraciones más altas de MSW.
El análisis preliminar mostró una reducción punta
en los volátiles amoniacales de 85% en la operación 1 y 95% en la
operación 2. Los ensayos mostraron que la fórmula 2 es la fórmula
preferida para las MSW y residuos biológicos de composiciones
similares.
Ambos tratamientos daban como resultado la
formación de un lodo con algunos flóculos. El agua sobrenadante era
adecuada para reutilizar.
El lodo estaba en una alta concentración, forma
bombeable adecuada para uso agrícola y para concentración posterior
mediante evaporación. El contenido en nitrógeno, azufre, fósforo y
potasio era aproximadamente 10 a 20% más alto en el lodo que en las
MSW no tratado, potenciando sustancialmente el valor nutritivo y
haciendo el lodo útil para fertilización, abono compuesto y
enmienda de suelos.
Los volátiles se secuestraban eficazmente tanto
en el sobrenadante como en el lodo, eliminando la polución en forma
de volátiles de alto perfil y conservando los nutrientes valiosos.
El tiempo de elaboración del lodo para formar abono compuesto se
redujo entre aproximadamente 10% y 15% -una mayor economía en
términos de coste de producto terminado y conservación de la
capacidad del lugar.
Las dosificaciones iniciales de choque entre
aproximadamente 500 y 1000 ppm son suficientes para lograr
reducciones sustanciales y secuestro de los VC y estabilización del
lodo precipitado. Los tratamientos progresivos de 100 a 300 ppm o
menos son adecuados para asegurar la estabilización continuada con
la cantidad exacta dependiendo de la composición del material de
entrada. Un suplemento excesivo con el PBTC para convertir el lodo
en un vehículo para un abono compuesto interactivo o recubrimiento
interactivo del vertedero controlado requiere aproximadamente 50% de
la cantidad de PBTC usada para el tratamiento de choque; es decir
250 a 500 ppm.
La fórmula 2 demuestra el aumento en eficacia
proporcionado por fotosensibilización del PBTC. En forma
concentrada, la fórmula 2 cambia de color drásticamente cuando se
expone a la luz visible. El color cambia desde azul a verde a un
magenta profundo con tintes de plata.
La eficacia global máxima se obtiene combinando
el PBTC con el residuo biológico antes de la exposición a la luz
directa. El resultado, cuando el PBTC se añade de esta manera a los
sustratos del residuo biológico tales como aguas de lixiviación de
MSW a aguas residuales de las operaciones de la elaboración de
alimentos, es una reducción global en uso proporcionando la misma
eficacia de una reducción no inferior a aproximadamente 10% y tan
grande como 50% o más.
El uso de fórmula 2 con iluminación reducida en
ensayos duplicados seguido de la exposición a fuerte luz del día
producía un incremento global en eficacia de 20%; y la dosificación
requerida era inferior al 10%. Una dosis de 0,8 ml tenía una
eficacia de 100% al final del primer minuto del tratamiento.
La fórmula 2 también se ensayó en un agua de
lixiviación de un vertedero controlado de siete años de antigüedad
(pH 7,2 a 7,3; 45.000 ppm de sólidos en suspensión). Los resultados
eran satisfactorios excepto que se observaba algo de floculación
además de la formación de precipitado, y la separación entre el
sobrenadante y el precipitado no era muy definida.
Fórmula 3 | |
Origen del material del residuo biológico | Boston, Mass. |
Descripción del material | Lodos de aguas residuales (abreviadamente S/S); |
negro y de tipo alquitrán con un olor fecal muy | |
fuerte o a ácido graso rancio. | |
Volátiles principales | Ácidos grasos, ácido butírico |
Análisis mediante | CG, FID e IR |
El residuo biológico de S/S se trató con las
fórmulas 4 y 5 de PBTC (Ejemplos II y IV) para proporcionar una
base para comparación y con la fórmula 3 de PBTC. Esta última, que
se describe más adelante, es un PBTC potenciado propuesto
específicamente para el tratamiento de lodos de aguas residuales y
otros residuos biológicos con un perfil de ácidos grasos altos.
\newpage
Fórmula 3 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Agua | 83,00 |
Sulfato de cobre | 4,00 |
Clorhidrato de aluminio | 4,00 |
Metocel J75MS | 0,80 |
Hidróxido amónico | 0,05 |
VWR 9N9 | 2,50 |
Benzaldehído | 3,00 |
Acetato amílico | 0,65 |
Propilenglicol | 2,00 |
Total | \overline{100,00} |
Operación nº
1
100 ml de S/S se trataron con 0,1 ml de fórmula
4. La muestra era turbia antes el tratamiento.
1 min. - 40% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 70% de reducción en todos los
volátiles.
Relación 7:3 de flóculo a sobrenadante.
Operación nº
2
100 ml de la dispersión de S/S al 5% se trataron
con
1 ml de fórmula 1. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 30% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 50% de reducción en todos los
volátiles.
Relación 9:1 de sólidos a sobrenadante.
Operación nº
3
100 ml de dispersión de S/S al 5% se trataron
con
1 ml de fórmula 5. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
Operación nº
4
100 ml de la solución de S/S al 5% se trataron
con 1 ml de fórmula 3. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 98% de reducción en todos los
volátiles.
\newpage
Los resultados y beneficios de los tratamientos
recién descritos con la fórmula 3 eran comparables a los descritos
en el Ejemplo II.
La fórmula 3 era también muy eficaz contra MSW.
Debido a la presencia de la descomposición de los productos
volátiles de ácidos carboxílicos, las MSW tratadas con una fórmula
de PBTC carente de haluro metálico será significativamente más
olorosas que las MSW tratadas con la fórmula 3.
Como se ha descrito anteriormente, la fórmula 3
de PBTC se diseña para el tratamiento óptimo de los residuos
biológicos dominados por ácidos grasos de cadena corta. Estos
materiales se encontraron en muchas instalaciones industriales y en
algunos lugares exógenos. La fórmula 3 neutraliza muy eficazmente
los residuos biológicos asociados los residuos biológicos asociados
con todos los siguientes y muchos otros residuos biológicos y
residuos biológicos asociados y que generan tratamientos y equipo
incluyen:
Células DAF
Digestores de residuos biológicos
Recipientes de almacenamiento
Camellones de residuos biológicos y pilas de
residuos biológicos
Balsas de decantación de residuos biológicos
Residuos de producción con alto contenido en
ácidos grasos
Sumideros de grasas en restaurantes e
instituciones.
Otras aplicaciones específicas en las que la
fórmula 3 es muy eficaz incluyen: tratamiento de tanque séptico,
letrinas portátiles y basuras domésticas; lavado de perreras y
sumideros; enjuague de recipientes de basuras; aseos; limpieza de
orinales y desodorización de alfombras; y montones de abonos
compuestos, pañales, embarcaciones y tanques de almacenamiento.
La fórmula 3 se puede emplear para tener ventaja
en las líneas aéreas, marinas, embarcaciones de pasajeros,
hospitales y otras industrias que son aptas para estar personas en
la proximidad inmediata del residuo biológico que se está
tratando.
Los residuos biológicos que se pueden tratar
eficazmente con la fórmula 3 y complejos comparables de PBTC
incluyen:
Despojos
Basuras
Residuos sólidos
Residuos humanos
Residuos animales
Abonos compuestos
Despojos de pescado
Residuos de alimentos
Residuos médicos
Los complejos del tipo de la fórmula 3 son
particularmente eficaces contra materia fecal, que está usualmente
dominada por aminas. Esto es verdad incluso en las aplicaciones que
incluyen aguas residuales brutas donde la masa dominante es
alcalina. La excepción parece incluir los casos donde una dieta
alta en grasas o enfermedad ha proporcionado la materia fecal de
perfil alto en lípidos y los casos donde la materia fecal se mezcla
con vómitos u otros materiales con un perfil ácido. Cuando se
requiere un microbicida -por ejemplo, cuando se tratan residuos
humanos en un avión u otro tanque de almacenamiento- plata,
aldehídos, tensioactivos biocidas activos tales como amonio
cuaternario y haluros se pueden añadir o incrementar la
concentración en el PBTC.
Descripción del material | Agua de balsas de decantación agrícolas |
Principales volátiles | (residuos de granjas de ganado). Amoníaco, aminas |
primarias, secundarias y terciarias; compuestos | |
azufrados; carboxilatos. | |
Análisis mediante | GC, FID e IR |
El agua de las balsas de decantación agrícolas se
trató con las fórmulas 5 (Ejemplo V) y 9 (Ejemplo XIII) de PBTC como
una base para comparación y con la fórmula 4 de PBTC que se
formulaba como sigue:
Fórmula 4 | |
Constituyente | Porcentaje |
Arcilla de bentonita* | 10,00 |
Hipoclorito sódico (solución al 8%) | 10,00 |
Sulfato ferroso | 5,00 |
Sulfato de cobre | 2,00 |
Benzaldehído | 2,00 |
Van Wet 9N9 (tensioactivo no iónico)** | 5,00 |
Agua | 66,00 |
Total | \overline{100,00} |
*Bauxita, fuajistita, montmortilita, alunita u otra fuente de aluminio o hierro y los similares se | |
pueden usar intercambiablemente. | |
**Sulfonato de lignina puede reemplazar al menos parte de tensioactivo Van Wet en formulaciones | |
propuestas para aplicación a residuos de ganado. |
Operación nº
1
100 ml de agua de balsas de decantación se
trataron con 1 ml de fórmula 9. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 75% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 95% de reducción en todos los
volátiles.
Operación nº
2
100 ml de agua de balsas de decantación se
trataron con 1 ml de fórmula 4. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 98% de reducción en todos los
volátiles.
Operación nº
3
100 ml de agua de balsas de decantación se
trataron con 1 ml de fórmula 5. La muestra era turbia antes el
tratamiento.
1 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
5 min. - 80% de reducción en todos los
volátiles.
Los resultados eran similares a los descritos en
los EjemploS II y III excepto que la retención de nitrógeno,
azufre, fósforo y potasio total apreciable era más alto -de orden
del 30% de mayor retención de nitrógeno y azufre y aproximadamente
entre 10 y 12% de mayor retención de fósforo.
Se encontró una retención aumentada de nutrientes
valiosos en otras aplicaciones del PBTC descritas en el Ejemplo II
(fórmula 2) comparativamente con los residuos de granjas de vacas y
en el tratamiento de otros residuos biológicos tanto con la fórmula
2 como en la fórmula 3. Los datos se presentan en la tabla 1. Los
datos en la tabla indican N como nitrógeno total (abreviadamente
TN), S como azufre total (abreviadamente TS) y volátiles como
volátiles olorosos/inodoros totales (abreviadamente TV) en la parte
superior de los recipientes con muestras tratadas y no tratadas.
Muestra | mg/l | |||
Lavado de residuos de granjas de vacas | TN | TS | TV | BOD* |
mg/ml | ||||
Control | \sim2,7 | \sim0,9 | 335 ppm | 1.570 |
Tratado | ||||
Muestra (1) | \sim4,3 | \sim1,3 | 13 ppm | 450 |
Balsa de decantación | ||||
Control | \sim2,2 | \sim0,8 | 200 ppm | 670 |
Tratado | ||||
Muestra (2) | \sim4,1 | \sim1,3 | 5 ppm | 120 |
Aguas de residuos de granjas de aves | ||||
Control | \sim4,1 | \sim1,8 | 400 ppm + | 1.740 |
Tratado | ||||
Muestra (3) | \sim5,3 | \sim2,3 | 21 ppm | 540 |
Abono compuesto (no leguminosas) | ||||
Control | \sim3,2 | (0) | 290 ppm + | 1.100 |
Tratado | ||||
Muestra (4) | \sim4,7 | (0) | 16 ppm | 320 |
Aguas residuales de abonos compuestos | ||||
Control | \sim2,6 | \sim0,37 | 150 ppm + | 950 |
Tratado | ||||
Muestra (5) | \sim3,5 | \sim0,65 | 5 ppm | 100 |
*BOD = Demanda biológica de oxígeno |
Las muestras Nº 1 y 2 se trataron con la fórmula
2 de PBTC. La muestra Nº 3 se trató con fórmula 4. Las muestras 4 y
5 se trataron con la fórmula 3. La cantidad de tratamiento era 250
ppm a 275 ppm de PBTC, en peso seco.
El agua sobrenadante de las instalaciones después
del tratamiento se expuso a una fuente de UV de 48 vatios, 2357
\ring{A} en una cantidad de 18,925 litros por minuto. El agua
tratada con UV mostraba una transparencia mejor, menos sólidos en
suspensión (menor de 200 ppm), no BOD y volátiles no detectables
cuando se examinaba con un analizador de barrido por infrarrojos y
cromatografía de gas. El tratamiento era también más económico.
Los vertederos controlados sanitarios presentan
un desafío particular debido a la diversidad de residuos biológicos
encontrados en ellos. No obstante, los residuos biológicos en estos
lugares y otros comparables se pueden neutralizar y estabilizar
eficazmente con los PBTC. Una fórmula de un complejo neutro óptimo
para esta aplicación (fórmula 5) se ha expuesto anteriormente. La
fórmula siguiente es un ejemplo básico de PBTC repartido formulado
para uso en las balsas de decantación y en otras aplicaciones que
incluyen una diversidad de residuos biológicos con diferentes
características.
Fórmula 25 | |
Constituyente | Porcentaje |
Tensioactivo (aniónico, catiónico, no iónico, anfótero | 1,0 - 99 |
o mezcla de los mismos) | |
Metal (es)* oligodinámicos | 0,5 - 85 |
Polimerizador/reactivo de reticulación/sinérgico (aldehído) | 0,1 - 80 |
Haluro/haluro metálico | 0,1 - 75 |
Donante de protones (ácido cítrico, ácido clorhídrico, etc.) | 0,0 - 35 |
Agente de reparto (ión amonio) | 0,0 - 25 |
Recaracterizador de olor | 0,0 - 25 |
* Puede ser cualquier fuente de metal oligodinámico preferido incluyendo un compuesto | |
o complejo halógeno. |
Los aditivos se pueden emplear en el complejo
para mejorar su eficacia en residuos biológicos seleccionados.
Dichos aditivos incluyen bórax, ion férrico, sulfato de lignina y
betaína.
Los PBTC de la naturaleza descrita en este
ejemplos y otros de los PBTC descritos en esta memoria descriptiva
se pueden también emplear para tener ventaja con el fin de
controlar los olores asociados con los fertilizantes orgánicos
aplicados a campos pastos, céspedes y otras áreas. En este caso
puede ser ventajoso mezclar el PBTC con el fertilizante antes de
que se aplique el fertilizante, típicamente en una proporción que
varía entre 10 ppm y 10.000 en peso sedo del PBTC.
El PBTC del ejemplo VII se puede también añadir a
una suspensión que comprende un material formador de una barrera
biodegradable adecuada tal como papel usado triturado, fibras de
pasta de papel o material celulósico comparable y después vertir en
la superficie de un residuo biológico para proporcionar barreras
interactivas que hacen los vapores del residuo biológico
inocuos.
Una formulación adecuada para una barrera o
recubrimiento de residuo biológico es:
Constituyente | Preferido | Intervalo |
(porcentaje) | (porcentaje) | |
Papel triturado o molido o material celulósico comparable | 6,0 | 4 - 9 |
Agua | 92,0 | 90 - 95 |
PBTC | 1,0 | 0,1 - 3 |
El material celulósico se tritura en partículas
que varían de tamaño entre malla 10 ó 150 (usualmente, el más fino
es el mejor). El papel y el agua (preferiblemente templada o
caliente, 40 - 70ºC) se añaden a cualquier mezclador adecuado - uno
concreto o de tipo de pala -y se agita vigorosamente hasta que el
papel se convierte en pasta (generalmente aproximadamente 30
minutos). Se añade el PBT de fórmula VII y se continúa mezclando
durante al menos 30 minutos adicionales. La suspensión, que tomará
una textura espumosa, se puede bombear y se puede dispersar mediante
un cabezal pulverizador en el residuo biológico hasta una
profundidad entre 3,175 cm y 3,81 cm (se prefiere 1,905 cm).
Después de unos pocos minutos, el producto espumoso se posa y toma
una textura visiblemente fibrosa similar al fieltro recientemente
formado. Después de secar, permanecerá una capa interactiva delgada
y fuerte. Dependiendo de las condiciones de tiempo ambientales y
espesor de la aplicación, el secado requerirá entre aproximadamente
una hora y varias horas más.
La barrera reaccionará debajo del residuo
biológico o se añadirá a él e interceptará reactivamente cualquier
emisión fugitiva del residuo biológico subyacente. El agua del
rocío o de la lluvia trasferirá algo del PBTC de fórmula VII desde
la barrera inactiva a las capas externas del residuo biológico.
Este procedimiento y producto ampliará la zona interactiva más
profunda en el interior del residuo biológico subyacente. Por
último, cualquier producto que no ha reaccionado influirá
favorablemente en las aguas de lixiviación.
La barrera interactiva formada de esta
formulación se aplica fácilmente y forma un barrera interactiva
excelente, resistente y duradera que no se descompondrá por el
viento. Ocupa muy poco espacio que está más que compensado mediante
compactación adicional del residuo subyacente en respuesta a la
compactación proporcionada por las aguas de lixiviación de PETC y
PBTC. Opcionalmente se pueden añadir repelentes de insectos y
plagas o venenos como también se pueden añadir tintes y otros
materiales auxiliares.
Los PBTC se pueden diluir con agua y usarse para
limpieza y lavado de superficies contaminadas con residuos
biológicos mientras que simultáneamente estabilizan los residuos.
La estabilización de los sólidos de los residuos y eliminación de
los VC y sus olores durante la limpieza son apreciables
inmediatamente. Cuando se emplea de esta forma, se prefieren PCTB
concentrados (no diluidos).
Los PBTC se pueden también usar en dispositivos
de fregado por aire para mejorar el efecto. Una concentración en el
intervalo entre aproximadamente 0,01 y 50% de PBTC basándose en el
volumen de un medio de fregado tal como agua se puede usar. Se
prefiere una concentración de aproximadamente 5%.
También se puede inyectar directamente un PBTC en
forma de un aerosol o pulverizador en un conducto o cámara impelente
que transporta los residuos biológicos o volátiles asociados a los
residuos biológicos. El nivel de aplicación puede estar entre
aproximadamente 0,1 y 100% en base al residuo biológico. Se prefiere
una concentración de 50% de PBTC en un vehículo tal como agua o
propilenglicol.
La siguiente fórmula es representativa de las que
actualmente se consideran óptimas para la limpieza y fregado, las
aplicaciones estabilizadoras de los residuos biológicos son como
las que se acaban de describir.
Fórmula 21 | |
Constituyente | Porcentaje |
Sulfato de cobre | 4,00 |
Solución de clorhidrato de aluminio | 5,00 |
Hidróxido amónico | 0,50 |
Ácido cítrico* | 3,00 |
Exxon 9NM anfótero | 15,00 |
Van Wet 9N9 | 15,00 |
Benzaldehído | 4,00 |
Agua | 53,50 |
Total | \overline{100,00} |
*Todo o parte del ácido cítrico se puede reemplazar con citrato sódico. |
- 1.
- A 10 ml de agua añadir hidróxido amónico y agitar.
- 2.
- Añadir a la mezcla anterior la solución de clorhidrato de aluminio. La solución se vuelve turbia.
- 3.
- Añadir ácido cítrico y agitar hasta que el ácido se haya disuelto completamente y la solución sea transparente.
- 4.
- Añadir sulfato / cloruro de cobre seguido del agua restante.
- 5.
- Mientras se agita suavemente la reacción, añadir el tensioactivo de Van Wet 9N9, mezclar hasta que el Van Wet se ha dispersado totalmente.
- 6.
- Añadir el Exxon 9NM de la misma manera que el Van Wet.
- 7.
- Añadir el benzaldehído mientras se agita la solución. La solución se enturbia momentáneamente hasta que el benzaldehído reacciona en la formulación momento en el que se clarifica la fórmula.
A menudo un atributo deseable es la actividad
biocida potenciada de un PBTC propuesto para uso institucional.
Esto minimiza la posibilidad de contaminación bacteriológica.
Un PBTC representativo formulado para
proporcionar dicha actividad microbicida es la siguiente:
Fórmula 5a | |
Ingrediente | Porcentaje |
Benzaldehído | 2,50 |
Glutaraldehído | 3,00 |
Dihidrato de cloruro de cobre | 4,00 |
Cloruro de aluminio | 3,00 |
Cloruro de plata | 2,50 |
Hidróxido amónico | 2,00 |
Compuesto de amonio cuaternario | 15,00 |
Ácido cítrico | 2,00 |
Alcohol etílico | 2,50 |
Eucalipto | 0,70 |
Alcanfor | 0,70 |
Salicilato de metilo | 0,70 |
Aceite de pino | 5,00 |
Agua blanda | 56,40 |
Total | \overline{100,00} |
En esta formulación, el alcohol funciona como un
disolvente para otros constituyentes orgánicos del PBTC. También
actúa como un disolvente de lípidos, ácidos grasos, hidrocarburos y
otros constituyentes comunes del residuo biológico, por lo tanto,
promoviendo la eficacia del PBTC.
Además de su función como un caracterizador de
olor, el aceite de pino funciona como un solubilizante de
componentes de residuos biológicos, un biocida, un agente de
penetración, un tensioactivo secundario y un recaracterizador de
olor.
El compuesto de amonio cuaternario preferido es
cloruro de benzoalconio, que proporciona un alto grado de
antisepsia.
En una aplicación representativa, el PBTC antes
mencionado se añade directamente a residuos de aseos recientes en
una forma concentrada como se ha descrito anteriormente o se diluye
y después se añade. Para tratar los residuos de aseos se diluye la
fórmula 5a con entre aproximadamente 0,2 y 50% de agua y se añade al
residuo en una concentración de entre aproximadamente 0,1 y
5,0%.
Esta formulación de PBTC estabiliza los residuos
biológicos de los aseos interaccionando con las proteínas y
productos de descomposición de proteínas incluyendo peptonas,
polipéptidos y aminas. También interactúa con otros compuestos que
contienen nitrógeno, con compuestos que contienen azufre y con
lípidos y productos de descomposición de lípidos incluyendo ácidos
grasos y otros ácidos carboxílicos. Neutraliza los volátiles e
inhibe los volátiles que se desarrollan en las preparaciones
químicas. Interactúa con y estabiliza las poblaciones microbianas y
concentra los sólidos en el residuo biológico.
La fórmula 5a es también importante debido a que
manifiesta la capacidad que tienen los PBTC de realizar eficazmente
su multiplicidad de funciones eficazmente y dichas tareas
adicionales según se puedan requerir o desear en aplicaciones
particulares de la invención.
Por supuesto los PBTC se puede emplear también
para tener ventaja alrededor del hogar para limpiar y desinfectar y
estabilizar basuras y otros residuos biológicos. Un PBTC formulado
específicamente para uso doméstico y otros usos con exigencias
similares es el siguiente:
\newpage
Fórmula 24 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Sulfato de cobre | 4,00 |
Hidróxido amónico | 5,00 |
Tensioactivo aniónico Atlas G-3300 | 12,00 |
Propilenglicol | 1,50 |
Benzaldehído | 1,00 |
Acetato de amilo | 0,50 |
Ácido cítrico | 3,00 |
Agua dura | 73,00 |
Total | \overline{100,00} |
Fórmula 7 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Bromuro en forma de 1-bromo-3-cloro-5-dimetildantoína | 5,00 |
Clorhidrato de aluminio, solución al 50% | 5,00 |
Ácido acético glacial, propilenglicol o alcohol | 2,00 |
Agua dura | 88,00 |
Total | \overline{100,00} |
Como se ha indicado anteriormente, muchos PBTC
típicamente no son particularmente activos contra abonos compuestos
(y otros residuos biológicos que contienen maderas) debido a que
los terpenos y compuestos relacionados de C_{10} encontrados en
concentraciones significativas en muchas maderas. Por el contrario
el PBTC de fórmula 7 es altamente eficaz neutralizando y
estabilizando los residuos biológicos en los que están presentes
concentraciones significativas de compuestos orgánicos de
C_{10}.
Los ejemplos precedentes se dirigen
principalmente al uso de los PBTC para decomponer, secuestrar,
acomplejar o de otro modo neutralizar o inactivar los componentes
de los residuos biológicos de manera que mantiene componentes
nocivos y tóxicos que se desarrollan a medida que el residuo
biológico continúa descomponiéndose y hacen inocuos los malos
olores liberados del residuo biológico durante el procedimiento del
tratamiento. En vertederos controlados sanitarios y otras
aplicaciones, quizás un objetivo igualmente importante es
neutralizar las aguas lixiviadas tóxicas y/o otros exudados
mientras que el residuo biológico se está estabilizando.
Las formulaciones de PBTC tienen la capacidad de
neutralizar las aguas de lixiviación de naturaleza tóxica o nociva
y, también la capacidad de estabilizar los residuos biológicos de
manera que suprime la generación y liberación de exudados del
residuo biológico.
Fórmula 9 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Sulfato de cobre | 4,00 |
Clorhidrato de aluminio | 5,00 |
Benzaldehído | 1,50 |
Glutaraldehído | 2,50 |
Ácido cítrico | 2,00 |
Tensioactivo no iónico Van Wet 9N9 | 13,00 |
Hidróxido amónico | 0,17 |
Agua | 71,83 |
Total | \overline{100,00} |
Los PBTC destinados a los residuos biológicos con
altas concentraciones de ácidos grasos requieren ligeras
modificaciones de la fórmula 9. En particular, la fórmula 9 se
diluye aproximadamente 5:1 con agua; y se preparan pequeñas
adiciones de benzaldehído; un haluro y aluminio. Los resultados son
excelentes con reducciones de sólidos de 9:1 y consistentemente
lográndose reducciones de volátiles del orden del 99%. Los ensayos
olfatorios no muestran olor a desgasificación apreciable.
Un PBTC representativo descrito anteriormente
(fórmula 7) es un concentrado básico que se puede usar para tratar
residuos mezclados de residuos biológicos iónicos tales como los
encontrados en vertederos controlados sanitarios. Otros dos PBTC que
se pueden emplear para este propósito y también tener ventaja para
estabilizar los abonos compuestos activos se formulan como
sigue:
Fórmula 12 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Van Wet 9N9 | 80 \hskip20pt |
Bromohidrato de aluminio (fuente de metal olidodinámico) | 11 \hskip20pt |
Benzaldehído | 9,0 \hskip15pt |
Betayonona (olor floral) | 0,0005 |
Total | \overline{100,00} \hskip10pt |
Fórmula 14 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Bromhidrato de aluminio | 11,00 |
Hidróxido de aluminio | 1,00 |
Tensioactivo Atlas G-3300 | 69,00 |
Benzaldehído | 8,95 |
Betayonona | 0,05 |
Ácido cítrico | 10,00 |
Total | \overline{100,00} |
Se ha indicado anteriormente que los PBTC se
pueden emplear ventajosamente añadiendo el PBTC directamente a un
efluente de fluidos (Ejemplo IV) o utilizándolo como un medio de
fregado (Ejemplo VIII). Otro PBTC que se puede emplear
ventajosamente de cualquiera de estas maneras es el siguiente.
Fórmula 16 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Hidróxido de aluminio | 12,75 |
Cloruro férrico | 12,75 |
Hidróxido de aluminio | 3,00 |
Tensioactivo aniónico Atlas G-3300 | 9,80 |
Total | \overline{100,00} |
Se describe en este ejemplo otro PBTC
representativo que es particularmente eficaz en el tratamiento de
efluentes de elaboración de pasta y de papel y otros residuos
biológicos con altas concentraciones de compuestos de azufre. Este
PBTC se formula como sigue
\newpage
Fórmula 17 | |
Ingrediente | Porcentaje |
Silicato sódico | 51,90 |
Hidróxido de aluminio | 12,75 |
Cloruro férrico | 12,75 |
Mezclar y añadir | |
Hidróxido de aluminio | 3,00 |
Tensioactivo aniónico | 9,80 |
Benzaldehído | 9,80 |
Total | \overline{100,00} |
Toda o parte de las fuentes de metales
oligodinámicos en la fórmula 17 se pueden reemplazar por una fuente
iónica cúprica o de cinc y/o un haluro metálico tal como bromuro de
aluminio o cloruro de aluminio. También se puede incluir una fuente
de ión de plata ya que este metal es particularmente eficaz
neutralizando los constituyentes de azufre de pasta, papel y
residuos biológicos similares.
También se puede usar el sulfato de aluminio en
lugar de un OMS enumerado si se va a usar el PBTC cuando están
presentes altas concentraciones de compuestos de nitrógeno y azufre
y pocos, si los hay, compuestos carboxílicos. El sulfato de cinc o
cloruro de cinc se pueden usar para residuos biológicos cargados con
materia fecal.
Un agente de partición y/o una fuente de protones
puede ser necesario con algunas combinaciones de tensioactivos y
metal (es) oligodinámico (s) en un complejo del tipo de la fórmula
17 de manera que se combinen apropiadamente.
La fórmula 17 se diseña principalmente para el
tratamientote volátiles ácidos que contienen azufre. Estas
sustancias malolientes típicamente muy volátiles pueden ser muy
difíciles de tratar en condiciones de campo ya que son algo
resistentes al tratamiento de amplio espectro.
La fórmula 17 en muy eficaz contra dichas fuentes
olorosas volátiles nocivas, tóxicas como licores de pasta, aroma de
mofeta, vegetación en descomposición, metil y etilmercaptanos,
tioles, sulfuro de hidrógeno y algunos disolventes a base de
azufre. La eficacia global es aproximadamente 90% como se demuestra
mediante paneles olfativos y ensayos confirmatorios de IR.
El uso de estiércol de caballo u otros tipos de
estiércol para el cultivo en camas de setas es ejemplar de los usos
productivos deseables que se pueden hacer de los que de otra manera
sería otro residuo biológico voluminoso.
Este ejemplo muestra cómo todos los residuos
biológicos se deben tratar con - usar para proporcionar beneficios
que más que compensar por el transporte y tratamiento, producen un
impacto global que es aprovechable para la sociedad.
Los criadores de setas se consideran cada vez más
como una molestia para la comunidad debido a al transporte, manejo
y uso de las camas para el cultivo de setas que están hechas de
estiércol. Estos problemas son graves en muchas áreas,
incrementando los costes operacionales y legales y presiones
públicas para relocalizar tales operaciones.
El producto es antiestético y muestra emanaciones
volátiles desagradables que limitan su uso y, por supuesto, reducen
los valores básicos innecesariamente. También, el consumo de camas
de cultivo de setas es algo limitada para el uso de los
consumidores debido a su continua nocividad que impone límites en el
jardinero del hogar. Incluso así, después de la producción de
setas, las camas de cultivo consumidas se venden y se usan
constructivamente por algunos jardineros.
Los problemas se reducen significativamente o
incluso se eliminan primero mediante el tratamiento de las camas de
cultivo con PBTC de acuerdo con los principios de la presente
invención.
En una demostración representativa, las camas de
cultivo compuestas de estiércol de caballo, paja y micelio de
Agaricus campestris se dispondrán en dos camellones de
aproximadamente 7,62 metros de longitud y 1,22 m de anchura por 0,91
m de altura en un pajar anexo.
Se pulveriza una fila de camas de cultivo usando
un pulverizador habitual de bomba presurizado de 9,54 litros lleno
con 7,57 litros de la fórmula 5 diluido 50 a 1 con agua de
grifo.
Se pulverizan tres veces las camas de cultivo con
7,57 litros de la fórmula 5 sobre su superficie entera expuesta,
estando cada tratamiento separados 5 días.
Los resultados inmediatos en las camas de cultivo
tratadas vs. los no tratados juzgados por un panel de 12 personas
eran unánimes;
Tratadas: poco o ninguno olor desagradable. No
tratadas: fuerte olor a estiércol/amoníaco.
Los resultados en las camas de cultivo consumidas
eran muy similares. Tratadas: poco o ningún olor. No tratadas: olor
a estiércol/moho.
Estos ensayos se repitieron en 5 ocasiones
separadas.
Más sorprendente fue el incremento en el
rendimiento de setas en lechos de cultivo tratados sobre los no
tratados. En todos los ensayos el incremento de rendimiento de
setas variaba entre uno bajo de 5 por ciento y uno alto de 8 por
ciento.
Claims (32)
1. Uso de una composición que comprende un
componente tensioactivo, un componente metálico y un aldehído,
comprendiendo el componente metálico una fuente de cinc, plata,
circonio, magnesio, manganeso, aluminio, cobre combinado con
aluminio o cobre combinado con hierro, como agente de tratamiento de
residuos biológicos.
2. El uso según la reivindicación 1 en el que el
componente metálico comprende una fuente de cinc, cobre combinado
con aluminio o cobre combinado con hierro.
3. El uso según la reivindicación 2 en el que el
componente metálico comprende sulfato de cobre y clorhidrato de
aluminio.
4. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 3 en el que el aldehído se selecciona entre el
grupo constituido por benzaldehído, glioxal, acetaldehído,
anisaldehído, glutaraldehído, citral, decanal y mezclas de los
mismos.
5. El uso según la reivindicación 4 en el que el
aldehído se selecciona entre el grupo constituido por benzaldehído,
glioxal y mezclas de los mismos.
6. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 5 en el que el componente tensioactivo
comprende un tensioactivo no iónico, un tensioactivo anfótero, un
tensioactivo aniónico, un tensioactivo catiónico o mezclas de los
mismos.
7. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6 que comprende además agua como vehículo.
8. El uso según la reivindicación 1 en el que el
componente tensioactivo, el componente metálico y el aldehído están
en un vehículo acuoso, el componente tensioactivo comprende una
mezcla de tensioactivos no iónicos y anfóteros, el componente
metálico comprende una fuente de cobre combinado con aluminio y el
aldehído comprende benzaldehído.
9. El uso según la reivindicación 8 en el que el
componente metálico comprende sulfato de cobre y clorhidrato de
aluminio.
10. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 9 que comprende además un donante de
protones.
11. El uso según la reivindicación 10 en el que
el donante de protones se selecciona del grupo constituido por
ácido cítrico, ácido clorhídrico, ácido acético, ácido sulfúrico y
ácido fosfórico.
12. El uso según la reivindicación 10 en el que
el componente tensioactivo, el componente metálico, aldehído y
donante de protones están en un vehículo acuoso, el componente
tensioactivo comprende una mezcla de tensioactivos no iónicos y
anfóteros, el componente metálico comprende una fuente de cobre
combinado con aluminio y el aldehído comprende benzaldehído.
13. El uso según la reivindicación 12 en el que
el componente metálico comprende sulfato de cobre y clorhidrato de
aluminio.
14. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 13 en el que el componente tensioactivo
comprende 1,0 a 99 por ciento del agente de tratamiento, el
componente metálico comprende entre 0,5 por ciento y 85 por ciento
del agente de tratamiento y el aldehído comprende entre 0,1 y 80 por
ciento del agente de tratamiento.
15. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 - 14 que comprende una fuente de halógeno.
16. El uso según la reivindicación 15 en el que
el componente metálico comprende un metalhalógeno.
17. Procedimiento de tratamiento de residuos
biológicos, que comprende la etapa de aplicar al residuo biológico
una composición que comprende un componente tensioactivo, un
componente metálico y un aldehído, comprendiendo el componente
metálico una fuente de cinc, plata, circonio, magnesio, manganeso,
aluminio, cobre combinado con aluminio o cobre combinado con
hierro, como agente de tratamiento de residuos biológicos.
18. El procedimiento según la reivindicación 17
en el que el componente metálico comprende una fuente de cinc,
cobre combinado con aluminio o cobre combinado con hierro.
19. El procedimiento según la reivindicación 18
en el que el componente metálico comprende sulfato de cobre y
clorhidrato de aluminio.
20. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 19 en el que el aldehído se selecciona del
grupo constituido por benzaldehído, glioxal, acetaldehído,
anisaldehído, glutaraldehído, citral, decanal y mezclas de los
mismos.
21. El procedimiento según la reivindicación 20
en el que el aldehído se selecciona del grupo constituido por
benzaldehído, glioxal y mezclas de los mismos.
22. El procedimiento según una de las
reivindicaciones 17 a 21 en el que el componente tensioactivo
comprende un tensioactivo no iónico, un tensioactivo anfótero, un
tensioactivo aniónico, un tensioactivo catiónico o mezclas de los
mismos.
23. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 22 que comprende además agua como
vehículo.
24. El procedimiento según la reivindicación 17
en el que el componente tensioactivo, el componente metálico y el
aldehído están en un vehículo acuoso, el componente tensioactivo
comprende una mezcla de tensioactivos no iónicos y anfóteros, el
componente metálico comprende una fuente de cobre combinado con
aluminio y el aldehído comprende benzaldehído.
25. El procedimiento según la reivindicación 24
en el que el componente metálico comprende sulfato de cobre y
clorhidrato de aluminio.
26. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 25 que comprende además un donante de
protones.
27. El procedimiento según la reivindicación 26
en el que el donante de protones se selecciona del grupo
constituido por ácido cítrico, ácido clorhídrico, ácido acético,
ácido sulfúrico y ácido fosfórico.
28. El procedimiento según la reivindicación 26
en el que el componente tensioactivo, el componente metálico,
aldehído y donante de protones están en un vehículo acuoso, el
componente tensioactivo comprende una mezcla de tensioactivos no
iónicos y anfóteros, el componente metálico comprende una fuente de
cobre combinado con aluminio y el aldehído comprende
benzaldehído.
29. El procedimiento según la reivindicación 28
en el que el componente metálico comprende sulfato de cobre y
clorhidrato de aluminio.
30. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 29 en el que el componente tensioactivo
comprende entre 1,0 y 99 por ciento del agente de tratamiento, el
componente metálico comprende entre 0,5 y 85 por ciento del agente
de tratamiento y el aldehído comprende entre 0,1 y 80 por ciento
del agente de tratamiento.
31. El procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 17 a 30 que comprende además una fuente de
halógeno.
32. El procedimiento según la reivindicación 31
en el que el componente metálico comprende un metalhalógeno.
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