ES2202312T3 - Estabilizacion de residuos biologicos. - Google Patents

Estabilizacion de residuos biologicos.

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ES2202312T3 ES93913892T ES93913892T ES2202312T3 ES 2202312 T3 ES2202312 T3 ES 2202312T3 ES 93913892 T ES93913892 T ES 93913892T ES 93913892 T ES93913892 T ES 93913892T ES 2202312 T3 ES2202312 T3 ES 2202312T3
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James P. Cox
R. W. Duffy Cox
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01—Deodorant compositions
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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.
Antecedentes de la invención
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.
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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.
Descripción detallada 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:
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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.
Constituyente
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.
Constituyente
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.
Ejemplo II
Este ejemplo muestra cómo se puede emplear un PBTC para tratar eficazmente aguas residuales.
Residuo biológico
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Ejemplo III
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Ejemplo IV
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Resultados
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.
Ejemplo V
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.
TABLA 1
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.
Ejemplo VII
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.
Ejemplo VIIA
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.
Ejemplo VIII
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.
Protocolo de formulación
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.
Ejemplo IX
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.
Ejemplo X
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}
Ejemplo XII
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}.
Ejemplo XIII
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.
Ejemplo XIV
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}
Ejemplo XV
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}
Ejemplo XVI
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.
Ejemplo XVII
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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