ES2350782B1 - Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos. - Google Patents

Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos. Download PDF

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Abstract

Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos, y donde (1), depósito de decantación, separa los componentes de los bioresiduos: aceites, parte superior; zona acuosa intermedia, nitrato amoniacal, fosfatos y potasa; parte inferior, materia orgánica.#Introducimos CO{sub,2} (2), que reacciona con el nitrato amoniacal, forma carbonato amónico (3).#Los aceites, llevados a otro depósito (4), se adiciona metóxido de sodio (5) transformándolo en biodiesel (6).#La parte acuosa, a otro depósito (7), con hidróxido cálcico (8) reacciona con el carbonato amónico (3), formándose carbonato cálcico (9) y desprendiendo amoniaco gas (10), para combustible.#El carbonato cálcico (9) precipita y se almacena.#Los compuestos nitrogenados, reaccionan con el hidróxido cálcico (8) para formar nitrato cálcico (11), lo emplearemos como fertilizante (12).#Los metales pesados (13) decantan en carbonatos (14), eliminándose su contaminación; secado y homogeneizado (15) servirá como ?compost? (16).

Description

bilizadoenla disolución.Estafase liquida, unavez re-
Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos. Antecedentes de la invención
Los bioresiduosy su contaminaciónambiental es unodelos problemas principalesalosquese enfrenta la sociedad actualmente, por la grave contaminación acuífera que ocasionan, debido al exceso de nitrógeno que aportany que inevitablemente acaban contaminando tanto los acuíferos subterráneos, como las aguas superficiales.
Dada la importancia del problema, la Unión Europea está elaborando el libro verde de los bioresiduos, donde sebuscan soluciones para paliar, enlo posible, la contaminación ambiental que estos residuos producen.
Una de las consecuencias importantes de la contaminación que los bioresiduos provoca, es la limitación del crecimiento de la cabaña de los animales que producen los bioresiduos, en especial la cabaña porcina cuyo límite de desarrollo de nuevos individuos, ya ha sido limitado en función de los purines que producen.
Entre las soluciones propuestas, que actualmente están en desarrollo, podemos señalar, las plantas de biogás, con el compost como residuo, las plantas de desnitrificación entre otras. Dichos procesos requieren una graninversión económicayproducen subproductos de difícil acople en el mercado, por lo que requieren de ayudas publicas para su instalaciónydesarrollo. La presente invenciónbusca un sistema que sea fácilmente asumible por los productoresdeganado que generan los bioresiduos, que sea fácilmente instalableycon un rendimiento económicofavorable, para que su instalación sea interesante desde el punto de vista económicoymedioambiental. Objeto de la invención
La presente invención consiste en extraer de los bioresiduos, el amoniacoy las fracciones nitrogenadas, así como los aceites que contienen los mismos, a los efectos de reutilizar los subproductos obtenidos.
En un depósito de decantación se introducen los bioresiduos que se separan en tresfases: los aceites, que quedan en la parte superior. En la zona intermedia, queda la disolución acuosa, donde están en suspensión nitrato amoniacal, fosfatos y potasa. En la parte inferior del depósito decanta la materia orgánica.
En el depósito introducimos anhídrido carbónico (CO2)para su disolución en la disolución acuosa, para que en su reacción con el nitrato amoniacal, se forme carbonato amónico. Al formarse el carbonato amónico se eliminan los olores queproduce el amoniaco, tan característicosymolestosde las granjas porcinas.
En una segundafase, se procedea separar los distintos componentes:
Por la parte superior se recogen losaceites, en otro deposito para su transformación en biodiesel mediante la adición de metoxido de sodio.
Lafase acuosa, se retiraa otro depósito, para hacerla reaccionar con hidróxido cálcico. El hidróxido cálcico, reacciona con el carbonato amónico, formándose carbonato cálcicoy desprendiéndose amoniaco en forma degas, que se recoge. El carbonato cálcico precipitay se retira para suexplotación comercial. Los compuestos nitrogenados que quedan en la disolución, reaccionan con el hidróxido cálcico para forcogidoel amoniacoyel carbonato cálcico, se emplea como fertilizante, dado que aportafosfatos, potasioy nitrato cálcico, que son nutrientes esenciales para las plantas.El amoniacogas,se utiliza comocombustible en las plantas de biogás, mezclándolo con el metano, para aumentar su capacidad caloríficaydisminuir las emisiones de CO2.
Los metales pesados decantan en forma de carbonatos, junto con la materia orgánica, dejándolo inerte, eliminándose así su contaminación.
La materia orgánica esta libre de bacteriasygérmenes, que son eliminados por el carbonato amónico. Dicha materia orgánica, sin metales pesadosyesterilizada, procedemosalsecadoyhomogenización por trituración para su distribución como compostde máxima calidad.
Las fuentes de energía renovable que se obtienen enel proceso sonel biodieselyel amoniacogas. Descripción de la invención
La invención del “Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduosyproducción de energía con los subproductos obtenidos” consiste en extraer de los bioresiduos, el amoniacoylas fracciones nitrogenadas, así como los aceites que contienen los mismos, a los efectos de reutilizar los subproductos obtenidosyobtener, biodieselyamoniaco engas para su utilización como energías renovables.
El proceso se realiza envariasfases.
En una primerafase, introducimos los bioresiduos en un depósito de decantación, donde se separan los componentes de estos: los aceites, que quedan en la parte superior, una zona acuosa intermedia donde están en suspensión el nitrato amoniacal, los fosfatosy la potasay enla parte inferior del depósito decantala materia orgánica.
En dicho deposito de decantación introducimos anhídrido carbónico (CO2)para su disoluciónen la disolución acuosa, para que en su reacción con el nitrato amoniacal, se forme carbonato amónico. Al formarse el carbonato amónico se eliminan los olores que produce el amoniaco, tan característicos y molestos de las granjas porcinas.
En una segundafase, se procedea separar en distintasfases los componentes:
Por la parte superior se recogen los aceites, que sonllevadosa otrodepositoymediantela adiciónde metoxido de sodio se transforma de biodiesel.
La zona acuosa, donde se encuentra en suspensión los nitratos, que por reacción con el anhídrido carbónico, introducido en eldeposito de decantación en la primerafase, se ha formado carbonato amónico, los fosfatosyla potasase retiraa otro depósito,parahacerla reaccionar con hidróxido cálcico.
El hidróxido cálcico, reacciona con el carbonato amónico, formándose carbonato cálcico y desprendiendo amoniaco en forma de gas, que se recoge. El amoniacogas, se utiliza como combustible en las plantas de biogás, mezclándolo con el metano, para aumentar su capacidad caloríficaydisminuir las emisiones de CO2.
El carbonato cálcico precipitay se retira para su explotación comercial.
Los compuestos nitrogenados que quedan en la disolución, reaccionan con el hidróxido cálcico para formar nitrato cálcico, que al ser muy soluble queda estabilizado en la disoluciónyjunto con los fosfatos
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ypotasas, lo emplearemos para fertilizante, dado que aporta fosfatos, potasioynitrato cálcico, que son nutrientes esenciales para las plantas.
Por otra parte,los metales pesadosexistentesenla materia orgánica, en la misma disolución inicial decantan en forma de carbonatos, eliminándose así su contaminación. La materia orgánica esta libre de bacteriasygérmenes,que son eliminadosporel carbonato amónico, que habíamos introducido en la primera fase del proceso, en eldepositode decantación. Con dicha materia orgánica, sin metales pesadosyesterilizada, procedemosa su secadoyhomogenización por trituración para su distribución como “compost” de máxima calidad.
Las fuentes de energía renovable que se obtienen enel proceso sonel biodieselyel amoniacogas. Breve descripción de la figura
En la Figura 1 se representa de forma gráfica el conjuntode elementosque conforman este nuevo sistema del “Proceso para la eliminación de la contaminacióndelos bioresiduosyproducciónde energía con los subproductos obtenidos”,ydonde (1), representa el deposito de decantación, donde se separan los componentes de los bioresiduos, que son: los aceites, que quedan en la parte superior, una zona acuosa intermedia donde están en suspensión el nitrato amoniacal, losfosfatosylapotasayenlaparte inferiordeldepósito decanta la materia orgánica.
En dicho deposito de decantación introducimos anhídrido carbónico (2) (CO2)para su disoluciónen la disolución acuosa, que reaccionando con el nitrato amoniacal, se forma carbonato amónico (3). De esta manera se eliminan los olores que produce el amoniaco,tan característicosymolestosdelasgranjasporcinas.
En una segundafase,se procedea separar los distintos componentes:
Por la parte superior se recogen los aceites, que son llevados a otro deposito (4), en dicho deposito se adiciona metoxido de sodio (5) que hace que los aceites se transformen en biodiesel (6).
La zona acuosa, donde se encuentra en suspensión los nitratos, que por reacción con el anhídrido carbónico, introducido en el deposito de decantación (1) en la primera fase, ha formado carbonato amónico (3), juntoconlosfosfatosylapotasase retiraaotrodepósito (7), donde se hace reacción con hidróxido cálcico (8).
El hidróxido cálcico(8), reacciona con el carbonato amónico (3), formándose carbonato cálcico (9) ydesprendiéndo amoniaco en forma degas (10), que se utiliza como combustible en las plantas de biogás, mezclándolo con el metano, para aumentar su capacidad caloríficaydisminuirlas emisionesdeCO2.
El carbonato cálcico (9) precipitay se almacena para su explotación comercial.
Los compuestos nitrogenados que quedan enladisolución, reaccionan con el hidróxido cálcico (8) para formar nitrato cálcico (11), quequeda estabilizado enla disoluciónyjunto conlosfosfatosypotasas,lo emplearemos como fertilizante (12), dado que aporta fosfatos, potasioynitrato cálcico, que son nutrientes esenciales para las plantas.
Por otra parte, los metales pesados (13) existentes en la materia orgánica, en la misma disolución inicial decantan en forma de carbonatos (14), eliminándose así su contaminación. La materia orgánica esta librede bacteriasygérmenes,que son eliminadospor el carbonato amónico, que habíamos introducido en la primerafase del proceso, en el deposito de decantación (1). Con dicha materia orgánica, sin metales pesadosy esterilizada, procedemosa su secadoyhomogenización por trituración (15) para su distribución como “compost” (16) de máxima calidad.
Las fuentes de energía renovable que se obtienen enel proceso sonel biodieselyel amoniacogas. Descripción de laforma derealizar la invención
A continuación se realiza una breve descripción de la forma de realizar la invención del “Proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos”, donde (1) representa el deposito de decantación, donde se introduce losbioresiduosy se separan sus componentes, formados por los aceites, que quedan en la parte superior, unafase acuosa intermedia donde están en suspensión el nitrato amoniacal, los fosfatosyla potasay enla parte inferior del depósito decanta la materia orgánica.
En dicho deposito de decantación se introduce anhídrido carbónico (2) (CO2)que reacciona con el nitrato amoniacal, formando carbonato amónico (3) y conseguimos eliminar los olores molestos de las granjas porcinas producidos por el amoniaco.
En una segundafase, se procedea separar las distintas componentes de los bioresiduos:
Por la parte superior recogemos y llevamos los aceites a otro deposito (4), donde adicionamos metoxido de sodio (5) que hace que los aceites se transformen en biodiesel (6).
La solución acuosa, donde se encuentra en suspensión los nitratos, que por reacción con el anhídrido carbónico, introducido en el deposito de decantación
(1)enla primerafase,ha formado carbonato amónico (3), los fosfatosyla potasa se retiraa otro depósito (7), donde se hace reaccionar, mediante su introducción en dicho deposito con hidróxido cálcico (8).
El hidróxido cálcico (8), reacciona con el carbonato amónico(3),yforma carbonato cálcico(9), conlo que conseguimos que se desprenda amoniaco en forma degas (10), que utilizaremos como combustible en las plantas de biogás, mezclándolo con el metano, para aumentar su capacidad caloríficaydisminuir las emisiones de CO2.
El carbonato cálcico (9) precipitay se almacena para su explotación comercial. Los compuestos nitrogenados que quedan en la disolución, reacciona asimismo con el hidróxido cálcico
(8)yforman nitrato cálcico (11), que queda estabilizado en la disoluciónylo emplearemos como fertilizante (12), junto con los fosfatosypotasio, dado que aporta fosfatos, potasioynitrato cálcico, que son nutrientes esenciales para las plantas.
Por otra parte, los metales pesados (13) existentes en la materia orgánica, han reaccionado con el carbonato amónico (3), producido al introducir anhídrido carbónico (2) en el deposito inicial (1)ydecantan en forma de carbonatos (14), eliminándose así su contaminación, al quedar libre de bacteriasygérmenes. Posteriormente, procedemosa su secadoyhomogenización por trituración (15) para su distribución como “compost” (16) de máxima calidad.
Las fuentes de energía renovable que se obtienen en el proceso son el biodiesel (6)yel amoniacogas (10).
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Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. El proceso para la eliminación de la contaminación de los bioresiduos y producción de energía con los subproductos obtenidos, consiste en introducirCO2-dióxidode carbono-enla disolución acuosa de los bioresiduos mediante decantación, que se separarían en tresfaseso etapas.La etapaofase superior, para la transformación de los aceites en biodiesel, mediantela adiciónde metoxido sódico.La etapaofase acuosa que pasaríaa otro depósitoyle introduciríamos Hidróxido Calcio -Ca(OH)2-para obtener carbonato cálcico -CaCO3-que precipitay se desprende amoniaco -NH3-en forma degas. El amoniaco que se captura, se mezclaconel metano -CH4-obtenido en la gasificación (biogás), para incrementar el poder calorífico. El agua resultante es apta para el riego que contiene nitratos, fosfatosynitrato cálcico como especies mayoritarias procedentes de los bioresiduos. La tercera fase o etapa de materia orgánica inferior que se separa por decantación de los metales disueltos en los bioresiduos, mediante su carbonatación por la reacción de dichos metales con el dióxido de carbono. La materia orgánica tras su secado produciría compos.
    ES2350 782A1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud:200901494
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 17.06.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    DE 10232976 A1 (HEYDENBLUTH PETER) 05.02.2004, resumen [en línea] recuperado de [WPI/Thompson]. 1
    A
    JP 50144267 A (NITTETSU KAKOKI KK) 20.11.1975, resumen [en línea] recuperado de [WPI/Thompson]. 1
    A
    WO 0192152 A1 (CARBOXYQUE FRANCAISE; GUILLAUME PHILIPPE) 06.12.2001, resumen [en línea] recuperado de [WPI/Thompson]. 1
    A
    CN 1186779 A (WANG QINHE) 08.07.1998, resumen [en línea] recuperado de [WPI/Thompson]. 1
    A
    WO 0216272 A1 (CSIR; MAREE JOHANNES PHILLIPPUS) 28.02.2002, páginas 1-5. 1
    A
    US 5135664 A (N VIRO ENERGY SYSTEMS LTD) 04.08.1992, resumen. 1
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones □ para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 03.01.2011
    Examinador A. Urrecha Espluga Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud:200901494
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD C02F1/66 (01.01.2006)
    C02F1/40 (01.01.2006) C02F1/62 (01.01.2006) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    C02F
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, TXTUS, NPL, XPESP.
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud:200901494
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 03.01.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones 1 SI
    Reivindicaciones
    NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones 1 SI
    Reivindicaciones
    NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud:200901494
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    DE 10232976 A1 (HEYDENBLUTH PETER) 05.02.2004
    D02
    JP 50144267 A (NITTETSU KAKOKI KK) 20.11.1975
    D03
    WO 0192152 A1 (CARBOXYQUE FRANCAISE; GUILLAUME PHILIPPE) 06.12.2001
  2. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la invención es un procedimiento de tratamiento de residuos que consiste en introducir dióxido de carbono a la disolución acuosa de los residuos que se separan en tres fases mediante decantación. A la fase superior, aceitosa, se añade metóxido sódico para obtener biodiesel. A la fase acuosa se añade hidróxido de calcio y de la tercera fase, materia orgánica con los metales carbonatados que han decantado, se obtiene compost.
    El documento D01 divulga un procedimiento de tratamiento de aguas residuales en el que se separan las grasas por decantación, y dichas grasas se destinan a la obtención de biodiesel (resumen).
    El documento D02 divulga un tratamiento de aguas residuales que contienen nitrógeno amoniacal en el que se añaden CO2 y Ca(OH)2 al agua residual de forma que se recupera amoniaco y unos precipitados (entre ellos CaCO3) (resumen).
    El documento D03 divulga un tratamiento de aguas residuales que contienen metales en el que se inyecta CO2 al agua residual de manera que se forman los carbonatos de dichos metales, que precipitan (resumen).
    Ninguno de los documentos citados divulga un procedimiento para el tratamiento de un residuo en el que se incluyan las tres etapas objeto de la invención, es decir un único tratamiento de residuos en el que tras la inyección de CO2 y separación por decantación de tres fases se obtenga: biodiesel de la fase aceitosa, un fertilizante a partir de la fase acuosa a la que se ha añadido Ca(OH)2 y compost a partir de la materia orgánica en la que los metales han decantado como carbonatos.
    En consecuencia, la reivindicación 1 es nueva e implica actividad inventiva (Art. 6 y 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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