ES2553663T3 - Procedimiento para la utilización de vinaza - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la producción de pienso a partir de crustáceos del género Artemia o Copepoda o Daphnia o a partir de microorganismos en forma de Rotifera o Protozoa, caracterizado porque los cultivos de crustáceos/microorganismos se alimentan al menos parcialmente con vinaza, preferiblemente vinaza líquida, particularmente de la producción de bioetanol, y con las células de levadura contenidas en ella.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la utilizacion de vinaza
La presente invencion se refiere a un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 1 para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genero Artemia o Copepoda (copepodos) o Daphnia (pulgas de agua), de rotfferos (Rotifera) o de eucariontes (protozoos).
Ademas, la invencion se refiere a un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 2 para el procesamiento de vinaza, particularmente en el curso de la obtencion de bioetanol.
Ademas, la presente invencion se refiere a un procedimiento segun el preambulo de la reivindicacion 16 para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genero Artemia o Copepoda (copepodos) o Daphnia (pulgas de agua), de rotiferos (Rotifera) o de eucariontes (protozoos) y/o para la produccion de materias primas a partir de algas.
En la vinaza, se trata de restos de fermentacion como producto secundario en la produccion de bioetanol, que en las ultimas decadas ha evolucionado hasta un problema ambiental global. La eliminacion realizada regularmente sin tratar de la vinaza en nos y granjas ha conducido a causa de su composicion qmmica y carga biologica a enormes estragos ambientales. Pertenecen a estos, entre otros, extinciones locales de peces y una sobreacidificacion o sobrefertilizacion de suelos agncolas por el vertido incontrolado de vinaza. El problema es tanto mas grave en cuanto en la produccion de etanol, segun el material de partida, se generan entre 4 y 15 l de vinaza lfquida por cada litro de bioetanol producido.
La industria del etanol busca intensivamente preparaciones de solucion para conseguir controlar el problema de la vinaza. Asf, actualmente en muchos pafses del mundo se concentra la vinaza generada mediante la vaporizacion de fluidos con alto consumo de energfa, para asf reducir los costes del transporte posterior. El producto final puede utilizarse a continuacion como complemento de pienso animal o como fertilizante. Los costes adicionales originados a este respecto son enormes. Ademas, queda desaprovechado el alto contenido de calor del proceso de la vinaza, cuya temperatura asciende a aproximadamente 60 °C en su aparicion.
Es conocido por el documento WO 2004047523 el uso de melaza como pienso para crustaceos.
La invencion se basa en el objetivo de senalar procedimientos alternativos para la utilizacion de vinaza para tener bajo control los problemas ambientales anteriormente descritos y reducir los costes de transporte y energfa ligados hasta ahora a la eliminacion de vinaza. Ademas, debe lograrse una contribucion sostenible al tema de la alimentacion, particularmente tambien en los pafses emergentes y en desarrollo.
Se consigue el objetivo segun la invencion mediante un procedimiento con los rasgos de la reivindicacion 1, mediante un procedimiento con los rasgos de la reivindicacion 2, asf como mediante un procedimiento con los rasgos de la reivindicacion 16. Las variaciones ventajosas de estos procedimientos son objeto respectivamente de las reivindicaciones dependientes, cuya redaccion se incorpora por la presente como referencia expresa a la descripcion para evitar en lo posible repeticiones de texto innecesarias.
Se caracteriza un procedimiento segun la invencion para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genero Artemia o del genero Copepoda (copepodos) o del genero Daphnia (pulgas de agua), de rotfferos (Rotifera) o de eucariontes (protozoos) porque se alimentan los cultivos de Artemia/Copepoda/Daphnnia/Rotifera/Protozoa al menos en parte con vinaza, preferiblemente vinaza lfquida, particularmente de la produccion de bioetanol, y con las celulas de levadura allf contenidas. Los crustaceos o Rotifera/Protozoa criados pueden usarse a continuacion como pienso particularmente para piscicultura, por ejemplo despues del correspondiente procesamiento (aglomeracion).
Se caracteriza otro procedimiento segun la invencion para el procesamiento de vinaza, particularmente en el curso de la obtencion de bioetanol, porque se usa la vinaza, preferiblemente despues del correspondiente acondicionamiento, como pienso para cultivos de Artemia/Copepoda/Daphnia/Rotifera/Protozoa y/o para cultivos de algas, para retirar al menos en parte las celulas de levadura contenidas en la vinaza. De este modo, puede evitarse el vertido de vinaza.
Se caracteriza otro procedimiento mas segun la invencion para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genero Artemia o del genero Copepoda o del genero Daphnia, de rotfferos (Rotifera) o de ecuariontes (protozoos) y/o para la produccion de materias primas a partir de algas porque, en la produccion de vinaza, particularmente en el curso de la obtencion de bioetanol, se usa el calor de proceso generado para calentar el agua o similar para la cna de Artemia, Copepoda, Daphnia, Rotifera, Protozoa y/o algas. Con ello, se posibilita la cna tambien allf donde las condiciones climaticas senan de lo contrario inadecuadas.
De este modo, se propone en el marco de la presente invencion por primera vez un concepto general que prescinde de la eliminacion de vinaza en el sentido convencional y que considera esta en todos los aspectos como una materia prima valiosa que puede aprovecharse de numerosas formas, pero prioritariamente para la generacion de nutrientes
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para o en acuicultivos, con lo que los problemas ambientales anteriormente esquematizados se suprimen lo mas posible.
Por un lado, se preve en el marco de la presente invencion usar la vinaza practicamente de forma inmediata como pienso para cultivos de Artemia/Copepoda/Daphnia/Rotifera/Protozoa y/o para cultivos de algas. Para no comprometer estos, puede preverse a este respecto elevar el valor de pH de la vinaza de la alimentacion y preferiblemente tamponarlos adicionalmente. Esto puede realizarse particularmente mediante la adicion de cal carbonatada (CaCO3). Como alternativa a la cal carbonatada, puede emplearse tambien Ca(OH)2 u otras bases.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere correspondientemente a un procedimiento para el procesamiento de vinaza, que se caracteriza porque la vinaza se usa como pienso para cultivos de Artemia/Copepoda/Daphnia/Rotifera/Protozoa y/o para cultivos de algas, lo que representa una clase sumamente ecologica de utilizacion/eliminacion de vinaza.
Para poder tener bajo control las grandes cantidades de vinaza originadas en el curso de la produccion de bioetanol de hasta 50 m3 por hora en el caso de una instalacion tfpica, se preve una variacion preferida del procedimiento segun la invencion que explota los Artemia/Copepoda/Daphnia/Rotifera/Protozoa en cultivos intensivos cerrados. Pero, como alternativa, es posible tambien una cna en cultivos semiabiertos o abiertos.
Artemia se ha evidenciado en las ultimas decadas como un pienso notable a causa de sus caractensticas de valor nutritivo tanto en piscicultivos en agua dulce como en agua salada. A causa de la creciente necesidad de Artemia, los precios de mercado se han estabilizado tambien a un alto nivel. El creciente mercado de acuicultivos requiere nuevos conceptos y estrategias en la alimentacion de las poblaciones como los presentes propuestos. Particularmente, la produccion mundial de bioetanol o vinaza basta para cubrir las necesidades proteicas mundiales en acuicultivos, incluyendo todas las estimaciones de crecimiento en el sector del acuicultivo. Asf, sena un paso claro en contra de la sobrepesca de los mares mundiales y la produccion de harina de pescado podna limitarse al menos bastante. En el pasado, se han usado a este respecto numerosos aglomerados de fabricas de harina de pescado. Los grandes problemas ecologicos asociados con ellos como, p.ej., la sobrepesca de los mares y el procesamiento de materia prima demasiado pequena de animales marinos jovenes, son suficientemente conocidos y exigen un cambio de mentalidad de los gestores de dichos acuicultivos.
Artemia, a causa de sus caractensticas biologicas (alto factor de multiplicacion) y la posibilidad de explotar un cultivo intensivo, es una variante que, causa de la falta de enfoques tecnicos distintos, hasta ahora solo esta extendida mayoritariamente en sistemas abiertos y solo en regiones climatologicamente calidas. Ademas, la alimentacion de cultivos intensivos de Artemia es hasta ahora un factor de coste no despreciable.
Es correspondientemente valido de forma analoga para Copepoda (copepodos), que muestran una buena reproducibilidad en la alimentacion con vinaza. Esto es valido tanto para especies pelagicas (de aguas superficiales) como bentonicas (que viven sobre y en el fondo de las aguas) de copepodos. Los copepodos forman el grupo mas rico de especies de crustaceos y representan la proporcion mas masiva de plancton marino (zooplancton), de modo que estan predestinados al uso como pienso para peces o gambas. Ademas, existen extensos estudios sobre el uso de copepodos como pienso de cna en la industria pisdcola, remarcandose especialmente su alto valor nutritivo.
Tambien las dafnias (pulgas de agua), particularmente Daphnia magna (pulga de agua grande), Rotifera y Protozoa pueden cultivarse bien segun las investigaciones de la solicitante con alimentacion con vinaza.
Mediante el uso propuesto de vinaza como pienso para cultivos intensivos de Artemia, Daphnia y Copepoda o para la cna de Rotifera/Protozoa, pueden evitarse o suprimirse asf, ademas de los problemas ya mencionados muchas veces de utilizacion/eliminacion de vinaza, los problemas anteriormente aludidos en relacion con el funcionamiento de cultivos intensivos de Artemia/Daphnia/Copepoda/Rotifera/Protozoa.
A causa del uso propuesto segun la invencion del calor residual del proceso en la generacion de vinaza, pueden realizarse los cultivos intensivos de Artemia/Copepoda aludidos tambien en aquellas zonas climaticas en que la cna de Artemia, Daphnia, Rotifera, Protozoa o Copepoda no sena si no lucrativa, por ejemplo, a causa de las menores temperaturas del agua o la alta demanda de energfa.
Es de esperar ciertamente que el precio de venta tenga tendencia a descender, especialmente para Artemia, Daphnia y Copepoda, pero tambien para Rotifera o Protozoa, en el curso de la explotacion intensiva propuesta, pero frente a los costes dedicados de otro modo a la eliminacion de vinaza sigue resultando una ventaja financiera no despreciable.
En el marco de la explotacion intensiva propuesta de Artemia/Copepoda/Daphnia (crustaceos) o Rotifera/Protozoa (microorganismos) y/o algas, son necesarias instalaciones de filtracion de alto rendimiento para matar germenes potencialmente peligrosos en el agua de proceso y ademas impedir la aparicion de procesos de putrefaccion que podnan comprometer de otro modo particularmente los cultivos de Artemia, Copepoda, Daphnia, Rotifera, Protozoa o algas. A este respecto, se propone en el marco de una variacion sumamente preferida del procedimiento segun la invencion aplicar ultrasonidos para desinfeccion al agua (de proceso) usada en los cultivos de crustaceos, los cultivos de microorganismos y/o cultivos de algas, preferiblemente ultrasonidos en el intervalo megasonico (f > 500
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kHz). De este modo, pueden suprimirse tambien las impurezas microbiologicas del agua de proceso directamente o descomponerse de tal modo que sean facilmente suprimibles mediante etapas de tratamiento del agua de proceso adicionales opcionalmente conectadas mas adelante.
Otra variacion del procedimiento segun la invencion preve a este respecto que el agua usada en los cultivos de crustaceos/microorganismos y/o cultivos de algas se irradie con luz de onda corta como alternativa o adicionalmente para desinfeccion, preferiblemente en el intervalo espectral ultravioleta. Lo mas preferiblemente, se usa para ello luz con una longitud de onda en el intervalo de 1 a 380 nm, preferiblemente de aproximadamente 250 nm.
Una supervision continua de la calidad del agua de proceso de los cultivos intensivos de crustaceos/microorganismos/algas ligada a la correspondiente automatizacion posibilita tambien el procesamiento de flujos volumetricos muy grandes, como aparecen en un procedimiento industrial para la utilizacion de vinaza.
La vinaza, a causa de su composicion, no puede filtrase o solo diffcilmente, lo que se debe particularmente a la presencia de grandes cantidades de celulas de levadura en el intervalo de tamano de 5 a 10 pm. El uso de nanofiltracion u osmosis inversa es practicable solo con el uso de tecnicas adicionales como consecuencia de la carga organica con celulas de levadura citada. Estas se realizaban en el pasado solo mediante costosos procesos industriales. La presente invencion puede poner aqu remedio suministrando el producto de desecho vinaza a la novedosa utilizacion descrita.
La aplicacion y aprovechamiento de cultivos de algas marinas o de las algas allf realizadas son multiples y como tal no son objeto de la presente invencion. Las algas generadas pueden alimentarse sin embargo de nuevo a cultivos de crustaceos/microorganismos. Ademas, se dan a conocer procedimientos con los que pueden obtenerse a partir de algas materias primas o combustibles valiosos como biodiesel, o incluso hidrogeno. Todos estos procedimientos pueden encontrar uso en relacion con la presente invencion.
Los cultivos de algas representan igualmente que los cultivos de crustaceos/microorganismos un mercado creciente. El aprovechamiento de sales fertilizantes de la vinaza en instalaciones de produccion para algas marinas representa por tanto una mejora esencial en la produccion de algas marinas y contribuye ademas a un mejor aprovechamiento de todo el potencial de la vinaza.
Las aguas de proceso de la produccion de algas citada pueden filtrarse y separarse mediante osmosis inversa. Se ha probado como especialmente ventajoso que pueden realimentarse las salmueras generadas en este sentido a la produccion de crustaceos/microorganismos para garantizar allf parametros de proceso optimos.
Para purificacion, se purifica el agua de proceso de la produccion de crustaceos/microorganismos en el curso de una variacion especial de la invencion por microfiltracion a traves de un filtro de membrana con tamano de poro preferiblemente < 1 pm. En principio, es posible el uso de poros de 2 pm de tamano y menores. El filtro de membrana se encuentra a este respecto de forma mas ventajosa en un recipiente de cultivo y se hace funcionar en un procedimiento de fuera a dentro. Puede comprender haces de fibras huecas de membrana que estan dispuestas dentro de una construccion de retencion o estructural estable. Con ello, las membranas pueden extraerse completamente del recipiente para purificarlas. La purificacion se realiza preferiblemente mediante aplicacion de ultrasonidos.
A causa del tamano de poro citado y de la gran superficie de filtro, la presion diferencial en la superficie del filtro es tan baja que no existe peligro de que los organismos pequenos (particularmente Artemia, Daphnia o Copepoda, pero tambien Rotifera y Protozoa) se aspiren y danen.
En uno de los biofiltros (filtros biologicamente activos) conectados posteriormente al filtro de membrana de forma mas ventajosa, se descomponen por bacterias el amonio y otras moleculas organicas contenidas en el permeado. Adicionalmente o como alternativa, el agua de proceso (permeado) puede utilizarse tambien como fertilizante para la produccion de algas.
Como ya se ha aludido, la vinaza aparecida en la produccion de etanol posee una temperatura de aproximadamente 60 °C. Este potencial de calentamiento permanece hasta ahora desaprovechado, pero puede aprovecharse en el marco de la presente invencion para el proceso de produccion de crustaceos/microorganismos, asf como para la cna de algas, que requieren temperaturas respectivamente de aproximadamente 26 °C. Con ello, se abre el mercado global tambien a zonas templadas, de modo que las necesidades de nutricion de los acuicultivos puedan cubrirse sin grandes consumos de energfa y costes de transporte tambien en zonas templadas directamente, particularmente de fabricas de bioetanol.
Resultan otras propiedades y ventajas de la presente invencion de la siguiente descripcion de ejemplos de realizacion mediante los dibujos.
La Figura 1 muestra una representacion esquematica del flujo de proceso referente al proceso global del tratamiento de vinaza propuesto en el marco de la presente invencion;
la Figura 2 muestra una representacion simplificada del proceso global segun la Figura 1;
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la Figura 3 muestra una modificacion especial del procedimiento y del desarrollo del proceso segun la Figura
2;
la Figura 4 muestra esquematicamente una instalacion de produccion de crustaceos como puede utilizarse en la practica del procedimiento segun la invencion; y
la Figura 5 muestra esquematicamente otra instalacion de produccion de crustaceos/microorganismos como puede utilizarse en la practica del procedimiento segun la invencion.
La siguiente descripcion se refiere ejemplarmente a la utilizacion/eliminacion de vinaza, como se origina como producto secundario en la produccion de etanol a partir de materias primas biologicas, por ejemplo cana de azucar. Esta clase de produccion de etanol se designa tambien en el marco de la presente descripcion como “produccion de bioetanol”. La invencion no esta en principio sin embargo limitada al uso de dicha vinaza generada.
Ademas, la siguiente descripcion se limita en la mayona de casos, con excepcion de la Figura 5, a la cna de Artemia. La invencion es aplicable en principio sin embargo tambien al campo de la cna de crustaceos del genero Copepoda (copepodos) o Daphnia (pulgas de agua) y al marco de la cna de rotiferos (Rotifera) o eucariontes (Protozoa) o zooplancton generico.
La Figura 1 muestra esquematicamente el flujo de proceso en un proceso global para el tratamiento de vinaza (eliminacion y utilizacion) como es realizable en el curso de la presente invencion.
La referencia 1 designa la produccion de etanol propiamente, en la que aparece como producto secundario o de desecho vinaza en forma de la denominada vinaza lfquida, que se senala con la referencia 2. La cantidad de vinaza originada es relativamente grande y puede ascender en una instalacion tfpica para la produccion de bioetanol a partir de cana de azucar hasta a 50 m3 por hora, lo que representa los correspondientes problemas en la eliminacion pero abre tambien las correspondientes posibilidades en la utilizacion.
La presente invencion propone ahora usar la vinaza como pienso para cultivos de Artemia, para de este modo obtener pienso a partir de los crustaceos Artemia criados. Con este fin, en primer lugar se acondiciona qmmicamente la vinaza con referencia 3, elevandose particularmente su valor de pH de aproximadamente 4,5 a un valor de 8 para no comprometer la Artemia. Despues del citado acondicionamiento en la referencia 3, se usa la vinaza con referencia 4 para la produccion de Artemia, es decir, se anade a los correspondientes cultivos de Artemia como pienso.
En el aditivo anadido en la etapa de procedimiento 3 para elevar el valor de pH de la vinaza lfquida, puede tratarse particularmente de cal carbonatada (CaCO3). La CaCO3 puede usarse, como ya se ha citado, en la etapa 3 para acondicionamiento qmmico de la vinaza lfquida o en la etapa 4 directamente en la produccion de Artemia, en este ultimo caso, para contrarrestar eficazmente allf la sobreacidificacion del medio de cna. La vinaza se divide despues de la filtracion 6 y eventualmente la osmosis inversa 7 en agua de proceso 8 por un lado y sal de vinaza 9 por otro lado, pudiendo encontrar uso la sal de vinaza 9 citada a continuacion particularmente como fertilizante en la industria agncola. El agua de proceso 8 puede volver a anadirse a la produccion de etanol 1 en tal medida de modo que resulte un ciclo cerrado. Las sales de vinaza 9 originadas pueden tambien reutilizarse en el marco de la invencion como alternativa, en lo que se entra en mas detalles mas adelante.
El beneficio real de la produccion de Artemia 4 en forma de crustaceos Artemia recolectados se procura con la referencia 10 para uso en acuicultivos, por ejemplo para piscicultivo, en forma de aglomerados, copos o similares. Como reconocera el especialista, el uso del beneficio de la produccion de Artemia 4 no esta sin embargo limitado en modo alguno a los usos ilustrados por ejemplo anteriormente mediante la referencia 10.
El sistema completo para la produccion de Artemia segun la etapa de procedimiento 4, incluyendo la filtracion conectada despues con tratamiento por osmosis inversa del agua de proceso 11, se caracteriza por la referencia B (lmea de puntos) y se describe mas detalladamente mas adelante mediante la Figura 2.
El agua de proceso misma puede anadirse despues de la etapa de procedimiento 12 de nuevo a la produccion de Artemia 4.
El concentrado de sal 13 originado en la osmosis inversa del agua de proceso 11 de la produccion de Artemia 4 puede usarse, eventualmente despues de acondicionamiento qmmico, como fertilizante para cultivos de algas marinas 14, que proporcionan como beneficio aprovechable las correspondientes algas 15, que pueden utilizarse directamente (p.ej., para la generacion de biodiesel) o en el marco de la presente invencion anadirse de nuevo a la produccion de Artemia 4 como nutriente. Como ya se ha aludido anteriormente, existe tambien la posibilidad de usar la sal fertilizante 9 originada en el marco del procedimiento A para fertilizar los cultivos de algas marinas 14.
Con respecto a los cultivos de algas marinas 14, existe la posibilidad de carbonatar las sustancias (de desecho) lfquidas originadas, filtrarlas y tratarlas por osmosis inversa (referencia 16), pudiendo anadirse particularmente el agua de proceso 17 de nuevo a los cultivos de algas 14.
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El concentrado de sal 18 originado en la etapa de procedimiento 16 de osmosis inversa puede anadirse, junto con el agua de proceso 16 ya aludida, de nuevo a la produccion de Artemia 4 para garantizar las condiciones de crecimiento optimas de los crustaceos Artemia.
Para completar el proceso global descrito anteriormente segun la Figura 1, puede preverse ademas en el marco de la presente invencion que pueda hacerse aprovechable el calor residual 19 aparecido en la generacion de vinaza lfquida 2 en el marco de la produccion de etanol, mediante dispositivos de intercambio de calor adecuados, en el marco de la produccion de Artemia 4 y/o en los cultivos de algas marinas 14. Esto puede tener lugar, por ejemplo, calentando las naves o edificios en que residen los cultivos citados para crear un ambiente de crecimiento optimo. Existe adicionalmente o como alternativa tambien la posibilidad de calentar el agua de proceso utilizada 12, 17 economicamente a una temperatura de crecimiento optima, aprovechando para ello el calor en exceso 19 de la produccion de vinaza.
La cal carbonatada originada puede usarse para la supresion de los “danos ambientales” pasados, como para la neutralizacion de las citadas vinazas, en las que la vinaza originada en la produccion de etanol se ha almacenado temporalmente o eliminado, o para la neutralizacion de suelos sobreacidificados.
Una realizacion preferida del proceso global descrito anteriormente para el tratamiento de vinaza con respecto a la etapa de procedimiento 2 antes de las etapas de procedimiento 3 y 6 preve incorporar un control cuantitativo o fraccionamiento para repartir la vinaza lfquida generada a voluntad o en una primera cantidad de filtracion 6 y/o en una segunda cantidad de acondicionamiento qmmico en la etapa 3,con el fin del uso posterior en la produccion de Artemia 4, segun las necesidades del momento.
La Figura 2 muestra una representacion simplificada alternativa del proceso global de la Figura 1, en la que las referencias designan las mismas o similares etapas de proceso. Las letras “a” a “e” designan corrientes masicas de biomasa (a), algas, (b), agua limpia (c) agua salada (d) y nutrientes (e).
Segun la Figura 2, a partir de la biomasa anadida aparece en el marco de la produccion de etanol 1 de nuevo vinaza lfquida 2, que se distingue por las levaduras y sales nutritivas contenidas en la misma a un valor de pH de menos de
5 y una temperatura de al menos 55 °C o mayor. El acondicionamiento qmmico en la etapa 3 ya descrito mediante la Figura 1 (elevacion del valor de pH y correspondiente tamponacion) sigue a la adicion de vinaza a la produccion de Artemia 4. Como alternativa, puede llevarse a cabo en la referencia 6 una filtracion seguida de un tratamiento de osmosis inversa 7, tras de lo cual se vuelve a anadir el agua de proceso acondicionada como permeado 8 a la produccion de etanol 1. La cal carbonatada originada eventualmente en la filtracion 6 puede reaprovecharse en la referencia 3 o utilizarse como fertilizante o para el tratamiento de estanques de vinaza.
La produccion de Artemia 4 suministra piensos para acuicultivos, por ejemplo para piscicultivos, como ya se ha descrito. Esto esta ligado preferiblemente a una aglomeracion u otro procesamiento de la Artemia generada, como se senala en la Figura 2.
El agua salada resultante de la produccion de Artemia 4 o los nutrientes (de vinaza) restantes se usan en la referencia 14 para la produccion de algas. Las algas generadas pueden usarse o reprocesarse de numerosos modos, por ejemplo para generar combustibles o para la preparacion de alimentos. Son incluso conocidos cultivos de algas que pueden utilizarse para la generacion de hidrogeno, lo que correspondientemente se encuentra igualmente en el marco de la presente invencion. Como es reconocible particularmente por la Figura 2, las algas generadas pueden anadirse de nuevo tambien a la produccion de Artemia 4 como nutriente.
Los nutrientes obtenidos en la osmosis inversa 7 pueden usarse igualmente para la produccion de algas 14. Lo mismo es valido para los residuos de la filtracion 6.
Como se ilustra igualmente otra vez en la Figura 2, el calor residual del proceso de produccion de etanol 1, en forma de contenido de calor de la vinaza 2 en la referencia 19, puede usarse para cubrir al menos en parte la necesidad de calor de la produccion de Artemia 4 y/o la produccion de algas 14.
La Figura 3 muestra una configuracion simplificada de nuevo de los desarrollos del proceso segun la Figura 2. Tambien aqm las referencias iguales designan etapas de proceso iguales o similares.
Segun la representacion de la Figura 3, se prescinde de la produccion de Artemia. Despues de realizada la filtracion
6 de la vinaza 2, se realiza una preparacion de cal carbonatada (vease la Figura 2) y la alimentacion de la produccion de algas 14.
Una de las osmosis inversas 7 conectadas posteriormente a la filtracion 6 vuelve a suministrar el agua de proceso 8 acondicionada para la produccion de etanol 1 o nutrientes para la produccion de algas 14.
La Figura 4 muestra esquematicamente y con detalle una instalacion de produccion de Artemia, como puede encontrar uso en el marco de la presente invencion y como se ha aludido ya anteriormente con referencia a la referencia B de la Figura 1.
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La instalacion representada en la Figura 4 para la produccion de Artemia segun la referencia 4 de la Figura 1 comprende una serie de depositos o tanques de cna 20 segun el tamano o dimensiones de la instalacion. Los tanques 20 se llenan con agua salada para criar en ellos crustaceos del genero Artemia (tambien llamados camarones de salmuera o camarones de agua salada), lo que es en sf conocido por el especialista. Se alimentan las Artemia al menos parcialmente con vinaza Uquida qmmicamente acondicionada, como ya se ha descrito con detalle anteriormente mediante la Figura 1 (comparese allf con las etapas de procedimiento 3 y 4).
La vinaza es rica en protemas y nutrientes y es notablemente adecuada, despues de la correspondiente elevacion y tamponacion del valor de pH, para la alimentacion de Artemia. Particularmente, la vinaza contiene grandes cantidades de celulas de levadura de un tamano de solo aproximadamente 5 a 10 pm que no pueden retirarse por filtracion, pero sirven sin embargo como alimento para Artemia y pueden suprimirse al menos parcialmente.
Las aguas residuales o de proceso cargadas con residuos de la produccion de Artemia o los componentes restantes de la vinaza llegan por una tubena 21 mediante un transportador adecuado (no mostrado) a una instalacion de filtro 11', que corresponde esencialmente a la referencia 11 de la Figura 1. En conexion operativa con la instalacion de filtro 11', se encuentra el primer equipo de medida 22 para la determinacion del valor de pH, temperatura, contenido de oxfgeno y CO2 del agua de proceso. Ademas, esta unido a la instalacion de filtro 11' un segundo equipo de medida 23, que esta disenado para la practica de la medida de la DQO. Se entiende por la abreviatura “DQO” la denominada demanda qmmica de oxfgeno, entendida como la cantidad de oxfgeno (masa en volumen) que es necesaria para la oxidacion completa de las sustancias organicas e inorganicas en el agua residual. Esto es suficientemente conocido por ejemplo en el acondicionamiento de aguas residuales urbanas e industriales. Otros ingredientes del agua que se miden a este respecto de modo ventajoso, tambien en el marco de la presente invencion, son amoniaco, nitrogeno total, cloro libre y total, nitrato y fosforo. Los correspondientes aparatos de medida son suficientemente conocidos por el especialista.
Ademas, la instalacion de referencia 24 presenta un equipo de ultrasonidos que esta disenado para descomponer y/o eliminar determinadas cargas del agua de proceso de la produccion de Artemia mediante irradiacion acustica. El equipo de ultrasonidos 24 comprende particularmente un transductor de ultrasonidos adecuado junto con la correspondiente electronica de control/mantenimiento, lo que sin embargo no se representa explfcitamente en la Figura 4 por razones de claridad. En principio, todas las clases de transductores de ultrasonidos conocidas pueden encontrar uso a este respecto. El intervalo de frecuencia preferido en la operacion del transductor de ultrasonidos se encuentra en el intervalo megasonico (f > 500 kHz), para de este modo suprimir particularmente las cargas bacteriologicas del agua de proceso (muerte mediante destruccion de las membranas celulares o similares).
Se acompana a los equipos de ultrasonidos 24 una unidad de irradiacion UV 25 que esta prevista y disenada igualmente para suprimir o matar las cargas biologicas del agua de proceso mediante el efecto de radiacion de luz de onda corta, preferiblemente en el intervalo de 1-380 nm, preferiblemente aproximadamente 250 nm.
Se conecta posteriormente a los equipos de irradiacion UV 25 un tanque de oxfgeno 26 que tiene la funcion de reemplazar el oxfgeno gastado en el tratamiento de ultrasonidos para garantizar una cna optima de Artemia. El agua de proceso asf acondicionada se lleva por las tubenas 27, 28 de vuelta a los tanques 20.
Como reconocera el especialista, el tratamiento con UV y tratamiento con ultrasonidos no tienen que realizarse consecutivamente o en dispositivos separados, sino que pueden realizarse tambien esencialmente al mismo tiempo o en el mismo sitio.
Adicionalmente, la instalacion comprende otro reactor de algas 29 que esta conectado entre la instalacion de filtro 11' y las tubenas de adicion de agua de proceso 27, 28 (vease la referencia 30). El reactor de algas 29 sirve igualmente para purificar el agua de proceso de la produccion de Artemia de determinados contaminantes y desechos, lo que es ya suficientemente conocido en plantas de depuracion de algas para la purificacion de aguas residuales. Dichos reactores de algas se conocen tambien con las referencias fotobiorreactor de algas para la fijacion de dioxido de carbono o para la produccion de biomasa de algas.
Como alternativa o adicionalmente, pueden producirse mediante el reactor de algas 29 algas seleccionadas. Las algas asf obtenidas pueden aprovecharse como alimento, por ejemplo de nuevo para la produccion de Artemia (veanse las referencias 4 y 15 de la Figura 1) o para la generacion de biodiesel, como ya se ha aludido.
El uso de ozono (O3) para desinfectar el agua de proceso es igualmente posible, a condicion de que pueda excluirse completamente un efecto danino sobre el cultivo de Artemia.
La presente invencion posibilita particularmente la cna de Artemia y por tanto la utilizacion de vinaza a gran escala industrial segun la clase de cultivo intensivo. A este respecto, el acondicionamiento y desinfeccion del agua de proceso originada en el cultivo de Artemia representa un reto especial, en el que a los equipos de ultrasonidos 24 segun la Figura 4 les corresponde una posicion clave. Sin la disgregacion alcanzable por la presente de las cargas particularmente biologicas del agua de proceso, el procedimiento no sena realizable en la practica o solo diffcilmente, con su rendimiento y beneficio limitados a solo cantidades pequenas, que no correspondenan en ninguna proporcion con las cantidades de vinaza originadas particularmente en la produccion de bioetanol.
La Figura 5 muestra esquematicamente otra instalacion de produccion de crustaceos 100 como puede utilizarse en la practica del procedimiento segun la invencion. En el propio recipiente de cultivo 101 se realiza la cna de copepodos (no representados ejemplarmente a escala en la referencia 102) usando vinaza como se ha descrito. Dentro del recipiente 101, se dispone un panel 103 formado por secciones de tubena que comprende una serie de 5 haces de fibras 104, cuyas fibras individuales 104a estan conformadas como fibras huecas y funcionan ademas como filtro de membrana (tamano de poro < 2 pm, preferiblemente < 1 pm). En la referencia 103a, se succiona el agua de proceso 106 mediante un transportador (bomba) 105 del recipiente 101 (lo que se simboliza mediante flechas de puntos) y se purifica asf en el marco de una filtracion de fuera a dentro mediante las fibras huecas de filtro de membrana 104a. El permeado aparecido, que esta impurificado con amonio y otras moleculas organicas, se lleva 10 de la bomba 105 a un biofiltro 107, donde se vuelve a acondicionar por bacterias, o se utiliza en la referencia 108 como fertilizante para la produccion de algas (marinas), como ya se ha aludido anteriormente. El permeado purificado en 107 se lleva a continuacion de vuelta al recipiente 101.
Para la purificacion de las fibras huecas de filtro de membrana 104a, se toma el panel 103 junto con los haces de fibras 104 del recipiente 101 (flecha de lmea de puntos) y se pone en el tanque 109 de un dispositivo de purificacion 15 por ultrasonidos 110, que esta llenado con un medio de purificacion (fluido) 111. Un transductor de ultrasonidos 112 del dispositivo de purificacion por ultrasonidos 110 aplica al panel 103 el ultrasonido 113 para liberar de contaminacion las fibras huecas de filtro de membrana 104a. A continuacion, puede volver a utilizarse el panel 103 en el recipiente 101.
En el marco de la presente invencion, se propone por primera vez un proceso global que puede contrarrestar 20 enteramente la problematica de la vinaza descrita.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genera Artemia o Copepoda o Daphnia o a partir de microorganismos en forma de Rotifera o Protozoa, caracterizado porque los cultivos de crustaceos/microorganismos se alimentan al menos parcialmente con vinaza, preferiblemente vinaza Kquida, particularmente de la produccion de bioetanol, y con las celulas de levadura contenidas en ella.
  2. 2. Procedimiento para el procesamiento de vinaza, particularmente en el curso de la obtencion de bioetanol, caracterizado porque se usa la vinaza como alimento para cultivos de crustaceos del genero Artemia y/o Copepoda y/o Daphnia, para cultivos de microorganismos para la cna de Rotifera o Protozoa y/o como nutriente para cultivos de algas, particularmente cultivos de algas marinas, para retirar al menos en parte las celulas de levadura contenidas en la vinaza.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque se eleva y preferiblemente se tampona el valor de pH de la vinaza antes de la alimentacion, particularmente a Artemia, Copepoda, Daphnia, Rotifera o Protozoa.
  4. 4. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se explotan en cultivos intensivos cerrados Artemia, Copepoda, Daphnia, Rotifera, Protozoa y/o algas.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque se aplican ultrasonidos para desinfeccion al agua usada en los cultivos de crustaceos, en los cultivos de microorganismos y/o en los cultivos de algas.
  6. 6. Procedimiento segun la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque se aplica luz de onda corta, preferiblemente en el intervalo espectral ultravioleta, para desinfeccion al agua usada en los cultivos de crustaceos, en los cultivos de microorganismos y/o en los cultivos de algas.
  7. 7. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se carbonata el agua de proceso de los cultivos de crustaceos/microorganismos y, preferiblemente, se separan los contaminantes mediante filtracion y/u osmosis inversa adicionales.
  8. 8. Procedimiento segun la reivindicacion 7, caracterizado porque se usan las sales y/o salmueras aparecidas como fertilizante, particularmente para cultivos de algas, lo mas preferiblemente cultivos de algas marinas.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado porque las algas criadas se usan como pienso para cultivos de crustaceos/microorganismos, particularmente para cultivos intensivos cerrados de crustaceos/microorganismos, o como materia prima para otro procesamiento, particularmente para la generacion de combustible.
  10. 10. Procedimiento segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque se carbonata el agua de proceso de los cultivos de algas y, preferiblemente, se libera de contaminantes mediante filtracion y/u osmosis inversa adicionales, y lo mas preferiblemente se vuelven a alimentar las sales y/o salmueras aparecidas a los cultivos de crustaceos/microorganismos.
  11. 11. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se filtra por filtros de membrana el agua de proceso de los cultivos de crustaceos/microorganismos, estando dispuestos dichos filtros de membrana preferiblemente en un recipiente de cultivo de los cultivos de crustaceos/microorganismos.
  12. 12. Procedimiento segun al menos la reivindicacion 11, caracterizado porque se usan para la filtracion fibras huecas de filtro de membrana, preferiblemente haces de fibras huecas, lo mas preferiblemente con un tamano de poro < 2 pm, particularmente < 1 pm.
  13. 13. Procedimiento segun al menos la reivindicacion 11 o 12, caracterizado porque se lleva a cabo la filtracion en un procedimiento de fuera a dentro, porque el permeado se transfiere del recipiente de cultivo hacia fuera, particularmente mediante las fibras huecas segun la reivindicacion 12, y porque el permeado se purifica a continuacion, preferiblemente mediante un biofiltro, o porque el permeado se usa como fertilizante para cultivos de algas, particularmente cultivos de algas marinas.
  14. 14. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque los filtros de membrana usados para la filtracion se extraen del recipiente de cultivo, preferiblemente como parte de una construccion de retencion extrafble entera del recipiente de cultivo, y porque a continuacion se purifica el filtro de membrana extrafdo, lo mas preferiblemente en un dispositivo de purificacion por ultrasonidos mediante aplicacion de ultrasonidos.
  15. 15. Procedimiento para la produccion de pienso a partir de crustaceos del genero Artemia o Copepoda o Daphnia o a partir de microorganismos en forma de Rotifera o Protozoa y/o para la produccion de materia prima de algas, caracterizado porque el calor de proceso generado en la produccion de vinaza, particularmente en el curso de la obtencion de bioetanol, se usa para calentar agua para la cna de crustaceos, microorganismos y/o algas, preferiblemente caracterizado adicionalmente por los rasgos adicionales de una de las reivindicaciones 1 a 14.
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