ES2332696A1 - Sistema integrado de generacion de energia y produccion de fertilizante organico. - Google Patents

Sistema integrado de generacion de energia y produccion de fertilizante organico. Download PDF

Info

Publication number
ES2332696A1
ES2332696A1 ES200850094A ES200850094A ES2332696A1 ES 2332696 A1 ES2332696 A1 ES 2332696A1 ES 200850094 A ES200850094 A ES 200850094A ES 200850094 A ES200850094 A ES 200850094A ES 2332696 A1 ES2332696 A1 ES 2332696A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
organic fertilizer
granulated
production
organic
installation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES200850094A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2332696B1 (es
Inventor
Charles W.D. Blandy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Industrial Ecosystems Pty Ltd
Original Assignee
Industrial Ecosystems Pty Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2006902645A external-priority patent/AU2006902645A0/en
Application filed by Industrial Ecosystems Pty Ltd filed Critical Industrial Ecosystems Pty Ltd
Publication of ES2332696A1 publication Critical patent/ES2332696A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2332696B1 publication Critical patent/ES2332696B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C3/00Treating manure; Manuring
    • A01C3/02Storage places for manure, e.g. cisterns for liquid manure; Installations for fermenting manure
    • A01C3/025Storage places for manure, e.g. cisterns for liquid manure; Installations for fermenting manure with heat recuperation means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00Methods of fertilising, sowing or planting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/0063
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/60Heating or cooling during the treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05FORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/90Apparatus therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K15/00Adaptations of plants for special use
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/145Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Abstract

La invención se refiere a un sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico y a un método que incluye: una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa (12); una instalación (14) para producir fertilizante orgánico granulado (46); y medios para capturar y desviar el calor residual desde la central eléctrica (12) a la instalación (14), para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado (46).

Description

Sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de generación de energía. En particular, la presente invención se refiere a un sistema integrado para generar energía y fertilizante orgánico a partir de biomasa renovable.
Antecedentes de la invención
En esta memoria descriptiva, cuando se hace referencia a o se analiza un documento, acto o artículo de conocimiento, esta referencia o análisis no admite que el documento, acto o artículo de conocimiento o cualquier combinación de los mismos, en la fecha de prioridad:
(i) fuera parte del conocimiento general común; o
(ii) se sepa que es pertinente para intentar resolver cualquier problema con el que esté relacionada esta memoria descriptiva.
La mayoría de las opiniones científicas afirman que el calentamiento global (conocido también de una forma un tanto eufemística como "cambio climático") es real, y podría tener consecuencias medioambientales y económicas devastadoras. El calentamiento global está causado por el aumento de los niveles del dióxido de carbono presente en la atmósfera, que se libera cuando se queman combustibles fósiles, tal como para producir electricidad. Cuando se quema, el carbono que se ha almacenado en el combustible fósil (tal como carbón) durante muchos miles de años se convierte en dióxido de carbono y se libera a la atmósfera.
Se están investigando las maneras para hacer que la combustión del carbón sea más "limpia", en términos de la cantidad de dióxido de carbono liberado a la atmósfera, así como las maneras de "secuestrar" el dióxido de carbono, tales como por almacenamiento en formaciones geológicas subterráneas o submarinas.
Los generadores de energía eléctrica que funcionan por combustión de biogases, tales como metano, pueden contribuir en menor medida al calentamiento global que las centrales eléctricas que funcionan con carbón. Como se analiza en las memorias descriptivas de las patentes alemanas publicadas DE4440750 (Schirmer Umwelttechnik GMBH) y DE 19715646 (Paesler), y la memoria descriptiva japonesa publicada JP2002361217 (Kubota KK), los biogases que son adecuados para usar en este contexto pueden producirse como subproducto del procesado de residuos animales y/o urbanos mediante procesos tales como fermentación anaerobia.
Se han investigado también las instalaciones de generación de energía que liberan dióxido de carbono en cantidades insignificantes. Por ejemplo, en muchas partes del mundo se usan instalaciones de generación de energía solar y eólica. Aunque son sumamente más limpias que los sistemas de generación de energía basados en la combustión de combustibles fósiles y biocombustibles, son mucho menos eficaces y dependen de la existencia de las condiciones medioambientales particulares (es decir, luz del sol y viento). Por supuesto los momentos en los que dichas condiciones no se presentan son realmente "tiempo muerto" para los sistemas de generación de energía.
Se han propuesto también instalaciones de generación de energía que no aumentan la cantidad neta de dióxido de carbono en la atmósfera. Las instalaciones de generación de energía basadas en biomasa son un ejemplo, y se usan ya en algunas partes del mundo. La biomasa es un combustible orgánico producido de forma natural que puede desarrollarse específicamente como combustible (tal como astillas de madera) u obtenerse como un producto residual de otros procesos, tal como "residuo verde" de procesos agrícolas.
La biomasa se quema de la misma manera que un combustible fósil para producir calor para activar una caldera, que a su vez acciona turbinas que funcionan con vapor para generar electricidad. Se conocen también otros usos de la biomasa para producir energía tales como para fabricar bio-diésel y su uso en procesos de gasificación.
Aunque la combustión de biomasa libera dióxido de carbono a la atmósfera, la cantidad neta de dióxido de carbono no aumenta, debido a la retirada de dióxido de carbono de la atmósfera debido a la existencia de fotosíntesis según se desarrolla la biomasa.
Las centrales eléctricas de biomasa son prometedoras puesto que no dependen de condiciones medioambientales particulares como ocurre en la energía solar y eólica. La biomasa es también una fuente de energía renovable que puede desarrollarse fácilmente y/u obtenerse a partir de productos residuales.
Un ejemplo de un sistema de energía de biomasa se da en la solicitud de patente publicada de Estados Unidos Nº US2004/129188, que describe un sistema de generación de energía donde la biomasa - que se cultiva en un campo de biomasa cercano a un horno - se recolecta periódicamente y se quema en el horno para activar un generador. El objetivo del sistema es obtener un "bucle parcialmente cerrado", al que únicamente se añaden luz del sol y aire y en el que un campo de biomasa suministra todo el combustible necesario para producir la cantidad deseada de electricidad. Se dice que el objetivo se consigue reciclando el calor residual y otros subproductos de la combustión de la biomasa, tales como dióxido de carbono, vapor de agua y cenizas, de vuelta al campo de biomasa como aportación de energía y nutrientes.
Aunque el sistema tiene ventajas respecto a las centrales eléctricas de biomasa tradicionales, independientemente de ello sigue habiendo una necesidad de un sistema que haga más eficaz el uso de los subproductos de la combustión de biomasa que el descrito en el documento anterior.
El documento WO 2005/005786 describe un proceso donde se introduce un flujo de aire en exceso durante la combustión de la biomasa para aumentar la producción de óxido de nitrógeno y dióxido de nitrógeno (denominados NO_{x}). Además, el área de oxidación de la caldera funciona a una temperatura que supera los 1093,3ºC (2000ºF) y los gases de combustión se mantienen en un entorno de alta temperatura durante un mayor tiempo de residencia para aumentar adicionalmente la producción de NO y NO_{2}. Las cenizas volantes de la biomasa incinerada se filtran después desde los gases de combustión que escapan de la caldera, retirando el NO_{x} del gas de combustión filtrado y usándolo en la producción de un fertilizante nitrogenado. El propio fertilizante nitrogenado se mezcla también con las cenizas volantes para formar un "producto fertilizante equilibrado" usado para el cultivo adicional de material de biomasa.
De nuevo, aunque el sistema descrito en el documento anterior tiene ventajas respecto a las centrales eléctricas de biomasa tradicionales, independientemente de ello sigue habiendo una necesidad de un sistema que haga más eficaz el uso de los subproductos de la combustión de biomasa que el descrito en este documento.
Sumario de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un sistema integrado de generación de energía y de producción de fertilizante orgánico que incluye:
una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa;
una instalación para producir fertilizante orgánico granulado; y
medios para capturar y desviar el calor residual de la central eléctrica a la instalación para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado.
\vskip1.000000\baselineskip
En la presente memoria descriptiva, incluyendo las reivindicaciones, la expresión "fertilizante orgánico" significa un fertilizante que procede de materia orgánica, pero que puede estar complementado con aditivos inorgánicos tales como nitrógeno, fósforo y/o potasio.
El uso de calor residual en la producción de fertilizante orgánico granulado es un uso muy eficaz, y hasta ahora desconocido, de un subproducto de la combustión de biomasa. En particular, un suministro continuo de calor residual de baja calidad que se desvía desde una central eléctrica, que funciona por combustión de biomasa, potencia en gran medida los procesos tanto para la producción de fertilizante orgánico como para la granulación de este fertilizante. Una ventaja particular de la presente invención es que tiende a producir gránulos redondeados, duros, que pasan fácilmente a través de las sembradoras de fertilizante.
Preferiblemente, la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado durante un periodo de aproximadamente de 2 a 18 meses y, óptimamente, durante un periodo de aproximadamente 12 meses.
La producción de un fertilizante orgánico durante estos periodos es particularmente ventajosa ya que da como resultado la producción de un fertilizante granulado de muy buena calidad y también se adapta bien al ciclo habitual de desarrollo de las cosechas de cereales. Esta sinergia permite que la biomasa residual de la producción de las cosechas de cereales, que está disponible típicamente después de la siega anual, se use como biocombustible para la central eléctrica y como material de partida para la producción del fertilizante orgánico.
En realizaciones particularmente preferidas, la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico en gránulos mediante:
la utilización de calor residual desviado desde la central eléctrica en el compostaje de materiales orgánicos durante un periodo de tiempo de aproximadamente de 2 a 18 meses; y
el granulado del material orgánico compostado en fertilizante orgánico granulado.
El uso de calor residual en esta realización es particularmente ventajoso ya que el compostaje óptimo tiene lugar durante un periodo de tiempo aproximado de 6 a 12 meses a temperaturas elevadas, para permitir que los compuestos que contienen carbono y nitrógeno, en los materiales orgánicos, se transformen por acción microbiana sucesiva en formas complejas más estables, adecuadas para aplicación al suelo. La presente invención proporciona un suministro continuo de calor residual de baja calidad desde una central eléctrica que funciona por combustión de carbón-biomasa neutra, para alcanzar estas temperaturas elevadas y contribuir de otra manera al proceso de compostaje.
Adicionalmente, el compost de alta calidad producido durante aproximadamente 6-12 meses puede granularse en gránulos porosos, duros, debido a la tendencia a "auto-aglutinamiento" del compost producido durante este periodo de tiempo.
Típicamente, la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado para secar el material orgánico compostado antes del granulado y/o durante el almacenamiento del fertilizante orgánico granulado.
El fertilizante orgánico se seca preferiblemente antes de que pueda granularse fácilmente y los gránulos deben almacenarse durante 2-12 meses o más, puesto que se degradan notablemente en presencia de humedad, provocando un reblandecimiento no deseado del gránulo. Los gránulos deben almacenarse entonces a una temperatura adecuada para mantener la dureza del gránulo. De nuevo, el uso de un suministro continuo de calor residual desde la central eléctrica que funciona con biomasa permite que los gránulos de mantengan secos y duros durante largos periodos de tiempo.
En algunas realizaciones, tales como las que utilizan biomasa residual de la producción de cultivos de cereales, puede usarse el mismo material como fuente de combustible para la central eléctrica y como componente de la fuente de suministro para la producción de fertilizante orgánico granulado en la instalación. Las ventajas de estas realizaciones se han analizado anteriormente. La paja de trigo micronizada es particularmente ventajosa en este aspecto.
Opcionalmente, la instalación puede configurarse para incorporar aditivos inorgánicos al fertilizante orgánico granulado, en una proporción de aproximadamente el 60% de material orgánico y 40% de aditivos inorgánicos. De acuerdo con estas realizaciones, cuando el fertilizante orgánico se mezcla con los fertilizantes inorgánicos, tales como fosfato de diamonio (DAP), fosfato de monoamonio (MAP), urea, etc., se prefiere este equilibrio de aproximadamente 60% orgánico y 40% inorgánico para mantener la dureza de los gránulos necesaria para la distribución eficaz en las sembradoras de fertilizante. De nuevo, el calor se suministra como calor residual desde la central eléctrica que funciona con biomasa.
De esta manera, la presente invención utiliza el calor residual producido en una central eléctrica que funciona con biomasa neutra eficaz respecto a dióxido de carbono para suministrar a una instalación de producción de fertilizante orgánico que a su vez usa biomasa como fuente de suministro. Por tanto, el sistema funciona para retirar el dióxido de carbono de la atmósfera hacia 2 fuentes, es decir, cultivar biomasa para producir energía, así como para la producción de fertilizante orgánico.
Los fertilizantes orgánicos granulados están resultando ser también una gran promesa para restablecer los nutrientes de carbono en el suelo - retirando de esta manera el dióxido de carbono de la atmósfera - y al mismo tiempo aumentando la fertilidad del suelo y los rendimientos de cosecha asociados. El fertilizante granulado reduce el volumen del material orgánico que debe suministrarse al suelo, en forma de gránulos individuales, que pueden situarse adyacentes a o por debajo de la semilla, tal como a una profundidad de aproximadamente 3 cm.
El fertilizante granulado puede utilizarse también en técnicas agrícolas de precisión que emplean tecnología de localización GPS y los datos recogidos previamente tales como características locales del suelo, para calcular y sembrar automáticamente un gránulo de fertilizante en una localización deseada.
El beneficio que el fertilizante orgánico granulado proporciona al suelo en el que se cultiva la biomasa también es acumulativo, dando como resultado un aumento de la producción de biomasa, que a su vez retira más dióxido de carbono de la atmósfera.
Adicionalmente, el uso de la central eléctrica que funciona con biomasa reduce la dependencia de la producción de energía basada en combustibles fósiles, dando como resultado de esta manera una liberación aún menor de dióxido de carbono a la atmósfera.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método para la generación de energía y producción de un fertilizante orgánico integradas, que incluye las etapas de:
combustión de biomasa en una central eléctrica para producir energía;
producir un fertilizante orgánico granulado; y
capturar y desviar el calor residual de la central eléctrica, para usarlo durante la etapa de producción.
Preferiblemente, la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un periodo de aproximadamente de 2 a 18 meses.
Óptimamente, la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un periodo de aproximadamente 12 meses.
\newpage
La etapa de producción puede comprender:
utilizar calor residual desviado desde la central eléctrica para el compostaje de materiales orgánicos durante un periodo de aproximadamente de 2 a 18 meses; y
granular el material orgánico compostado en el fertilizante orgánico granulado.
La etapa de producción puede comprender adicionalmente utilizar el calor residual desviado para secar el material orgánico compostado antes de la etapa de granulado.
Opcionalmente, el método incluye la etapa adicional de utilizar el calor residual desviado para almacenar el fertilizante orgánico granulado.
Típicamente, se usa el mismo material en la etapa de combustión para producir energía y en la etapa de producción para producir el fertilizante orgánico granulado. Por ejemplo, el material puede ser paja de una cosecha de cereales tal como paja de trigo micronizada.
Descripción de los dibujos
A continuación se describirá una realización de la presente invención con relación a los siguientes dibujos, en los que:
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de generación de energía de acuerdo con la presente invención; y
La Figura 2 es una ilustración esquemática más detallada de las etapas del proceso realizadas dentro de la central eléctrica e instalación de producción de fertilizante orgánico.
Volviendo a la Figura 1, se ilustra una central eléctrica 12. La central eléctrica utiliza biomasa como fuente de energía para producir electricidad. Típicamente, la electricidad se produce por combustión de la biomasa que también da como resultado la producción de calor residual.
Una instalación de producción de fertilizante 14 también utiliza biomasa para producir fertilizante. Por supuesto, la propia biomasa se produce a través del proceso de fotosíntesis, que combina el dióxido de carbono más luz del sol y agua para producir oxígeno, agua y carbohidratos.
La biomasa residual es una fuente adecuada de materia prima para el fertilizante orgánico y, en particular, paja residual de la producción de granos (trigo, cebada, colza, etc.). Esta biomasa tiene típicamente un alto contenido de carbono, aunque un bajo contenido de otros nutrientes esenciales para las plantas y en particular nitrógeno. Para un compostaje eficaz, la paja bruta debe mezclarse con otra biomasa rica en nitrógeno, tal como residuos de hojas verdes y/o residuos de origen animal, tal como estiércol de vaca, pollo o cerdo. Se ha encontrado que una proporción adecuada es de aproximadamente 70% de paja, 30% de bioresiduo de complemento nitrogenado. La paja de trigo tiene aproximadamente un 47% de contenido de carbono frente a aproximadamente un 20-30% del residuo de origen animal y aproximadamente un 15-25% para otros residuos verdes. De esta manera, el compostaje de paja de trigo significa que una mayor masa de carbono se "secuestra" en el fertilizante orgánico. El carbono se secuestra adicionalmente cuando se aplica el fertilizante al suelo y, en particular, cuando se pone bajo la superficie del suelo.
De acuerdo con la investigación del solicitante, los fertilizantes orgánicos granulados muestran resultados prometedores en el restablecimiento de nutrientes de carbono al suelo - retirando de esta manera el dióxido de carbono de la atmósfera - y aumentando al mismo tiempo la fertilidad del suelo y los rendimientos de cosecha asociados. El fertilizante granulado reduce el volumen de material orgánico que debe suministrarse al suelo, en forma de gránulos individuales, que se pueden colocar adyacentes a, o debajo de la semilla, tal como a una profundidad de aproximadamente 3 cm.
La siguiente tabla demuestra las propiedades del fertilizante orgánico granulado a este respecto. El "Índice C" en la siguiente tabla se define como el porcentaje de aumento del rendimiento por unidad de Carbono dividido por 100. Se observará que los ensayos indican un Índice C significativamente mayor para el fertilizante orgánico granulado aplicado a 3 cm por debajo de la semilla pertinente, cuando se pone en un surco de 3 cm.
El fertilizante granulado también puede utilizarse en técnicas agrícolas de precisión que emplean tecnología de localización GPS y los datos recogidos previamente, tales como características locales del suelo, para calcular y sembrar automáticamente un gránulo de fertilizante en una localización deseada.
1
Sin desear ceñirse a una teoría, de los ensayos mencionados anteriormente puede derivarse la implicación de que los mejores resultados de crecimiento en suelos de bajo contenido de carbono (aproximadamente 0,6% de carbono) se deben a que las raíces de las plantas tienen acceso directo a N y P (como ocurriría con fertilizantes inorgánicos conocidos), pero mezclados en un gránulo de fertilizante inorgánico fuerte para prolongar la liberación de N y P durante todo el periodo del crecimiento de la planta. Se cree que esto está relacionado con que la cantidad de energía necesaria por la planta para acceder a N y P directamente desde fertilizantes inorgánicos es menor que la necesaria para acceder a N y P reciclado a través de materias primas de fertilizante orgánico (tales como residuo verde, residuo animal, paja de trigo etc.). Para N y P reciclado inorgánico y suministro de N y P directo mediante aditivos inorgánicos a los gránulos de fertilizante, los resultados del Índice C anteriores pueden mejorarse adicionalmente.
Dentro de un surco de siembra de trigo de 3 cm x 3 cm, el fertilizante orgánico/inorgánico granulado tendría un contenido de carbono de aproximadamente el 15%-40% de nutrientes de carbono, (dependiendo de la materia prima usada para formar el componente orgánico) comparado con unas existencias de carbono del suelo de aproximadamente el 0,5%-5% en la mayoría de las áreas de cultivo de grano de Victoria. Una semilla de trigo puesta sobre y adyacente al fertilizante orgánico/inorgánico granulado puede observarse entonces que tiene un acelerador sustancial del crecimiento de la planta y la raíz aplicado durante todo su periodo de crecimiento. Este beneficio no está disponible a partir de fertilizantes NPK inorgánicos conocidos que no tengan nutrientes de carbono.
El beneficio del fertilizante orgánico granulado para el suelo en que se cultiva la biomasa es también acumulativo, dando como resultado un aumento en la producción de biomasa que a su vez retira más dióxido de carbono de la atmósfera.
Volviendo a la Figura 2, la central eléctrica 12 usa preferiblemente un residuo verde y paja de trigo 16 como fuente de biomasa. La biomasa se almacena durante aproximadamente 12 meses en una instalación de almacenamiento 18 antes de quemarla en una caldera 20. El calor de la combustión de la biomasa hacer hervir agua en una caldera 22 para producir vapor que a su vez acciona las turbinas en un generador de vapor 24 para generar electricidad 26. La electricidad puede suministrarse a la red eléctrica 28 para la venta final a los clientes.
Por supuesto, el suministro de calor al generador de vapor no es 100% eficaz, produciéndose un calor residual 32. El calor residual se captura usando un intercambiador de calor convencional, y se transfiere a la instalación de producción de fertilizante 14. El calor residual capturado también se desvía a la biomasa almacenada en la central eléctrica 12 para ayudar a secar la biomasa antes de la combustión.
El vapor del generador 24 no usado para accionar las turbinas también puede condensarse en un condensador 34 y volver a la caldera 22 o a otras instalaciones de almacenamiento de agua 20 en la central eléctrica 12.
La instalación de producción de fertilizante orgánico 14 principalmente usa también biomasa 38 como fuente de suministro. Preferiblemente, como ocurre en la central eléctrica, la paja de trigo y otros residuos verdes son la fuente de suministro preferida. El residuo verde se transporta a una instalación de almacenamiento 40 y se almacena entre aproximadamente 6 a 18 meses.
La biomasa almacenada se trasporta después a una planta de compostaje 42 donde experimenta descomposición orgánica para producir un producto fertilizante compostado. El calor residual 32 de la instalación de producción de energía 12 se suministra también a la planta de compostaje para ayudar continuamente en el proceso. El material compostado se forma en gránulos en un granulador 44 y se produce en forma de gránulos 46. Puede ser necesario almacenar los gránulos durante hasta aproximadamente 12 meses hasta que se aplican al suelo.
Los gránulos se comercializan a los clientes para usar en el desarrollo de cosechas que a su vez podrían constituir un suministro tanto para la central eléctrica como para la instalación de producción de fertilizante.
El proceso de compostaje particular preferido se describe en la solicitud internacional en trámite del solicitante WO2004/046065 que se incorpora a este documento como referencia. La memoria descriptiva de esta solicitud también describe una planta de bio-digestión donde el fertilizante orgánico se produce a partir de residuo animal. Dicha planta de bio-digestión puede incorporarse también en un sistema de producción de fertilizante orgánico de la presente invención.
Preferiblemente, los constituyentes inorgánicos tales como nitrógeno, fósforo y/o calcio se suministran al granulador 44 para producir gránulos de fertilizante orgánico/inorgánico mixto.
En realizaciones preferidas la presente invención funciona como un sistema localizado de "bucle cerrado" en el que las centrales eléctricas e instalaciones de producción de fertilizante están situadas en áreas locales donde va a cultivarse la biomasa.
Cada zona de producción de energía generará energía eléctrica que a su vez se proporcionará a la red eléctrica general. Las áreas rurales producirán de esta manera todas sus necesidades eléctricas propias, vendiendo cualquier exceso a la red nacional para consumo fuera del área local.
El almacenamiento de la biomasa en las instalaciones de generación de energía y de producción de fertilizante no solo es ventajoso en el proceso descrito anteriormente sino que también se adapta bien al ciclo habitual del crecimiento del trigo. En particular, en el Hemisferio Sur los granos y fertilizantes se siembran en abril, mayo o junio y se cultivan de mayo a diciembre. El grano se separa de la paja en octubre, noviembre o diciembre y la paja puede proporcionarse entonces a la central eléctrica y a la planta de producción de fertilizante en noviembre, diciembre, enero o febrero.
La expresión "que comprende" y formas de la expresión "que comprende" como se usan en esta descripción y en las reivindicaciones no limita la invención reivindicada para excluir cualquier variante o adición. Las modificaciones y mejoras de la invención serán fácilmente evidentes para los especialistas en la técnica. Se pretende incluir dichas modificaciones y mejoras dentro del alcance de esta invención.

Claims (26)

1. Un sistema integrado de generación de energía y producción de fertilizante orgánico que incluye:
una central eléctrica que funciona por combustión de biomasa;
una instalación para la producción de fertilizante orgánico granulado; y
un medio para capturar y desviar el calor residual desde la central eléctrica a la instalación, para usar en la producción de fertilizante orgánico granulado.
2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses.
3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 2 en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente 12 meses.
4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado mediante:
la utilización del calor residual desviado desde la central eléctrica en el compostaje de materiales orgánicos durante un período de aproximadamente 2 a 18 meses; y
la granulación del material orgánico compostado en el fertilizante orgánico granulado.
5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado en el secado del material orgánico compostado antes de la granulación.
6. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado para almacenar el fertilizante orgánico granulado.
7. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la instalación se configura adicionalmente para utilizar el calor residual desviado en el secado de biomasa antes de la combustión de la misma en la central eléctrica.
8. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que se usa el mismo material como fuente de combustible para la central eléctrica y como componente de la fuente de suministro para la producción del fertilizante orgánico en la instalación.
9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el material incluye biomasa residual de cosechas de cereal.
10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el material incluye paja de trigo micronizada.
11. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la instalación se configura para incorporar aditivos inorgánicos en el fertilizante orgánico granulado.
12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 25% al 100% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.
13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la instalación se configura para producir un fertilizante orgánico granulado que comprende de aproximadamente el 60% al 90% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.
14. Un método para integrar la generación de energía y producción de fertilizante orgánico, incluyendo el método las etapas de:
combustión de biomasa en una central eléctrica para producir energía;
producir fertilizante orgánico granulado; y
capturar y desviar el calor residual de la central eléctrica, para usarse durante la etapa de producción.
15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de producción comprende producir un fertilizante orgánico granulado durante un período de aproximadamente 12 meses.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 o la reivindicación 16, en el que la etapa de producción comprende:
utilizar el calor residual desviado desde la central eléctrica en el compostaje de materiales orgánicos durante un período de aproximadamente de 2 a 18 meses; y
granular el material orgánico compostado en el fertilizante orgánico granulado.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la etapa de producción comprende adicionalmente utilizar el calor residual desviado para secar el material orgánico compostado antes de la etapa de granulado.
19. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, que incluye adicionalmente la etapa de utilizar el calor residual desviado en el almacenamiento del fertilizante orgánico granulado.
20. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, que incluye adicionalmente la etapa de utilizar el calor residual desviado en el secado de biomasa antes de la combustión de la misma durante la etapa de combustión.
21. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, en el que se usa el mismo material en la etapa de combustión para producir energía y en la etapa de producción para producir un fertilizante orgánico granulado.
22. Un método de acuerdo con la reivindicación 21 en el que el material incluye biomasa residual a partir de cultivos de cereales.
23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22 en el que el material incluye paja de trigo micronizada.
24. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 23, en el que la etapa de producción incluye la incorporación de aditivos inorgánicos en el fertilizante orgánico granulado.
25. Un método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que la etapa de producción incluye la producción de un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 25% al 100% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.
26. Un método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la etapa de producción incluye la producción de un fertilizante orgánico granulado que comprende aproximadamente del 60% al 90% de material orgánico y el resto está constituido por aditivos inorgánicos.
ES200850094A 2006-05-17 2007-05-17 Sistema integrado de generacion de energia y produccion de fertilizante organico. Expired - Fee Related ES2332696B1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2006902645A AU2006902645A0 (en) 2006-05-17 Improvements in or relating to power generation
AU2006902645 2006-05-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2332696A1 true ES2332696A1 (es) 2010-02-10
ES2332696B1 ES2332696B1 (es) 2011-01-03

Family

ID=38693468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES200850094A Expired - Fee Related ES2332696B1 (es) 2006-05-17 2007-05-17 Sistema integrado de generacion de energia y produccion de fertilizante organico.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8216336B2 (es)
AU (1) AU2007250462B2 (es)
CA (1) CA2652415A1 (es)
ES (1) ES2332696B1 (es)
NZ (1) NZ573369A (es)
WO (1) WO2007131301A1 (es)
ZA (1) ZA200810500B (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011061635A2 (en) * 2009-11-22 2011-05-26 Glen Pettibone Combined vertical farm, biofuel, biomass, and electric power generation process and facility

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2405843B1 (es) 2009-06-05 2014-07-07 Industrial Ecosystems Pty Ltd Método y sistema integrado para producir energía eléctrica y un fertilizante
US9403729B1 (en) * 2014-12-17 2016-08-02 Ultra Compost, Inc. Composition and method for pelletized compost

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4440750C1 (de) * 1994-11-15 1996-05-09 Schirmer Umwelttechnik Gmbh Vorrichtung zur Gewinnung von Rohstoffen und Energie aus Biomasse und Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung
JP2002361217A (ja) * 2001-06-08 2002-12-17 Kubota Corp 有機性廃棄物の再資源化方法
US20030024686A1 (en) * 2001-07-12 2003-02-06 Ouellette Joseph P. Biomass heating system
WO2004046065A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Industrial Ecosystems Pty Ltd Methods for improving crop growth
US20040129188A1 (en) * 2003-01-03 2004-07-08 Traina John E. Cultivated biomass power system
WO2005005786A1 (en) * 2002-01-07 2005-01-20 Wolken Myron B Process for generating power using renewable biomass

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS201654B1 (en) * 1976-10-29 1980-11-28 Jaroslav Kristoufek Method of obtaining concentrated nitrogenous and organic phosphatocalcareous products from organic materials,animal excrements and sewage sludge
DE19715646A1 (de) * 1997-04-15 1998-10-22 Karlheinz Dr Ing Paesler Verfahren und Einrichtung zum Recycling von Bio-Reststoffen, insbesondere Bio-Haushaltsmüll u. dgl.
US6409788B1 (en) * 1998-01-23 2002-06-25 Crystal Peak Farms Methods for producing fertilizers and feed supplements from agricultural and industrial wastes
DE19829799C2 (de) * 1998-07-03 2001-03-29 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur stofflichen Verwertung von Gülle
ES2199608T3 (es) * 1998-11-06 2004-02-16 Patrick Muller Procedimiento y dispositivo para preparar una mezcla de sustancias que contienen componentes organicos.

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4440750C1 (de) * 1994-11-15 1996-05-09 Schirmer Umwelttechnik Gmbh Vorrichtung zur Gewinnung von Rohstoffen und Energie aus Biomasse und Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung
JP2002361217A (ja) * 2001-06-08 2002-12-17 Kubota Corp 有機性廃棄物の再資源化方法
US20030024686A1 (en) * 2001-07-12 2003-02-06 Ouellette Joseph P. Biomass heating system
WO2005005786A1 (en) * 2002-01-07 2005-01-20 Wolken Myron B Process for generating power using renewable biomass
WO2004046065A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Industrial Ecosystems Pty Ltd Methods for improving crop growth
US20040129188A1 (en) * 2003-01-03 2004-07-08 Traina John E. Cultivated biomass power system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[en línea] [recuperado el 11.01.2010] Recuperado de: EPODOC Database & JP 2002361217 A ((KUBI)KUBOTA CORP) 17.12.2002, (resumen) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011061635A2 (en) * 2009-11-22 2011-05-26 Glen Pettibone Combined vertical farm, biofuel, biomass, and electric power generation process and facility
WO2011061635A3 (en) * 2009-11-22 2011-12-01 Glen Pettibone Combined vertical farm, biofuel, biomass, and electric power generation process and facility

Also Published As

Publication number Publication date
US20090173123A1 (en) 2009-07-09
ES2332696B1 (es) 2011-01-03
AU2007250462B2 (en) 2012-06-14
NZ573369A (en) 2011-09-30
CA2652415A1 (en) 2007-11-22
AU2007250462A1 (en) 2007-11-22
ZA200810500B (en) 2009-11-25
US8216336B2 (en) 2012-07-10
WO2007131301A1 (en) 2007-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Van Meerbeek et al. Lignocellulosic biomass for bioenergy beyond intensive cropland and forests
Johnson et al. Agricultural opportunities to mitigate greenhouse gas emissions
Dhillon et al. Mitigation of global warming through renewable biomass
ES2405843B1 (es) Método y sistema integrado para producir energía eléctrica y un fertilizante
ES2383337B1 (es) Cultivo del árbol Taray para combustible de biomasa
Kazemi et al. Investigating the plant and air-quality performances of an internal green wall system under hydroponic conditions
Russo et al. Re-use of agricultural biomass for nurseries using proximity composting
Zaidi Rice Crop Residue burning and alternative measures by India: A Review
ES2332696B1 (es) Sistema integrado de generacion de energia y produccion de fertilizante organico.
Krzyzaniak et al. Life cycle assessment of giant Miscanthus: Production on marginal soil with various fertilisation treatments
Bhatia et al. Low carbon technologies for sustainable agriculture
Rathod et al. Recycling and management of crop residues for sustainable soil health in climate change scenario with farmer’s profit as frontline moto
Delangiz et al. The potential of biotechnology for mitigation of greenhouse gasses effects: solutions, challenges, and future perspectives
Pinners Vetiver System: Reversing Degradation On and Off Farm to Keep Soil Carbon In Place, Build Up Root Biomass, and Turn Degraded Areas into Biofuel Sources
Ouda et al. Practices Contribute in Reducing the Emission of Greenhouse Gases
Peeters et al. Climate change mitigation in European grasslands.
CN106278645A (zh) 一种秸秆有机腐植土、制备方法及应用
Murad et al. Chab concept in sustainable development of agriculture.
Dubey Carbon footprints of agriculture in Ohio, USA and Punjab, India
Patel et al. The impact of long-term integrated farming on soil-derived greenhouse gas emissions
CN115623895A (zh) 资源化可持续发展的稻田生态系统生物质炭碳减排方法
Paul et al. Soil carbon sequestration through farming practices a carbon-negative technique to reduce global warming
Mary et al. Biochar–A Valuable Soil Amendment
Hongyan et al. Eco-Agricultural Practices of State Farms in Heilongjiang Province
Merino The role of forests in mitigating climate change

Legal Events

Date Code Title Description
EC2A Search report published

Date of ref document: 20100210

Kind code of ref document: A1

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2332696

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20101220

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20210929