ES2929553T3 - Proceso de humidificación rápida y bioestabilización - Google Patents

Abstract

Un proceso de humificación rápida y bioestabilización no fermentativa de materia orgánica vegetal y/o animal, sólida y/o líquida, que comprende las siguientes fases: - una fase inicial de preparación y pretratamiento de dicha materia orgánica, para preparar y material mixto llevado a un pH sustancialmente neutro; - una siguiente fase en la que dicho material activado y mezclado a un pH sustancialmente neutro se trata en un reactor, en el que se vuelve a mezclar y se irradia con radiofrecuencias transmitidas por guías de ondas durante un tiempo determinado; - una fase final de post-procesado del material tratado en el reactor, adaptada para producir un producto orgánico bioestabilizado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso de humidificación rápida y bioestabilización

Campo de aplicación de la invención

La presente invención se refiere al campo del tratamiento de desechos y basura de materia orgánica vegetal y/o animal, sólida y/o líquida y, más concretamente, a un proceso de humidificación rápida y bioestabilización.

Estado de la técnica

El proceso de humificación y bioestabilización consiste en la transformación de sustancias de base orgánica, como por ejemplo residuos sólidos de origen orgánico (de origen vegetal y animal) o aguas de desecho orgánicas en productos biológicamente estables, no fermentadores, no putrescibles, con una estructura molecular más simple que el material inicial. El producto resultante del proceso, dependiendo del tipo de material de entrada, puede tener aplicaciones agronómicas únicas como fertilizante.

El proceso de compostaje de tipo tradicional se produce mediante la acción de microorganismos (bacterias) que transforman, en una primera fase, sustancias fácilmente putrescibles como azúcares simples, proteínas, aminoácidos, en sustancias menos complejas, pero aún no estabilizadas para descomponerlos, en una segunda fase, en moléculas más pequeñas y estables en comparación con el material inicial, como los ácidos húmicos y los ácidos fúlvicos. El resultado final del proceso industrial, que tiene lugar en centros de compostaje normalmente grandes, es el denominado "compost". En las mejores condiciones posibles dará como resultado un material estabilizado y no fermentativo rico en nutrientes para las plantas. Dicha transformación, sin embargo, requiere un período de tiempo promedio de 3 meses, que puede ser de hasta 6 meses, dependiendo del origen orgánico y las condiciones de la planta y el proceso.

Se sabe que los desechos/basura orgánicos colocados en contenedores cerrados, por ejemplo, reactores, celdas de compostaje u otros, sufren procesos de biooxidación, generando malos olores, debido a las aminas, amoníaco, sulfuros orgánicos y compuestos orgánicos de azufre, que luego se liberan durante la fermentación. Durante el proceso también se generan gases de efecto invernadero como el metano y una cantidad importante de percolado que se desecha en plantas especializadas. La producción de percolados contribuye a reducir la sostenibilidad económica y ambiental de la actividad de valorización de desechos orgánicos.

Los aspectos más críticos de las plantas existentes son los siguientes:

a) el método de compostaje tradicional requiere un tiempo mínimo de tres meses e incluso mayor dependiendo de la naturaleza del material de origen (como la madera de celulosa) y de las condiciones climáticas, además requiere grandes espacios para la realización del proceso;

b) las plantas tradicionales son fuente de olores, principales atractores de moscas e insectos molestos y sitios de elección para su reproducción; también producen cantidades significativas de percolado contaminante que debe ser dispuesto en instalaciones aprobadas para el tratamiento de desechos peligrosos;

c) la incertidumbre del producto final resultante de un proceso relacionado con una serie de variables incontrolables hace que el sistema sea inestable.

En resumen, los principales problemas observados en las plantas conocidas son: largos tiempos de inactividad, grandes áreas de procesamiento y almacenamiento, emisiones de olores, producción de percolado, inestabilidad del producto final y costes consecuentes.

El documento WO2008/126114-A1 describe un proceso de transformación de materia orgánica para la producción de un sustrato fertilizante, que comprende las fases de molienda de materia orgánica, su fermentación, tratamiento en cámara de reacción con generador de microondas para remoción de carga bacteriana y su transformación. El documento US 2007/178027 A1 divulga un aparato de descomposición y tratamiento de material orgánico.

Sumario de la invención

Por lo tanto, el objeto de la presente invención es proponer un proceso rápido de humificación y bioestabilización destinado a superar todos los inconvenientes mencionados anteriormente.

El proceso de humificación rápida de desechos/basura orgánicos objeto de la invención permite la bioestabilización, la recuperación de materia orgánica y la producción de fertilizantes innovadores.

El proceso de humificación rápida objeto de la invención se lleva a cabo mediante transformaciones fisicoquímicas, con una rápida degradación celular y molecular que se produce como consecuencia del tratamiento con fuentes de microondas. El proceso objeto de la invención se desarrolla a través de un escaneo requerido del material a transformar. La esencia del proceso es el reactor de tratamiento que se describe a continuación. Cualquier material orgánico puede transformarse mediante el proceso mencionado, pero si bien induce una degradación acelerada sobre las células intactas, determina una estabilización sobre las células no intactas, en las que los procesos de degradación ya están iniciados. Es decir que, en todas las mezclas posibles de células intactas y no intactas, interviene en las intactas induciendo una rápida degradación y en las degradadas estabilizando los procesos en curso; generalmente, bloquea en cualquier caso los procesos fermentativos en curso.

La tecnología innovadora utiliza un proceso no fermentativo que es capaz de transformar el material orgánico sin producir percolado ni olores.

Este proceso de humificación rápida se puede aplicar tanto a desechos sólidos de origen orgánico (vegetal y animal) como a desechos orgánicos líquidos, para facilitar su rápida transformación en productos bioestabilizados, química y físicamente modificados.

El proceso de humificación rápida objeto de la invención tiene las siguientes características:

• tiene la capacidad de descomponer sustancias orgánicas de manera no fermentativa, promoviendo el proceso de degradación al agregar moléculas complejas en moléculas más simples y estables, sin emisiones de gases y percolado;

• produce un producto con propiedades particulares cuyo objetivo es fertilizar las tierras agrícolas y facilitar la absorción de las raíces;

• es utilizable para la estabilización de biodigestores o productos parcialmente fermentados y aún no completamente degradados;

• es aplicable para la inertización de desechos y basura orgánicos líquidos.

Es objeto de la presente invención un proceso de humificación rápida y bioestabilización no fermentativa de materia orgánica vegetal y/o animal, sólida y/o líquida, que comprende las siguientes fases:

• una fase inicial de preparación y tratamiento previo de dicho material orgánico, adecuada para preparar material activado, mezclado y llevado a pH sustancialmente neutro;

• Una fase siguiente en la que dicho material activado, mezclado a pH sustancialmente neutro, se trata en un reactor, en el que se vuelve a mezclar y se irradia mediante radiofrecuencias transmitidas por guías de ondas durante un tiempo determinado;

• Una fase final de procesado posterior del material tratado en el reactor, adaptado para producir un producto orgánico bioestabilizado.

Es objeto de la presente invención un proceso rápido de humificación y bioestabilización, como se describe mejor en las reivindicaciones, que forman parte integral de la presente descripción.

Breve descripción de las figuras

Otros objetos y ventajas de esta invención se harán evidentes a partir de la descripción detallada que sigue, se divulga un ejemplo (y sus variantes) de la misma, y con referencia a los dibujos adjuntos proporcionados meramente con fines ilustrativos y no limitativos, en los que:

En las figuras 1.1, 1.2 se muestra un esquema general de una primera variante de planta de humificación rápida utilizada para llevar a cabo el proceso de la presente invención, en el caso de sustancias a tratar de tipo sólido; En la figura 2 se muestra un esquema general de una segunda variante de planta de humificación rápida utilizada para llevar a cabo el proceso de la presente invención, en el caso de sustancias a tratar de tipo líquido;

En las figuras 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 se muestran vistas en perspectiva de un ejemplo del reactor de planta. La planta aquí divulgada no forma parte de la presente invención.

Las mismas figuras y letras de referencia en las figuras identifican los mismos elementos o componentes.

Descripción detallada

El proceso de humificación rápida objeto de la invención consiste en la transformación de sustancias orgánicas en un producto bioestabilizado y humidificado, no putrescible, con la ventaja de realizarse rápidamente en ausencia de percolado y malos olores, si se compara con el proceso lento de humificación natural.

El rápido proceso de humificación se logra mediante la sinergia de acciones físicas y mecánicas que interrumpen el proceso natural de descomposición; la rápida degradación celular inducida por el tratamiento con radiofrecuencias bloquea los procesos de fermentación que tienen lugar en el porcentaje de células en las que se inicia el proceso de putrefacción, y acelera la humificación en las células aún intactas. El resultado es una humificación rápida con un producto prácticamente inodoro, estable y con humedad relativa escalable.

El proceso puede acelerarse aún más mediante una preparación especial de producto sólido a tratar, previamente picado y mezclado por medio de aditivos y activadores de proceso, dosificados adecuadamente en el material que se está procesando.

El proceso prevé las siguientes fases:

• Una fase inicial de preparación y tratamiento previo de materia orgánica vegetal y/o animal, sólida y/o líquida, adaptada para preparar material activado, mezclado y llevado a pH controlado; esta fase puede comprender las siguientes subfases:

• Primero se despoja al material a tratar de las fracciones extrañas no adecuadas (hierro, aluminio, metales, plásticos, etc.);

• Luego, se alimenta a una trituradora/mezcladora para reducirlo a un tamaño (generalmente menos de 5 cm) acorde con el material a tratar y el producto a obtener;

• luego, se humedece un aditivo/material activador en el producto agitado y se deja allí durante el tiempo de contacto mínimo requerido (generalmente 10 minutos); este aditivo/producto activador es un compuesto que contiene los siguientes elementos: Calcio, Hierro, Nitrógeno, Magnesio, Zinc, Níquel, Cromo, Cobre, Cobalto, Fósforo, Oxígeno en una composición adecuada para no liberar residuos nocivos en el producto final: su composición es variable en función de los desechos a tratar;

• Una fase siguiente en la que el material activado, mezclado y llevado a un pH sustancialmente neutro, preferentemente dentro de un intervalo de valores entre pH 6,5 y pH 7,5, se trata en un reactor, en el que es irradiado por cabezas de radiofrecuencia transportadas por guías de ondas durante un tiempo preferentemente comprendido entre 20 y 90 minutos, variable según el material a tratar y el resultado a obtener;

• Una fase final posterior al proceso implica la posible corrección de la humedad, y puede ser necesaria la concentración, la limpieza de grumos o la peletización para la producción del producto orgánico final bioestabilizado.

El proceso en base a los insumos y activadores utilizados permite obtener mezclas que contienen sustancias estabilizadas ricas en materia orgánica:

• huminas (compuestos de baja acidez debida principalmente a grupos fenólicos);

• ácidos húmicos (acidez modesta y compuestos de alto peso molecular 2000/3000 Da);

• ácidos fúlvicos (moléculas más pequeñas con un peso molecular < 1000 Da caracterizadas por una alta acidez).

Con la característica especial de estructura molecular de cadena corta.

A continuación, se describe una planta utilizada para llevar a cabo el proceso de la invención.

La planta se compone esencialmente de los siguientes sistemas.

a) un sistema para la preparación y tratamiento previo de la materia orgánica vegetal y/o animal, sólida y/o líquida, dispuesto para preparar la materia activada, mezclada y a pH controlado, que comprende uno o más de los siguientes elementos:

o Un sistema de acumulación y manipulación del producto a tratar, que podrá disponer de rampa de carga y maquinaria de transporte.

o Una posible línea de clasificación o cribado para la eliminación de desechos no orgánicos.

o Un posible sistema de trituración para reducir el volumen de la materia orgánica a tratar (desechos sólidos), o un sistema de bombeo adecuado para las aguas de desecho orgánicas.

o Un sistema de acumulación y dosificación orgánica del activador de proceso durante el tiempo de contacto necesario.

b) Un "reactor", adaptado para tratar el material preparado mediante dichos sistemas, fabricado en acero inoxidable y material diamagnético, y que comprende preferentemente los siguientes elementos:

o Una cámara de tratamiento y reacción con puertas de inspección dotadas de sistemas especiales de estanqueidad para evitar la dispersión de campos electromagnéticos perjudiciales para el operador; o Un número definido de cabezales de irradiación de microondas (radiofrecuencia) y sistema de control relativo. Los generadores de microondas son preferentemente del tipo monobloque de cabeza de magnetrón, accionando lanzamiento y alimentación en una sola campana de contención con ventilación forzada;

o Un sistema para mezclar material, también definido agitador;

o Un posible eliminador de coágulos para materiales de alta viscosidad-adhesividad;

o Un sistema de control térmico compuesto por medio tubo o camisa externa (y aislamiento térmico); o Un sistema de carga y descarga de producto, controlado por una celda de carga;

o Un extractor de vapores producidos durante el tratamiento;

o Sistemas de dosificación y humectación de reactivos para control de parámetros de proceso;

o El reactor también está equipado con un sistema externo de recirculación forzada (válvulas accesorios de tubería de bomba) para aguas de desecho/desechos líquidos.

c) para la producción del producto orgánico bioestabilizado final puede ser necesario un sistema posterior al proceso para llevar a cabo la corrección de la humedad y/o la concentración y/o la eliminación de la coagulación y/o la peletización.

d) un sistema de instrumentación y control PLC, con software especial de gestión PLC/SCADA, que permite configurar y monitorear en tiempo real, incluso remotamente, todas las operaciones y parámetros del proceso, incluido el control de radiofrecuencias reflejadas.

Más particularmente, con referencia a las figuras 1.1, 1.2, se destacan los siguientes elementos de una planta tipológica.

• Dispositivo de carga de material 1;

• Depósito frigorífico 2 de recogida del producto a tratar fabricado en acero con sinfín de transporte; • Bandeja de precarga e inspección 3, con separador de hierro, para seleccionar y eliminar metales presentes en el material a tratar, dispositivo dosificador de aditivo activador;

• Tornillo sin fin para la alimentación de material tomado del tanque 3 en trituradora 4;

• Trituradora 5, capaz de triturar material y reducirlo a un tamaño adecuado para su posterior procesamiento;

• Tornillo sin fin 6 para la alimentación de material tomado de la trituradora en el silo 7;

• Silos de tratamiento previo y almacenamiento intermedio 7 con sistema de manejo interno;

• Sinfín de descarga 8 que recoge material del silo 7 y lo suministra al reactor 9;

• Reactor 9, descrito en detalle a continuación;

• Sinfín de descarga 10 que recoge material del reactor 10 y lo suministra a un contenedor 11;

• Contenedor 11 para recogida y almacenamiento de producto terminado;

• Sistema de control de planta 12.

Posibles sistemas de secado (si es necesario), mezclado y ensacado del producto final (por ejemplo, compost) completan la planta para permitir su comercialización.

La planta mostrada en las figuras 1.1, 1.2 es relativa a una línea tipológica de tratamiento de desechos sólidos orgánicos seleccionados, capaz de tratar 1000 kg/h de desechos orgánicos no contaminados por productos incongruentes.

Se pueden añadir equipos accesorios para diferentes tipos de desechos, como cribas, separadores magnéticos o balísticos, bombas de recirculación, sistemas de captación y extracción de aire de las zonas de almacenamiento.

Con referencia a la figura 2, se representa una variante de planta de tratamiento de desechos líquidos, diseñada para asegurar la ausencia de contacto entre la fuente de microondas y el material a tratar.

Las aguas de desecho a tratar se introducen en un depósito 14 del que se extraen mediante una bomba 15 y se introducen en el reactor 9.

El reactor está equipado con un sistema exterior de recirculación forzada 13 (válvulas de tubería de bomba y accesorios), que reintroducen los líquidos en el reactor durante el tratamiento.

Al final del tratamiento, el sistema de recirculación 13 deposita el agua de desecho tratada en un depósito 15.

El proceso es controlado por un sistema de control de planta 12. Proporciona esencialmente seguimiento y control de:

• Peso del material (para gestión de carga y descarga);

• Temperatura;

• pH;

• Tiempo de tratamiento (para funcionamiento automático);

• Velocidad de rotación del mezclador;

• Velocidad de recirculación forzada;

• Potencia de radiación de frecuencias de radio;

• Operación del sistema de extracción de vapor;

• Dosificación de posibles reactivos (dependiendo del material).

El reactor 9 es el núcleo de la planta: sus características innovadoras son numerosas. Con referencia a las figuras 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, se representa un ejemplo de realización del reactor. En particular, las figuras 3.1 y 3.2 muestran vistas frontales, respectivamente, sin capota frontal, resaltando el interior del reactor, y con capota frontal; las figuras 3.3 y 3.4 muestran vistas traseras con el capó trasero levantado, sin y con cabezales de irradiación de microondas, respectivamente.

El reactor está equipado con una cámara de tratamiento y reacción 31 adaptada para facilitar la carga y descarga de producto (automática), para facilitar la limpieza y desinfección periódica y para facilitar las operaciones de mantenimiento y control.

Se dispone una capota basculante superior para el acceso a la cámara de tratamiento, dividida en dos partes 34, 35, provistas de respectivas puertas de inspección 32, 33 que comprenden dispositivos de seguridad que bloquean la rotación e irradiación de los mezcladores en caso de apertura; el perímetro de las puertas de inspección incluye dispositivos especiales para evitar perturbaciones electromagnéticas, certificados por mediciones de campo que permanecen por debajo de los límites legales. Sobre la capota superior está prevista una boca de carga 36 de material a tratar provista de una puerta de cierre 37, con sistema de estanqueidad.

La descarga se realiza a través de una abertura 38, en la parte inferior del cuerpo del reactor, por ejemplo, un cajón, con relativo dispositivo de apertura/cierre 39, y sistema de estanqueidad.

El sistema de mezcla de material dentro de la cámara del reactor comprende un agitador de modo mecánico de tornillo sin fin 40, con rotación controlada por el sistema motorizado apropiado 41 controlado a su vez por el sistema de control de planta 12, que también determina la velocidad de rotación.

La chimenea superior 42 provista de trampa magnética pone en comunicación el interior del reactor con el exterior, para evitar la creación de peligrosas sobredepresiones. Un extractor de vapores del tratamiento (43) permite expulsar el condensado producido durante el proceso.

En el caso de tratamiento de sustancias líquidas, se prevén bridas de conexión de tuberías para carga, descarga y recirculación. También garantizan la ausencia de contacto entre la fuente de radiofrecuencias y el material líquido a tratar.

También se proporciona un sistema de dosificación e inyección de reactivos para el control de parámetros del proceso, instalado cerca de la tapa superior (35) comandado por el sistema de control de planta 12.

El reactor está equipado con generadores de radiofrecuencia de potencia adecuada 45, capaces de determinar una rápida degradación de la célula y simultáneamente una reducción de bacterias, hongos y parásitos, hasta la bioestabilización/humificación de los materiales orgánicos; para líquidos orgánicos, ya sean de origen zootécnico, civil o industrial, el tratamiento por radiofrecuencia conduce a un cambio de estado físico-químico, con una reducción significativa del valor DQO (Demanda Química de Oxígeno).

A continuación, se describe un ejemplo de generadores de tecnología de radiofrecuencia 45 y cámara de tratamiento y reacción del reactor.

El núcleo del sistema consta de tres componentes básicos:

• Sistema de generación, que es la fuente real de energía de microondas (MW), y que incorpora cabezales de irradiación de microondas (magnetrón) y fuente de alimentación del sistema;

• Guía de microondas, que es un conducto metálico en el que la energía de microondas se propaga y se transporta desde el generador hasta la zona de proceso (aplicador);

• Aplicador, que es una cavidad o túnel, típicamente de acero inoxidable, capaz de reflejar microondas, con geometría y dimensiones apropiadas para permitir el proceso de tratamiento del material.

El sistema de generación de microondas (generadores de radiofrecuencia 45 y fuente de alimentación 44 en las figuras) tiene la tarea de convertir eficientemente la energía eléctrica en energía electromagnética. El generador utilizado en nuestra aplicación es el magnetrón; aprovecha la interacción de un intenso haz de electrones con un campo electromagnético. El haz es acelerado por medio de una tensión continua del orden de unos miles de voltios y se desplaza por el espacio de interacción bajo la influencia de un intenso campo magnetostático producido por un imán permanente. Los electrones realizan trayectorias arremolinadas moviéndose del cátodo al ánodo. La estructura del ánodo soporta un campo electromagnético de microondas que ralentiza los electrones y una gran parte de su energía cinética se transforma en energía electromagnética, que se alimenta a una guía de ondas a través de una antena adecuada.

La guía de ondas consiste en un tubo metálico de alta conductividad, típicamente de sección rectangular, que transmite las microondas a través de un mecanismo de múltiples reflexiones en las paredes de este desde el generador hasta el aplicador. En las figuras, las guías de ondas, una para cada generador 45, están indicadas con el número 46 en la parte superior del reactor.

El aplicador es una estructura diseñada específicamente para exponer el material a tratar a la radiación de manera eficiente, segura, confiable, repetible y rentable. Por tanto, el aplicador es el elemento fundamental del sistema de tratamiento por microondas.

Un tipo particular de aplicador multimodal consta de cámaras de reverberación.

Una cámara de reverberación es una cavidad hueca metálica eléctricamente grande, en la que se crea un entorno electromagnético, en el que el campo es estadísticamente homogéneo, isotrópico, incoherente y aleatoriamente polarizado.

La isotropía implica que, en una posición dada, la estadística del entorno electromagnético es la misma en todas las direcciones. La homogeneidad implica que todos los puntos a cierta distancia de la superficie metálica de las paredes son estadísticamente equivalentes.

Esta peculiaridad de la cámara de reverberación suele obtenerse mediante la introducción en la celda metálica de uno o más agitadores de modo mecánico, denominados "agitadores", que consisten en material conductor y giran de manera continua.

Durante el movimiento giratorio del agitador, la geometría de la cavidad se modifica continuamente y, en consecuencia, las condiciones de contorno varían y modifican los modos de la cavidad para obtener un entorno electromagnético estadísticamente uniforme e isotrópico.

En el reactor objeto de la invención el aplicador consiste en realidad en una cámara interior 31 y el agitador de modo mecánico es el agitador de metal mecánico 40 con la propia carga, los cuales, debido al movimiento de rotación y traslación, son en realidad "agitadores de modo" ya que tienen el efecto de perturbar la distribución del campo electromagnético: de esta forma se mejora la homogeneidad del tratamiento y del calentamiento.

Otra característica importante de la planta es la alta relación campo/potencia de entrada, que permite crear un campo electromagnético alto dentro de la estructura, utilizando una potencia de entrada moderada.

Para la realización de la cámara del reactor se utiliza acero inoxidable que, aunque tiene una resistividad eléctrica superior a la del cobre y el aluminio, proporciona un mejor comportamiento mecánico, buena resistencia a la corrosión y una mayor soldabilidad.

En ambos lados y a lo largo de la sección media de la cámara del reactor, se sueldan bridas de ajuste de guías de lanzamiento de generadores. Dichas bridas son del tipo normalizado R 26 para guía tipo WR 340 y permiten alojar una barrera de gas para proteger el magnetrón del generador correspondiente.

Otro acabado lo constituyen los cárteres 47 para soportar y proteger los generadores, provistos de puertas abatibles con cerradura con llave. En los compartimentos así obtenidos se alojan circuitos eléctricos para el suministro de energía a los generadores y circuitos hidráulicos para la refrigeración del magnetrón.

Los generadores de microondas son del tipo monoblock con cabeza de magnetrón, guía de lanzamiento y alimentación en una sola campana de contención con ventilación forzada.

La frecuencia de oscilación del generador de ondas electromagnéticas es por ejemplo modo estándar de 2,45 GHz, pero a la salida de este, mediante la interposición de aplicadores multimodo, se obtienen resultados óptimos para generar oscilaciones rápidas y la consiguiente fricción intermolecular de moléculas de agua y carbono.

A modo de ejemplo no limitativo cada unidad de irradiación de microondas tiene las siguientes características:

• Consumo de energía: de 2 a 8,5 kW (dependiendo de la unidad de potencia instalada)

• MW Potencia de salida: 2,0 kW a 6 kW

• Fuente de alimentación: 380V-50Hz;

• Refrigeración de la cabeza del magnetrón: agua;

• Protección: sobrecalentamiento de la cabeza del magnetrón mediante termopar conectado en el circuito de alimentación del transformador primario AT;

• Retraso de entrega de MW: automático en circuito de filamento de magnetrón;

Además, con referencia a los aplicadores multimodales, son cavidades resonantes en las que, a diferencia de lo que sucede en las cavidades monomodales, hay muchas formas conformadas de otra manera, que resuenan a frecuencias cercanas a las operativas. Por esta razón, estos modos se excitan simultáneamente con una intensidad considerable. De hecho, un campo en una cavidad multimodal se puede ver como resultado de la superposición de un gran número de ondas que se propagan en diferentes direcciones, debido a los múltiples reflejos de las paredes.

Los aplicadores multimodales tienen entonces las siguientes características:

• Son adecuados para el tratamiento de sujetos voluminosos;

• Su tamaño suele estar determinado por el tamaño del material a tratar;

• Tienen alta eficiencia;

• Son adaptables a tratamientos tanto continuos como discontinuos;

Desde el punto de vista de la protección humana frente a determinados efectos biológicos de los campos electromagnéticos, toda la planta, en la configuración descrita, se diseñó para garantizar la continuidad del blindaje electromagnético aguas arriba y aguas abajo del tratamiento con microondas. Esto significa que todas las interconexiones de acoplamiento mecánico están diseñadas para asegurar la continuidad eléctrica en todo el perímetro del pilar, y que los dispositivos de entrada y salida de material del módulo de tratamiento (ver también figuras 1.2 y 2) están provistos de carreteles metálicos con trenza conductora que se interpone entre la estructura que se ancla como constituyendo una prolongación del escudo electromagnético (volumen cerrado). De esta forma, además de lograr una reducción considerable de la dispersión de campos electromagnéticos en el ambiente, es decir, garantizar valores contenidos dentro de los límites impuestos por las disposiciones y reglamentaciones obligatorias en la materia, contienen humos de origen orgánico procesado térmicamente.

Además, cuando sea necesario recoger el percolado en algún punto del reactor, la recogida de salida estará convenientemente equipada con guías de onda, con una frecuencia de corte compatible con la de los generadores, para evitar fugas de microondas. Con una sección transversal circular y una longitud calculada en función de la frecuencia de corte (límite), las guías de onda realizan un cruce efectivo de la pantalla electromagnética para permitir el paso de fluidos sin comprometer la eficiencia del blindaje de estos en términos de atenuación del blindaje de la frecuencia operativa específica.

El tipo, la ubicación y los métodos de construcción de los materiales y las guías de ondas están optimizados para lograr la máxima eficiencia de irradiación, verificados experimentalmente mediante la medición de ondas reflejadas; la potencia alimentada a la cámara de tratamiento es la mayor posible sin que se produzcan ondas reflejadas, para cada tipo de material (calibración fina de la potencia radiada); las frecuencias utilizadas son óptimas para actuar sobre las moléculas de agua y carbono que constituyen el origen orgánico.

El agitador también tiene la doble función de mover el "bolo" de producto a tratar y homogeneizarlo, gracias a la doble hélice que permite también una redistribución horizontal continua del material; esto permite la máxima uniformidad de tratamiento, también gracias al motor de velocidad variable.

La conformación del agitador también permite una fase de descarga del producto eficaz y completa; al final de la fase de escape, el material residual es insignificante.

Para aquellos productos que tienden a amontonarse en el fondo del reactor se instala un rompe grumos, por ejemplo, tipo hélice marina o "cortador" con contracuchillas, con el fin de asegurar un fertilizante de calidad libre de macroinclusiones.

El sistema de control térmico está constituido por un hueco colocado en la pared exterior del reactor (o semitubo, lavado con agua caliente, con el fin de mantener el producto en el intervalo de temperatura óptimo para la humificación proporcionada por el proceso).

Para mejorar la eficiencia energética del sistema, el calor producido por los cabezales de irradiación (refrigerados por agua), se puede aprovechar para calentar o precalentar el material a tratar.

El hueco está aislado térmicamente con material certificado, a su vez protegido por una placa de acero inoxidable o aluminio, para asegurar la limpieza del exterior de la máquina.

Los sistemas de carga y descarga del reactor están constituidos por válvulas servoaccionadas gestionadas por el sistema PLC para permitir las operaciones de forma completamente automática (por ejemplo, durante la noche).

Esencialmente, el reactor se carga desde la parte superior por medio de un tornillo sin fin, con la válvula de entrada abierta y la válvula inferior de salida cerrada: al alcanzar el peso preestablecido (medido por la celda de carga), el tomillo de carga se detiene, la válvula de entrada se cerrado y comienza el tratamiento.

Al final del tratamiento, se abre la válvula de salida y se pone en marcha el sinfín de descarga, hasta el vaciado completo de la máquina, siempre medido por la célula de carga, hasta reiniciar el ciclo.

El sistema de extracción de vapores permite mantener la temperatura controlada (debido al calor latente de vaporización) y reducir la humedad relativa del producto terminado: los vapores extraídos se conducen a un sistema de tratamiento y abatimiento adecuado.

Los sistemas de dosificación y humectación, conectados a bombas dosificadoras, permiten a los usuarios ingresar los reactivos para el control de parámetros de proceso y sistemas de desinfección de fin de ciclo.

En cuanto al producto obtenido mediante proceso y planta de la invención, ya se ha descrito anteriormente que, según el tipo de material de entrada y de los activadores utilizados, es posible obtener mezclas que contengan sustancias orgánicas estabilizadas ricas en huminas, ácidos húmicos y ácidos fúlvicos. Más adelante se informan consideraciones detalladas.

Por sustancia orgánica natural se entiende generalmente todas las sustancias orgánicas que se encuentran en la naturaleza. Cuando se habla de materia orgánica, humus o sustancia húmica se entiende un gran número de moléculas de diferente naturaleza y origen, indicando en concreto, sin embargo, el componente (no vivo) que deriva de la actividad microbiana. Mediante el presente proceso, la sustancia se deriva de las transformaciones físicas y químicas que sufren todas las sustancias que contienen carbono.

La evolución de las sustancias orgánicas depende de la totalidad del proceso que sufren los residuos biológicos, pasando de manera acelerada a la humificación y mineralización y a la interacción entre ambas. La velocidad de degradación de la sustancia orgánica en la naturaleza se ve afectada por la resistencia intrínseca de las moléculas, por la interacción con fragmentos minerales, por complejos muy estables que determinan estados de agregación y estabilidad que retardan o incluso previenen los procesos de degradación microbiana de la materia orgánica.

En el proceso no fermentativo objeto de la invención, el resultado es una degradación constante, rápida y estable capaz de superar los problemas descritos anteriormente.

En el proceso de la invención, la fracción lábil de materia orgánica compuesta por biopolímeros celulares como carbohidratos, aminoácidos, péptidos, azúcares, lípidos y estructuras más difícilmente metabolizables como ceras, grasas, resinas, ligninas y hemicelulosas, se deriva de degradación de residuos fisicoquímicos de los organismos vegetales y animales y por esta razón está libre de las limitaciones y variables de los métodos biológicos. Esta fracción forma alrededor del 25 % de la materia orgánica total. Mientras que la fracción humidificada constituye casi el 65 % de la sustancia orgánica y es el componente más estable. Los dos componentes, estrechamente interrelacionados entre sí, forman parte de un proceso dinámico de aprovechamiento de la materia orgánica transformada; en el producto de origen no fermentativo objeto de la invención, las sustancias orgánicas son más fácilmente asimilables por los cultivos vegetales en comparación con el producto producido por fermentación de tipo conocido. De hecho, durante los ensayos experimentales se probó el efecto del producto obtenido en laboratorio en cultivos de leguminosas, obteniendo en tres parámetros de crecimiento probados incrementos iguales y/o superiores al 50 % para cada enzima. También se ensayó la acción del producto en pleno campo sobre hierbas espontáneas y cultivos de tomate en invernadero; los resultados indican un aumento en el crecimiento de las plantas, la productividad y una mayor capacidad de respuesta a los ataques de hongos y virus.

Las sustancias húmicas derivadas de la degradación fisicoquímica acelerada tienden a asociarse en estructuras orgánicas complejas, más estables, tanto en comparación con los materiales iniciales, que las procesadas por procesos de fermentación.

El producto obtenido por el proceso de la invención muestra significativamente la presencia, en las sustancias húmicas obtenidas, de productos relativamente más pequeños en comparación con los productos de los procesos de fermentación conocidos. Los materiales orgánicos obtenidos, independientes entre sí, están constituidos por asociaciones de diferentes moléculas de bajo peso molecular.

En síntesis extrema, el producto obtenido es una mezcla de agregados moleculares débilmente asociados, que tienen dimensiones moleculares que son hasta diez veces más pequeñas que los productos de las plantas de compostaje conocidas. Esto determina el hecho de que el producto es diferente de los de tipo conocido, en particular, por su estructura molecular (componentes más pequeños) de las sustancias húmicas. Esta característica lo convierte en un producto orgánico que tiene propiedades de fertilizante bioestabilizado más asimilable que los fertilizantes convencionales por los cultivos en los que se utiliza.

Las características húmicas, como la composición química, la estructura molecular de los constituyentes, la variedad de grupos funcionales variará según el origen del material orgánico, mientras que el tamaño de los agregados moleculares depende estrictamente del proceso utilizado. Estos resultados también fueron respaldados por análisis espectroscópicos, en particular de espectroscopia de resonancia magnética nuclear de fase sólida de carbono-13 (CPMAS_13 C-NMR).

Hay beneficios evidentes de la aplicación de la presente invención.

El proceso de humificación rápida aplicado a la materia orgánica, vegetal y/o animal (basura-desechos sólidos) permite obtener en aproximadamente una hora, sin criticidades (formación de olores, percolados), un nivel de humificación que en el proceso de fermentación natural convencional se obtiene en unos 60-90 días con varios problemas críticos relacionados con los procesos biológicos típicos (olores, filtraciones, inestabilidad de los productos). Cabe destacar que el producto de salida de origen vegetal y animal tiene características fitoestimulantes, que desde el punto de vista estadístico son significativamente superiores a las del compost producido mediante un método tradicional; el producto y su proceso tienen confiabilidad, singularidad e innovación de extraordinaria importancia. El mismo proceso, con cambio en la recirculación forzada de líquidos, ha sido probado con éxito en desechos industriales líquidos que actualmente se destinan a disposición final como no biodegradables.

El proceso de tratamiento por radiofrecuencias puede ser utilizado para numerosos tipos de desechos orgánicos, entre los que podemos mencionar:

• Fracción orgánica húmeda de desechos municipales;

• Subproductos animales, desechos de matanza;

• Subproductos vegetales de empresas, firmas, supermercados, industrias alimentarias, etc.

• Desechos de aguas zootécnicas, digestatos de plantas de biogás,

• Aguas de desecho domésticas, lodos tratados,

• Desechos orgánicos líquidos de procesos industriales (alimentos, enlatados, etc.),

• Residuos orgánicos líquidos y sólidos (civiles, industriales, etc.)

• Cualquier otro desecho sólido o líquido que contenga carbono orgánico en diferentes formas moleculares.

El proceso descrito ha sido probado en pruebas de laboratorio cuyos resultados han demostrado que el proceso es fiable y repetible y puede emplearse para el tratamiento de cualquier desecho orgánico.

En resumen, el proceso se presenta como una alternativa al proceso de descomposición conocido, superándolo por algunas características especiales: la amplia gama de productos tratables, la repetibilidad confiable de los resultados en ausencia de problemas críticos típicos del método tradicional de compostaje.

A partir de la descripción anterior, los expertos en la materia podrán realizar la invención sin introducir ningún detalle constructivo adicional.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Proceso de humificación rápida y bioestabilización no fermentativa de tipo químico-físico de materia orgánica sólida y/o líquida, vegetal y/o animal, que comprende las siguientes fases:

- una fase inicial de preparación y tratamiento previo de dicho material orgánico, para preparar material activado y mixto llevado a un pH sustancialmente neutro;

- una siguiente fase en la que dicho material activado y mezclado a un pH sustancialmente neutro se trata en un reactor, en el que se vuelve a mezclar y se irradia con radiofrecuencias transmitidas por guías de ondas durante un tiempo determinado;

- una fase final de procesado posterior del material tratado en el reactor, adaptada para producir un producto orgánico bioestabilizado.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha fase inicial comprende:

- eliminar las fracciones extrañas inadecuadas de dicho material orgánico;

- transportar dicho material orgánico a un agitador/triturador/mezclador para reducirlo a un tamaño dado; - inyectar un aditivo/activador en el material que se agita y dejarlo actuar durante un tiempo de contacto dado.

3. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho aditivo/activador es un compuesto que contiene uno o más de los siguientes elementos: Calcio, Hierro, Nitrógeno, Magnesio, Zinc, Níquel, Cromo, Cobre, Cobalto, Fósforo, Oxígeno.

4. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha fase de tratamiento en un reactor comprende:

- generación de energía de microondas;

- propagación en guía de ondas de dicha energía de microondas en un área de aplicación;

- reflexión de dicha energía de microondas en dicha zona de aplicación, que comprende mezclar el material con un agitador de modo mecánico.

5. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha fase final de procesado posterior comprende una o más fases de corrección de la tasa de humedad, concentración, decoagulación o peletización, para la producción de dicho producto orgánico bioestabilizado.

6. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho pH sustancialmente neutro está preferiblemente dentro de un intervalo de valores entre pH 6,5 y pH 7,5.