ES2964370T3 - Tratamientos de residuos orgánicos - Google Patents
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Abstract
La invención proporciona tratamientos de residuos orgánicos. La invención proporciona un método para tratar desechos orgánicos (y en particular, desechos animales tales como desechos de una vaca), y usos de una composición que es capaz de generar una especie reactiva en métodos para reducir la degradación biológica de desechos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos. La invención también proporciona residuos orgánicos tratados mediante los métodos de la invención y usos de estos residuos orgánicos tratados. La invención también proporciona un método para mejorar la producción de ácidos grasos volátiles (AGV) y ácidos carboxílicos de cadena media (MCCA) durante la digestión anaeróbica (DA) de desechos orgánicos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Tratamientos de residuos orgánicos
CAMPO TÉCNICO
[0001] La invención proporciona usos de una composición que es capaz de generar una especie reactiva para reducir la degradación biológica de residuos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos.
ANTECEDENTES Y TÉCNICA RELACIONADA
[0002] En las explotaciones ganaderas tradicionales, es un problema conocido que los residuos orgánicos se degradan con el tiempo. También se sabe que, a medida que los residuos orgánicos se degradan, disminuye su utilidad potencial, lo que hace que su valor disminuya. Aunque se conocen métodos de tratamiento para ralentizar el ritmo de degradación de los residuos, siempre hay que tener en cuenta la rentabilidad de cualquier tratamiento, sopesando el coste inicial del tratamiento con el valor que el tratamiento confiere a los residuos para las utilidades posteriores (por ejemplo, uso/reventa como fertilizante, materia prima industrial o combustible de biomasa). La presente invención proporciona métodos rentables para el tratamiento de residuos orgánicos mediante el uso de una composición que es capaz de generar una especie reactiva.
[0003] La degradación biológica de los residuos orgánicos puede adoptar muchas formas. En esencia, la degradación biológica de los residuos orgánicos consiste en la descomposición por parte de microbios (por ejemplo, bacterias, hongos, etc.) de compuestos orgánicos de mayor tamaño valiosos y útiles en compuestos orgánicos de menor tamaño menos útiles y valiosos, que en última instancia se degradan aún más y se pierden de los residuos en forma de gases (por ejemplo, CH4, NH3, CO2, N2, etc.). Los compuestos orgánicos de mayor tamaño de los residuos orgánicos no degradados son útiles y valiosos porque, por ejemplo, pueden actuar como fuentes de liberación lenta de compuestos fertilizantes y también como fuentes de fibra para mejorar el estado, la biodiversidad y la función del suelo. Por lo tanto, es necesario proporcionar métodos de tratamiento de residuos orgánicos que reduzcan la degradación biológica de los residuos orgánicos.
[0004] Los residuos orgánicos comprenden compuestos fertilizantes (por ejemplo, compuestos fertilizantes que contienen carbono o nitrógeno, como aminoácidos, sales de amonio (NH4+), sales de nitrato (NO3-) o sales de nitrito (NO2-)). Estos compuestos fertilizantes contribuyen a la capacidad de los residuos orgánicos para fertilizar el suelo cuando se utilizan aguas abajo. La degradación de los residuos orgánicosmedianteprocesos como la desnitrificación provoca la pérdida de determinados compuestos fertilizantes a la atmósfera, lo que reduce el valor de los residuos en aplicaciones posteriores como fertilizante. Por lo tanto, es necesario reducir la pérdida de estos compuestos fertilizantes de los residuos orgánicos para mantener el valor de los residuos orgánicos en las aplicaciones posteriores.
[0005] Los residuos orgánicos también pueden degradarse por metanogénesis, que es la producción biológica de metano (CH4). La metanogénesis es normalmente el paso final en la descomposición biológica de los residuos orgánicos (o biomasa) y normalmente está mediada por microorganismos del dominio Archaea, comúnmente llamados metanógenos. Las vías para la metanogénesis incluyen: (1) reducción del dióxido de carbono, (2) fermentación del acetato y (3) dismutación (reducción y oxidación simultáneas de una molécula) del metanol o de las metilaminas. La mayor parte (-70%) del metano producido biológicamente procede de la conversión del grupo metilo del acetato en metano. Existen al menos los dos problemas siguientes asociados a la metanogénesis.
[0006] En primer lugar, el metano es un gas de efecto invernadero y, por tanto, contribuye al calentamiento global y al cambio climático relacionados con la actividad humana. De hecho, libra por libra, el metano es aproximadamente 25 veces más potente que el dióxido de carbono como gas de efecto invernadero, y las industrias ganaderas y de almacenamiento de residuos animales son la principal fuente de emisiones de metano relacionadas con la actividad humana (según la Agencia de Protección Medioambiental de EE. UU. - https://www.epa.gov/ghgemissions/overview-greenhousegases#methane). De hecho, algunos países penalizan económicamente a los propietarios de explotaciones ganaderas si las emisiones de metano son suficientemente elevadas. Por tanto, es necesario tratar los residuos orgánicos para reducir la metanogénesis con el fin de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de las explotaciones ganaderas.
[0007] En segundo lugar, la pérdida de carbono en forma de gas metano de los residuos orgánicos causa al menos dos problemas. En primer lugar, la pérdida de carbono provoca una reducción de la producción potencial de energía de los residuos si tienen un uso potencial como biocombustible, o como materia prima para la producción de biocombustible, por ejemplo, mediante digestión anaeróbica, o pirólisis. En otras palabras, la pérdida de carbono de los residuos en forma de metano significa que hay menos carbono combustible o reactivo en los residuos restantes. En segundo lugar, los compuestos orgánicos que contienen carbono y que son susceptibles de descomponerse en formas gaseosas por metanogénesis también pueden ser compuestos fertilizantes: fertilizan el suelo cuando los residuos orgánicos se mezclan con tierra. En concreto, aumentar el contenido de carbono orgánico y fibra del suelo es importante para mantener el estado, la biodiversidad y las funciones del suelo. Por lo tanto, la reducción de la metanogénesis también reduce la pérdida de compuestos fertilizantes que contienen carbono de los residuos orgánicos, aumentando así la utilidad potencial de los residuos como fertilizante y enmienda del suelo. Por lo tanto, es necesario tratar los residuos orgánicos para reducir la metanogénesis con el fin de (i) maximizar la producción potencial de energía de los residuos si se van a utilizar como biocombustible, o como materia prima industrial, y (ii) reducir la pérdida de carbono que contiene compuestos fertilizantes para maximizar la utilidad potencial de los residuos orgánicos como fertilizante y acondicionador del suelo.
[0008] Otro problema asociado a la degradación biológica de los residuos orgánicos es el denominado "encostramiento". A medida que los residuos orgánicos se biodegradan, pueden secarse y formar una gruesa costra en su superficie. La formación de costras es una molestia para los usuarios intermedios de los residuos orgánicos porque es más difícil de manipular y, sobre todo, menos fácil de esparcir por el suelo. Por lo tanto, es necesario reducir la degradación biológica de los residuos orgánicos para reducir la formación de costras a medida que se biodegradan.
[0009] Los métodos anteriores de tratamiento de residuos orgánicos incluyen la acidificación de los residuos orgánicos. Típicamente, "acidificación" significa bajar el nivel de pH de los residuos orgánicos de su nivel normal (típicamente alrededor de pH 7) a un nivel por debajo de pH 6, y normalmente por debajo de alrededor de pH 5. Para reducir el nivel de pH, el agente de acidificación utilizado suele ser un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico, el ácido nítrico o similares. También puede utilizarse ácido fórmico, ácido fosfórico o similares. Sin embargo, el uso de un ácido fuerte causa problemas. Por ejemplo, los ácidos fuertes suelen ser corrosivos y perjudiciales tanto para las personas como para el ganado. Esto significa que se necesitan equipos de almacenamiento especializados (i) para el ácido antes de su uso, y (ii) para los residuos acidificados, y además, también pueden necesitarse manipuladores especializados de ácido. Esto añade costes y complejidad al proceso, reduciendo así la rentabilidad global del tratamiento, como ya se ha comentado.
[0010] Otro problema de la acidificación de los residuos orgánicos es que su utilidad posterior como fertilizante se ve obstaculizada en comparación con los residuos no acidificados. Esto se debe a que los residuos acidificados provocan la acidificación del suelo, lo que puede ser perjudicial para los cultivos y, por tanto, indeseable. Para contrarrestar cualquier acidificación no deseada del suelo, puede ser necesario utilizar un agente alcalino adicional (por ejemplo, cal), lo que incrementa de nuevo el coste global del tratamiento.
[0011] De forma similar, los tratamientos previos (como la acidificación) pueden dejar residuos nocivos en los residuos orgánicos que pueden tener impactos negativos en el ecosistema del suelo si los residuos tratados van a ser mezclados con tierra. Por tanto, es necesario ofrecer tratamientos de los residuos orgánicos que no dejen residuos nocivos en los residuos tratados.
[0012] Debido a que la metanogénesis es normalmente causada por microorganismos, los métodos tradicionales para contrarrestar la degradación no deseada de los residuos orgánicos (por ejemplo, por metanogénesis) han incluido la administración de antibióticos orales al animal para reducir la cantidad de microorganismos degradadores biológicos en el sistema digestivo del animal. Es discutible que este tipo de tratamiento sea eficaz, pero siempre es indeseablemente caro. Otro problema de este método es que las autoridades de salud pública suelen criticar el uso generalizado de antibióticos de amplio espectro porque puede contribuir a la resistencia a los antibióticos. Por ejemplo, la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos, o superbacterias, como el MRSA, se ha convertido en uno de los principales retos sociales a escala mundial.
[0013] La presente invención pretende superar al menos los problemas anteriores.
[0014] La digestión anaerobia (AD) es un proceso de comunidad microbiana mixta, que tradicionalmente procede en cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis. Como resultado de la hidrólisis, la materia orgánica compleja (por ejemplo, carbohidratos, proteínas) y las partículas se convierten en monómeros (por ejemplo, azúcares, aminoácidos). Posteriormente, la acidogénesis convierte estos monómeros en ácidos grasos volátiles (VFA) y ácidos carboxílicos de cadena media (MCCA), cetonas, alcoholes e hidrógeno. Las etapas de hidrólisis y acidogénesis se denominan normalmente fermentación.
[0015] Cada vez más, se prefiere el uso de un proceso AD de dos fases en el que la hidrólisis y la acidificación tienen lugar en un reactor (produciendo VFA y MCCA a través de la elongación de la cadena) mientras que la metanogénesis tiene lugar en el otro. Estos sistemas abren la posibilidad de un proceso de fermentación comunitaria mixta a partir de residuos orgánicos con recuperación de VFA/m Cc A de alto valor (por ejemplo, butirato, caproato, caprilato) en la primera etapa, y producción de biogás en la segunda a partir de los sustratos sintróficos y metanogénicos restantes.
[0016] Tradicionalmente, la AD se ha utilizado sólo para la producción de metano. Sin embargo, la demanda de VFA y MCCA (que se producen tras la fermentación y antes de la metanogénesis) es cada vez mayor. Así pues, la plataforma de AD ofrece potencial como tecnología de biorrefinería básica no sólo para la generación de biogás, sino también para la producción de diversos productos a partir de materias primas de residuos orgánicos obtenidos de forma sostenible. Los VFA o MCCA son sintonizadores químicos de alto valor utilizados en la fabricación de productos farmacéuticos, aditivos para piensos, antimicrobianos ecológicos, biocombustibles y otros productos de base biológica. Se calcula que el tamaño actual del mercado del n-caproato, por ejemplo, es de aproximadamente 25.000 toneladas al año, con un valor de mercado de 1.000 a 3.000 dólares por tonelada para el C6 sin refinar y refinado, respectivamente. Tradicionalmente, los VFA y los MCCA se fabrican a partir del petróleo, pero la disminución de las reservas y el impacto medioambiental de estos procesos de producción hacen de la biorefinación una atractiva estrategia de producción alternativa.
[0017] Un inconveniente clave de los enfoques actuales para la producción anaeróbica de VFA/MCCA es que los VFA/MCCA pueden ser difíciles de recuperar. En concreto, el proceso de AD debe controlarse cuidadosamente para evitar que los VFA/ACM se conviertan en metano y, por tanto, se pierdan. Por ejemplo, para inhibir la conversión de VFA en metano en el biorreactor (por metanogénesis), un enfoque consiste en garantizar que el pH se mantenga por debajo de 5,5. Sin embargo, este pH bajo reduce la eficacia del proceso de fermentación bacteriana y también añade complicaciones al diseño y uso del reactor.
[0018] La presente invención también pretende superar al menos los problemas de eficiencia descritos anteriormente con los procesos de AD, por ejemplo, proporcionando un proceso de<a>D en el que la producción de VFA/MCCA sea más eficiente.
[0019] Se dice que el documento US 4.155.975 A se refiere a un "desodorante y método para desodorizar estiércol de ganado".
[0020] Se dice que el documento US 4.612.124 A se refiere a "un método de tratamiento de efluentes de aguas residuales".
[0021] Se dice que el documento US 3.288.708 A se refiere a "un proceso para tratar aguas residuales con yodo".
[0022] Se dice que el documento US 2016/076057 A1 se refiere a "un método para inhibir la producción de metano y sulfuro de hidrógeno a partir de sistemas de digestores anaeróbicos".
[0023] Se dice que el documento WO 2013/022998 A2 se refiere a la "obtención de carboxilatos seleccionados a partir de biomasa".
DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN
[0024] La especificación se ha redactado en secciones para facilitar su lectura. Sin embargo, esto no significa que cada sección deba leerse de forma aislada. Por el contrario, a menos que se especifique lo contrario, cada sección debe leerse con referencias cruzadas a las demás secciones,es decir,tomando toda la especificación como un todo. Esto significa que la divulgación de, por ejemplo, una composición específica capaz de generar una especie reactiva descrita en la sección "Las composiciones capaces de generar una especie reactiva" debe entenderse en combinación con, por ejemplo, el término "composición" o "composiciones capaces de generar una especie reactiva" (y similares) en el contexto de los usos de la invención descritos en la sección "Usos de las composiciones son capaces de generar una especie reactiva, según la invención". No se pretende una separación artificial de las realizaciones, a menos que se indique explícitamente.
Resumen de la Invención
[0025] La invención proporciona usos de una composición capaz de generar una especie reactiva a partir de una fuente de yoduro (I-) y un agente oxidante para reducir la degradación biológica de los residuos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos, donde la reducción de la degradación biológica de los residuos orgánicos reduce la pérdida de compuestos fertilizantes. En realizaciones particulares, el uso de la invención reduce la metanogénesis a partir de residuos orgánicos en el tratamiento de residuos orgánicos. Los usos según la invención también pueden reducir la formación de costras en los residuos orgánicos. Los usos según la invención también pueden reducir la producción total de biogás (el biogás incluye el gas metano generado por metanogénesis).
[0026] La presente invención trata los residuos orgánicos con una composición que es capaz de generar una especie reactiva para reducir la pérdida de compuestos fertilizantes, y opcionalmente reducir la metanogénesis (o toda la producción de biogás), sin acidificar los residuos orgánicos. Como resultado, los usos de la presente invención evitan el uso de ácidos como los aquí descritos(es decir,ninguno de ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido propinoico o similares). De este modo se evitan los problemas descritos anteriormente con la acidificación de los residuos orgánicos.
[0027] Además, la presente invención trata los residuos orgánicos de tal manera que no se crean residuos en los residuos tratados que serían perjudiciales para la biodiversidad o el ecosistema si se mezclaran con el suelo. Los residuos orgánicos tratados también son más resistentes a la formación de costras en su superficie. Como resultado, se maximiza la utilidad y el valor de los residuos orgánicos tratados, mejorando así la rentabilidad global del tratamiento.
[0028] Además, la presente invención no requiere que se administren antibióticos al animal. Por consiguiente, no se produce ninguno de los efectos indeseables del uso de antibióticos descritos anteriormente, es decir, no se contribuye a la resistencia a los antibióticos ni a la propagación de residuos potencialmente nocivos.
[0029] El uso de la invención puede implicar el tratamiento de residuos orgánicos con una composición capaz de generar una especie reactiva. Específicamente, el uso de la invención puede implicar el tratamiento de los residuos orgánicos mediante el contacto de los residuos orgánicos con una composición que es capaz de generar una especie reactiva, donde la composición comprende un agente oxidante, y donde la especie reactiva se genera a partir de una fuente de yoduro (I-) y el agente oxidante. La interacción de las especies reactivas con los residuos orgánicos reduce la degradación biológica de los residuos orgánicos. En particular, el uso puede reducir la producción total de biogás (en particular, reduce la producción de metano por metanogénesis) y también reduce la pérdida de compuestos orgánicos útiles y valiosos, como los compuestos fertilizantes (en particular, los compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno, como los compuestos de amonio).
[0030] Como se explica en el presente documento, los residuos orgánicos tratados según los usos de la invención tienen una composición química y biológica diferente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según los usos de la invención (o residuos no tratados). En esencia, el tratamiento reduce la degradación biológica de los residuos para mantener su utilidad y valor en las actividades posteriores.
[0031] La invención también proporciona los usos posteriores de los residuos orgánicos tratados como fertilizante; como combustible de biomasa; como acondicionador del suelo; como materia prima para la digestión anaeróbica; como materia prima para la biorrefinería; como materia prima para la producción de piensos (por ejemplo, alimento para peces); como materia prima para la producción de algas; como materia prima para la producción de proteínas animales (por ejemplo, insectos/lombrices, etc.); como materia prima/sustrato para la síntesis química; como materia prima para la producción de materiales de construcción; como materia prima para la producción de lechos para animales; como materia prima para la producción de papel; o como materia prima para procesos de conversión térmica como la pirólisis o la gasificación. La invención también prevé el uso posterior de los residuos orgánicos tratados como materia prima para la fabricación de fertilizantes, como estruvitas, biocarbones o sales de fosfato.
Definiciones generales
[0032] El término "que comprende" engloba tanto "que incluye" como "que consiste en", por ejemplo, una composición "que comprende" X puede consistir exclusivamente en X o puede incluir algo adicional, por ejemplo, X Y.
[0033] El término "aproximadamente" en relación con un valor numérico x es opcional y significa, por ejemplo, x+10%.
[0034] A menos que se indique específicamente, un proceso que comprenda una etapa de mezcla de dos o más componentes no requiere ningún orden específico de mezcla. Así, los componentes pueden mezclarse en cualquier orden. Cuando hay tres componentes, dos de ellos pueden combinarse entre sí y, a continuación, la combinación puede combinarse con el tercer componente, etc.
[0035] El término "metanogénesis" se refiere a la bioproducción de gas metano (fórmula química = CH4) por microorganismos, por ejemplo, arqueas, bacterias u otros organismos vivos.
[0036] El término "abono" o "compuestos fertilizantes" designa cualquier sustancia que pueda añadirse al suelo para hacerlo más fértil. Los compuestos fertilizantes típicos son compuestos que contienen carbono y/o nitrógeno, como aminoácidos, sales de amonio, sales de nitrato (NO3-) o sales de nitrito (NO2-). Otros compuestos fertilizantes conocidos, como los compuestos que contienen fósforo y los compuestos que contienen potasio (por ejemplo, potasa), también se incluyen en los términos "fertilizante" o "compuestos fertilizantes". Algunos ejemplos de compuestos fertilizantes que contienen fósforo son las fuentes de fosfato ([PO4]3-), como la fluorapatita.
[0037] El término "ácido" generalmente significa una sustancia que cuando se coloca en agua se disociará en un anión (especie cargada negativamente) donando un protón (H+) al agua, o una sustancia que puede aceptar electrones. Esta capacidad de disociación de un ácido se cuantifica mediante el pKa. Cuanto menor sea el pKa, más fuerte será el ácido, es decir , más fácilmente se disociará en un anión y un protón. Tal como se utiliza aquí, el término "ácido" designa cualquier sustancia que tenga un pKa en agua inferior a 8 (más particularmente inferior a pKa 6, más particularmente inferior a pKa 4, más particularmente inferior a pKa 2, más particularmente inferior a pKa 0). Tal como se utiliza aquí, "ácido" incluye al menos ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido propinoico o similares.
[0038] El término "acidificar" o "acidificación" significa reducir el nivel de pH de una sustancia por debajo de su nivel original mediante la adición de un agente acidificante como un ácido. Tal y como se utiliza aquí, tratar los residuos orgánicos mediante "acidificación" significa que el tratamiento reduce el pH de los residuos orgánicos para que sea efectivo. En particular, el tratamiento por "acidificación" reduce el nivel de pH de los residuos orgánicos en, por ejemplo, 2 unidades de pH, 1,5 unidades de pH, 1 unidad de pH, 0,5 unidades de pH.
[0039] El término "degradación biológica" o "biodegradación" o un equivalente del mismo, significa la descomposición por organismos biológicos (por ejemplo, microbios como bacterias, hongos, etc.) de compuestos orgánicos más grandes valiosos y útiles en compuestos orgánicos más pequeños menos útiles y menos valiosos, y finalmente en gases (por ejemplo, CH4, NH3, CO2, N2, etc.). Los gases producidos por la degradación biológica de los residuos orgánicos se denominan "biogás" o "biogases".
[0040] Por "residuos orgánicos" se entienden los residuos biodegradables que contienen materia orgánica. Los residuos orgánicos pueden degradarse biológicamente en moléculas simples como dióxido de carbono, agua y/o metano. El término "residuos orgánicos" engloba los residuos orgánicos procedentes de un animal, de un ser humano, de hongos (por ejemplo, setas como el compost de setas gastado), y residuos de alimentos, etc. Los "residuos orgánicos" pueden tener cualquier forma y, en particular, cualquier grado de liquidez/solidez. Se incluyen los residuos líquidos (por ejemplo, orina, sangre), sólidos (por ejemplo, estiércol, peladuras de verduras) y semilíquidos (por ejemplo, purines, despojos).
[0041] El término "ganado" designa a los animales domésticos que tradicionalmente se crían en granjas. Ejemplos comunes de ganado son la vaca, el cerdo, el caballo, la oveja, la gallina, el pollo, el pavo, el pato, el ciervo o la cabra.
[0042] El término "purín" designa una mezcla semilíquida de residuos animales y agua, que suele contener partículas finas de residuos animales.
[0043] El término "composición capaz de generar una especie reactiva" significa que la composición está formada por componentes que pueden reaccionarin situoex situpara crear una especie reactiva que puede reaccionar posteriormente con los residuos orgánicos. Las especies reactivas pueden generarse enteramente entre los componentes incluidos en la composición, y/o las especies reactivas pueden generarse entre un componente de la composición y un componente de los residuos orgánicos. Es la interacción de las especies reactivas con los residuos orgánicos lo que reduce la degradación biológica de los residuos orgánicos, tal y como se describe en el presente documento.
[0044] El término "ácido graso volátil" (o VFA) son ácidos grasos con menos de seis átomos de carbono. Los VFA ejemplares incluyen formiato, acetato, propionato, butirato, isobutirato, valerato e isovalerato (o su equivalente ácido). El término "equivalente ácido" significa su forma ácida, por ejemplo, la forma ácida del butirato es el ácido butírico. Entre los VFA se encuentran el butirato y el isobutirato.
[0045] El término "ácido carboxílico de cadena media" (o MCCA) son ácidos grasos con 6 a 12 átomos de carbono. Algunos MCCA ejemplares son el caproato, el caprilato, el caprato y el laurato (o sus equivalentes ácidos). De nuevo, el término "equivalente ácido" significa su forma ácida, por ejemplo, la forma ácida del caproato es el ácido caproico. Entre los MCCA se encuentran el caproato y el caprilato.
Breve Descripción de las Figuras
[0046] La invención se describirá ahora, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a las figuras adjuntas.
La Figura 1 muestra que los tratamientos según la invención reducen drásticamente la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 2 muestra que el biogás medido en la Figura 1 comprende metano. Así, la Figura 2 muestra que los tratamientos según la invención reducen drásticamente la degradación biológica de los residuos orgánicos a gas metano(víametanogénesis).
La Figura 3 muestra que los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención mantenían niveles más altos de compuestos de amonio en comparación con los residuos no tratados.
La Figura 4 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 5 muestra que el tratamiento según la invención reduce la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 6 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 7 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de metano producido por los residuos orgánicos.
La Figura 8 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de metano producido por los residuos orgánicos.
La Figura 9 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 10 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
La Figura 11 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
[0047] Las figuras se describen con más detalle en la sección Ejemplo.
Las Composiciones Capaces de Generar una Especie Reactiva
[0048] Como se ha descrito anteriormente, cuando se utilizan para reducir la degradación biológica de residuos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos, las composiciones que son capaces de generar una especie reactiva aquí descrita reducen la pérdida de compuestos fertilizantes. En realizaciones particulares, los tratamientos según la invención pueden reducir la pérdida de compuestos fertilizantes de los residuos orgánicos, en particular los compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno y, opcionalmente, reducir la producción total de biogás, en particular, la producción de gas metano por metanogénesis. Los usos según la invención también pueden reducir la formación de costras en los residuos orgánicos.
[0049] Las especies reactivas generadas en los usos según la invención pueden inhibir específicamente los microbios que producen biogás (típicamente, los microbios productores de metano, como los metanógenos) y pueden atrapar el nitrógeno de los residuos orgánicos en formas no volátiles, permitiendo al mismo tiempo la descomposición microbiana beneficiosa de los sólidos del estiércol y la higienización del estiércol. Esto significa que algunos sólidos de los residuos orgánicos pueden descomponerse parcialmente de forma normal, liberando nutrientes disponibles para las plantas y generando un purín homogéneo y fácil de gestionar. Sin embargo, los nutrientes valiosos y útiles no se pierden en las emisiones gaseosas, sino que quedan contenidos en los residuos orgánicos tratados para aplicaciones posteriores. Esto no sólo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero, sino que también mantiene altos niveles de compuestos fertilizantes y contenido de materia orgánica para su uso posterior como fertilizante y biocombustible.
[0050] La invención implica el uso de una composición capaz de generar una especie reactiva. En el uso de la invención, la composición comprende un agente oxidante y la especie reactiva se genera a partir de una fuente de yoduro (I-) y el agente oxidante.
[0051] Los métodos anteriores incluyen el tratamiento de residuos orgánicos con un ácido, que debe acidificar los residuos para ser eficaz. Los tratamientos proporcionados por la invención utilizan una composición que es capaz de generar una especie reactiva en lugar de acidificar los residuos orgánicos. Por lo tanto, las composiciones utilizadas en los tratamientos de la invención no acidifican los residuos orgánicos para proporcionar un tratamiento eficaz. En otras palabras, las composiciones utilizadas en los tratamientos de la invención están sustancialmente libres de cualquier ácido. En particular, las composiciones utilizadas en los tratamientos de la invención comprenden menos del 10 % en peso, menos del 5 % en peso, menos del 2 % en peso, menos del 1 % en peso, menos del 0,5 % en peso o menos del 0,1 % en peso, de cualquier ácido que tenga un pKa en agua inferior a pKa 8. Las composiciones utilizadas en los tratamientos de la invención también pueden estar libres de cualquier ácido que tenga un pKa en agua inferior a pKa 8.
[0052] Como se ha discutido anteriormente, el uso de una composición que es capaz de generar una especie reactiva según la invención, proporciona un tratamiento eficaz sin acidificar los residuos orgánicos por debajo de su pH normal. En otras palabras, la composición capaz de generar una especie reactiva no acidifica los residuos orgánicos durante el tratamiento. El pH de los residuos orgánicos varía en función de su origen (por ejemplo, suele estar entre pH 6 y 8). Por ejemplo, si consideramos los residuos animales, el estiércol de las aves de corral puede tener un pH superior a 7, el de las vacas en torno a 7 y el de los cerdos entre 6,2 y 6,7, que también pueden cambiar de forma natural durante el almacenamiento. Las composiciones utilizadas en los tratamientos de la invención pueden reducir el nivel de pH de los residuos orgánicos durante el tratamiento en menos de dos unidades de pH, más específicamente, menos de 1,5 unidades de pH, más específicamente menos de 1 unidad de pH, más específicamente menos de 0,5 unidades de pH, más específicamente, menos de 0,25 unidades de pH.
[0053] Las composiciones utilizadas de acuerdo con la invención no son ácidos (por ejemplo, no ácido fórmico o ácido fosfórico o similares), y ciertamente no son ácidos fuertes como el ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico o similares. En una realización, las composiciones de la invención no comprenden ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido propiónico o similares. Por el contrario, el pH de 1 g de la composición en un litro de agua puede ser superior a pH 4, pH 4,5, pH 5, pH 5,5, pH 6, preferentemente superior a pH 4.
[0054] Los usos de la invención reducen la pérdida de compuestos clave que son útiles en usos posteriores de los residuos orgánicos. En concreto, los usos de la presente invención reducen la pérdida de compuestos fertilizantes de los residuos orgánicos. En particular, los tratamientos de la presente invención reducen la pérdida de compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno. Así, los usos de la presente invención pueden reducir la pérdida de compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno en amoníaco. Las especies reactivas generadas en los tratamientos de la invención pueden reducir la pérdida de compuestos fertilizantes en los residuos orgánicos. Los usos de la presente invención pueden reducir la liberación de amoníaco de los residuos orgánicos. En algunas realizaciones, la especie reactiva generada en los usos de la invención no es un gas. Por ejemplo, la especie reactiva generada en los usos de la invención puede ser un sólido, un líquido, un ion solvatado o una mezcla de iones solvatados. Más específicamente, en algunas realizaciones la especie reactiva generada en los usos de la invención no es un agente oxidante, por ejemplo, no es un gas oxidante, y en particular, no es gas oxígeno.
[0055] En algunas realizaciones, las composiciones utilizadas según la invención no comprenden yodo elemental.
[0056] La composición capaz de generar una especie reactiva puede comprender un agente oxidante. Las especies reactivas pueden generarse a partir del agente oxidante y otro componente. El "otro componente" puede estar presente en los residuos orgánicos y/o en la composición. En una realización, el "otro componente" es una fuente de yoduro (I-), que es cualquier sustancia capaz de proporcionar iones yoduro (I-).
[0057] La fuente de yoduro (I-) puede estar presente en los residuos orgánicos, especialmente si los residuos orgánicos proceden de un ecosistema/área que tiene fuentes ricas en sales de yoduro (por ejemplo, dietas ricas en yoduro). En esta realización, las especies reactivas pueden generarse a partir del agente oxidante de la composición y la fuente de yoduro ya presente en los residuos orgánicos. La cantidad de yoduro en los residuos orgánicos variará, por supuesto, en función del ecosistema. Típicamente, para proporcionar un tratamiento eficaz, la proporción de iones yoduro y agente oxidante puede estar entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 100 (agente oxidante) durante el tratamiento de los residuos orgánicos. Más concretamente, la proporción entre iones yoduro y agente oxidante puede estar comprendida entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 50 (agente oxidante) durante el tratamiento de los residuos orgánicos. Más concretamente, la proporción entre iones yoduro y agente oxidante puede estar comprendida entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 25 (agente oxidante) durante el tratamiento de los residuos orgánicos. En particular, la relación puede estar comprendida entre 1 (I-) : 3 (agente oxidante) y 1 (I-) : 15 (agente oxidante), más particularmente, entre 1 (I-) : 5 (agente oxidante) y 1 (I-) : 15 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 8 (agente oxidante) y 1 (I-) : 15 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 10 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 8 (agente oxidante) y 1 (I-) : 12 (agente oxidante), o entre 1 (I-) : 10 (agente oxidante) y 1 (I-) : 12 (agente oxidante), durante el tratamiento de los residuos orgánicos. La divulgación incluye que todos los criterios de valoración sean combinables.
[0058] Además de cualquier fuente de yoduro en los residuos orgánicos, la fuente de yoduro también puede estar presente en la composición. En otras palabras, la composición puede comprender una fuente de yoduro (I-) y un agente oxidante. En esta realización, las especies reactivas pueden generarse a partir de (i) el agente oxidante en la composición, y también (ii) la fuente de yoduro en la composición y/o la fuente de yoduro en los residuos orgánicos (pero en este caso (ii) es opcional). Típicamente, para proporcionar un tratamiento eficaz, la proporción de iones yoduro y agente oxidante en la composición puede estar entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 25 (agente oxidante), más concretamente entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 15 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 10 (agente oxidante) y, en particular, entre 1 (I-) : 0,1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 3 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 1 (agente oxidante) y 1 (I-) : 5 (agente oxidante), entre 1 (I-) : 2 (agente oxidante) y 1 (I-) : 4 (agente oxidante). La proporción entre iones yoduro y agente oxidante en la composición también puede seleccionarse del grupo formado por: 1 (I-): 0,1 (agente oxidante); 1 (I-) : 0,4 (agente oxidante); 1 (I-) : 1,1 (oxidante); 1 (I-) : 2,5 (oxidante); 1 (I-) : 10 (agente oxidante); y 1 (I-) : 25 (agente oxidante). Como en el caso anterior, la divulgación incluye que todos los criterios de valoración sean combinables.
[0059] Las fuentes de yoduro son cualquier sustancia capaz de proporcionar iones yoduro (I-). Las fuentes ejemplares de yoduro incluyen el grupo formado por: yoduro de sodio (NaI), yoduro de potasio (KI), yoduro de litio (LiI), yoduro de cesio (CsI), yoduro de hidrógeno (HI) y yoduro de rodio (RhI3). También pueden utilizarse combinaciones de estas fuentes ejemplares de yoduro. El yoduro de potasio (KI) es una fuente preferente de yoduro.
[0060] Los agentes oxidantes son sustancias capaces de oxidar otras sustancias, por ejemplo, provocando una pérdida de electrones. Los agentes oxidantes aquí descritos no se encuentran en estado gaseoso a temperatura ambiente y presión atmosférica. Además, los agentes oxidantes aquí descritos pueden ser sustancias que contengan al menos dos elementos químicos. Los agentes oxidantes aquí descritos se dividen en dos categorías principales: (i) fuentes de peróxido (O22-), o (ii) agentes oxidantes del grupo formado por: una fuente de yodato ([IO3]-) (por ejemplo, yodato sódico, yodato potásico), una fuente de permanganato ([MnO4]-) (por ejemplo, permanganato sódico, permanganato potásico), y combinaciones de los mismos. El agente oxidante también puede ser una combinación de agentes de las categorías (i) y (ii).
[0061] Cuando el agente oxidante se selecciona de la lista anterior (ii), el permanganato potásico es un agente oxidante preferido.
[0062] Por fuente de peróxido se entiende cualquier sustancia capaz de proporcionar iones de peróxido (O22-). Las fuentes de peróxido son los agentes oxidantes preferidos de la invención, en particular, el peróxido de hidrógeno (H2O2). Otras fuentes ejemplares de peróxido incluyen el grupo formado por: peróxido de sodio, peróxido de litio, ácido cítrico liberador de peróxido, vitamina C liberadora de peróxido, sales de peróxido (p. ej. óxido de bario), perborato sódico, pseudoperóxidos liberadores de oxígeno (por ejemplo, superóxidos, diogenales, ozones y ozónidos), peróxidos orgánicos (por ejemplo, peroxiácidos, halogenuros de acilo y peróxidos alifáticos), percarbonato liberador de peróxido (por ejemplo, percarbonato sódico), percarbonato liberador de peróxido (por ejemplo, percarbonato sódico).Por ejemplo, percarbonato sódico, percarbonato potásico o una forma de liberación lenta de un percarbonato liberador de peróxido), un aducto peróxido-urea y una reacción enzimática entre un azúcar y su oxidorreductasa apropiada (por ejemplo, una reacción enzimática entre glucosa y glucosa oxidasa, y/o entre galactosa y galactosa oxidasa, y/o entre alcohol y alcohol oxidasa, y/o entre colesterol y colesterol oxidasa). También pueden utilizarse combinaciones de estas fuentes de peróxido entre sí, o incluso peróxido de hidrógeno.
[0063] Las composiciones aquí descritas también pueden comprender una fuente de urea. Por fuente de urea se entiende cualquier sustancia capaz de proporcionar urea. Las fuentes ejemplares de urea se seleccionan de la lista que consiste en: urea, un aducto de peróxido-urea, proteínas, aminoácidos, orina y combinaciones de los mismos. Preferiblemente, la fuente de urea es la urea.
[0064] En efecto, la fuente de peróxido y urea puede provenir de un aducto peróxido de hidrógeno-urea, en lugar de dos especies separadas y distintas. Esta es una realización preferida de la invención.
[0065] Como se ha descrito anteriormente, las composiciones aquí descritas pueden comprender una fuente de yodato ([IO3]"), en particular yodato de potasio. Además, las composiciones aquí descritas pueden comprender un aducto de peróxido de hidrógeno-urea, de manera que la composición comprende una fuente de yodato ([IO3]') (en particular yodato de potasio) y un aducto de peróxido de hidrógeno-urea.
[0066] En una realización preferida, la composición comprende una fuente de yoduro (preferentemente yoduro de potasio) y peróxido de hidrógeno. Cuando la composición comprende tanto una fuente de yoduro como de peróxido de hidrógeno, una proporción preferida de iones yoduro (por ejemplo, de yoduro de sodio o de potasio) y peróxido de hidrógeno en la composición está comprendida entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 25 (peróxido de hidrógeno), más particularmente entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 15 (peróxido de hidrógeno), entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 10 (peróxido de hidrógeno), entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 5 (peróxido de hidrógeno), entre 1 (I-) : 5 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 10 (peróxido de hidrógeno). Más específicamente, la proporción de iones yoduro y peróxido de hidrógeno en la composición se selecciona del grupo que consiste en: 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno); 1 (I-) : 0,4 (peróxido de hidrógeno); 1 (I-) : 1,1 (peróxido de hidrógeno); 1 (I-) : 2,5 (peróxido de hidrógeno); 1 (I-) : 10 (peróxido de hidrógeno); y 1 (I-) : 25 (peróxido de hidrógeno). Preferentemente, la relación entre los iones yoduro de la composición y el peróxido de hidrógeno es de 1 (I-): 4,2 (peróxido de hidrógeno). Como en el caso anterior, la divulgación incluye que todos los criterios de valoración sean combinables.
[0067] La composición también puede comprender una fuente de tiocianato ([SCN]-), que es cualquier sustancia capaz de proporcionar un ion tiocianato. Las fuentes ejemplares de tiocianato incluyen el grupo formado por: tiocianato de sodio, tiocianato de potasio, tiocianato de litio, tiocianato de cesio, tiocianato de hidrógeno, tiocianato de rodio e isotiocianato de alilo. También pueden utilizarse combinaciones de estas fuentes de tiocianato.
[0068] Una composición específica capaz de generar una especie reactiva de acuerdo con la invención comprende una fuente de peróxido (por ejemplo, peróxido de hidrógeno), una fuente de tiocianato y una fuente de yoduro. Más concretamente, esta composición puede comprender yoduro sódico o potásico, peróxido de hidrógeno y tiocianato sódico o potásico. La proporción entre iones yoduro y peróxido de hidrógeno en estas composiciones puede estar comprendida entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 5 (peróxido de hidrógeno), más particularmente entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 4 (peróxido de hidrógeno), entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido de hidrógeno) y 1 (I-) : 10 (peróxido de hidrógeno), o entre 1 (I-) : 25 (peróxido de hidrógeno). Como en el caso anterior, la divulgación incluye que todos los criterios de valoración sean combinables.
[0069] Otras composiciones específicas comprenden un aducto peróxido-urea y/o un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) como fuente de peróxido. Estas composiciones específicas pueden comprender además una fuente de tiocianato y/o una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico). Por ejemplo, las composiciones específicas incluyen: i) un aducto de peróxido de urea y una fuente de tiocianato; ii) un aducto de peróxido de urea, una fuente de tiocianato y una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico); iii) un aducto de peróxido de urea y una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico); iv) un aducto de peróxido de urea, un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) una fuente de tiocianato y una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico); v) un aducto peróxido-urea, un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) y una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico); vi) un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) y una fuente de tiocianato; vii) un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico), una fuente de tiocianato y una fuente de yoduro (por ejemplo, yoduro potásico); viii) un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) y una fuente de yoduro (por ej.ix) un aducto peróxido-urea y un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico); y x) un aducto peróxido-urea, un percarbonato liberador de peróxido (en particular, percarbonato sódico) y una fuente de tiocianato. La relación entre iones yoduro y peróxido en estas realizaciones puede estar comprendida entre, 1 (I-) : 0,1 (peróxido) y 1 (I-) : 25 (peróxido), 1 (I-) : 0,1 (peróxido) y 1 (I-) : 15 (peróxido), más particularmente entre 1 (I-) : 0,1 (peróxido) y 1 (I-) : 10 (peróxido), entre 1 (I-) : 5 (peróxido) y 1 (I-) : 10 (peróxido).
[0070] Otra composición específica capaz de generar una especie reactiva de acuerdo con la invención comprende otro agente oxidante (por ejemplo, una fuente de permanganato ([MnO4]-), que es preferentemente permanganato potásico), una fuente de tiocianato y una fuente de yoduro. Esta composición puede comprender yoduro sódico o potásico, tiocianato sódico o potásico y permanganato sódico o potásico. La proporción entre iones yoduro y permanganato ([MnO4]-) en esta composición puede estar comprendida entre 1 (I-) : 0,1 (permanganato) y 1 (I-) : 10 (permanganato).
[0071] Las composiciones utilizadas según la invención son capaces de generar una especie reactiva. Los tipos específicos de especies reactivas generadas según la invención pueden ser especies reactivas de oxígeno (especies reactivas que contienen un átomo de oxígeno) y/o especies reactivas de haluro de oxígeno (especies reactivas que contienen un átomo de oxígeno y un haluro). Una especie reactiva ejemplar generada por las composiciones utilizadas según la invención es un yodóforo. Un yodóforo puede comprender un complejo de yodo-tiocianato como los seleccionados entre los grupos que consisten en uno o más de: ISCN, I2SCN, h(SCN)2, IOH(SCN)2, hOH(SCN)2, I3OH(SCN)3, U(SCN)4DH, y I5(SCN)5. Otras especies reactivas incluyen fuentes de hipoiodito (IO-). Otra especie reactiva son las fuentes de hipotiocianito ([OSCN]-).
[0072] La composición capaz de generar una especie reactiva también puede comprender un compuesto de cianato como el cianato de potasio o tiocianógenos.
[0073] En los usos aquí descritos, la cantidad de composición utilizada puede estar comprendida entre 0,01 mg y 0,1 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 0,1 mg y 1,0 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 1,0 mg y 5 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 5 mg y 10 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 10 mg y 20 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 20 mg y 50 mg por gramo de residuos orgánicos.0 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 5 mg y 10 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 10 mg y 20 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre
20 mg y 50 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 50 mg y 100 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 100 mg y 200 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 200 mg y 300 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 30 mg y 400 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 400 mg y 500 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 50 mg y 600 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 600 mg y 700 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 70 mg y 800 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 800 mg y 900 mg por gramo de residuos orgánicos, o entre 90 mg y 1.000 mg por gramo de residuos orgánicos. En determinadas realizaciones, la cantidad de composición utilizada puede estar comprendida entre 0,3 mg por gramo de residuo orgánico y aproximadamente 1,5 mg por gramo de residuo orgánico. En particular, la cantidad de composición utilizada se selecciona del grupo que consiste en: alrededor de 0,33 mg por gramo de residuos orgánicos; alrededor de 0,67 mg por gramo de residuos orgánicos; y alrededor de 1,33 mg por gramo de residuos orgánicos. Preferiblemente, la cantidad de composición utilizada es de aproximadamente 1,33 mg por gramo de residuo orgánico. Para evitar dudas, también se divulgan todas las combinaciones de los criterios de valoración anteriores.
[0074] La cantidad de composición utilizada también puede ser de aproximadamente 2,66 mg por gramo de residuo orgánico. La cantidad de composición utilizada también puede ser de unos 3,39 mg por gramo de residuo orgánico.
[0075] La cantidad de composición utilizada también puede estar comprendida entre 0,01 kg y aproximadamente 0,1 kg por tonelada de residuos orgánicos; o entre aproximadamente 0,1 kg y 1 kg por tonelada de residuos orgánicos, o entre aproximadamente 1 kg y aproximadamente 5 kg por tonelada de residuos orgánicos, o entre aproximadamente 5 kg y aproximadamente 10 kg por tonelada de residuos orgánicos, o entre aproximadamente 10 kg y aproximadamente 20 kg por tonelada de residuos orgánicos, o entre aproximadamente 20 kg y aproximadamente 50 kg por tonelada de residuos orgánicos, o entre aproximadamente 50 kg y aproximadamente 100 kg por tonelada de residuos orgánicos. Por ejemplo, la cantidad de composición utilizada puede oscilar entre 0,01 kg y 0,1 kg por tonelada de residuos orgánicos. La cantidad de composición utilizada puede oscilar entre 0,1 kg y 1 kg por tonelada de residuos orgánicos. La cantidad de composición utilizada puede oscilar entre 1 kg y 5 kg por tonelada de residuos orgánicos. La cantidad de composición utilizada puede oscilar entre aproximadamente 10 kg y aproximadamente 20 kg por tonelada de residuos orgánicos.
[0076] La composición capaz de generar una especie reactiva puede presentarse en forma de una o más cápsulas o comprimidos. Estos comprimidos/cápsulas pueden estar totalmente separados,esdecir, cuando los comprimidos/cápsulas se administran y se mezclan con los residuos por separado. Alternativamente, algunos/todos los componentes individuales de la composición pueden estar en forma de una pastilla/cápsula todo en uno, en la que los diversos componentes de la pastilla/cápsula están separados entre sí de forma que las especies reactivas no puedan formarse antes de mezclarse con los residuos orgánicos. Una vez administrada, la pastilla/cápsula todo en uno puede dispersarse en los residuos orgánicos. Alternativamente, los componentes de la composición pueden no estar en forma de uno o más comprimidos o una o más cápsulas, y en su lugar los componentes de las composiciones se añaden y mezclan en los residuos orgánicos en alguna otra forma. La presente invención contempla al menos estas opciones posibles.
Los Residuos Orgánicos
[0077] Como se ha descrito anteriormente, los residuos orgánicos son residuos biodegradables(es decir,son biológicamente degradables) que comprenden materia orgánica. Los residuos orgánicos pueden descomponerse en moléculas simples y, en última instancia, en gases como dióxido de carbono, amoniaco, agua, nitrógeno y/o metano.
[0078] En una realización preferida de la invención, los residuos orgánicos son residuos animales y, en particular, residuos del ganado. Los residuos específicos del ganado tratados según los usos de la invención son los residuos de vaca, cerdo, caballo u oveja, o en particular, los residuos de vaca, por ejemplo, los purines.
Usos de las Composiciones Capaces de Generar una Especie Reactiva, según la invención
[0079] Como se ha descrito anteriormente, la invención proporciona un uso de una composición que es capaz de generar una especie reactiva a partir de una fuente de yoduro (I-) y un agente oxidante para reducir la degradación biológica de los residuos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos, donde la reducción de la degradación biológica de los residuos orgánicos reduce la pérdida de compuestos fertilizantes. En algunas realizaciones, el uso puede comprender el contacto de residuos orgánicos con una composición capaz de generar una especie reactiva, en la que la composición comprende un agente oxidante y la especie reactiva se genera a partir de una fuente de yoduro (I-) y el agente oxidante. La interacción de las especies reactivas con los residuos orgánicos reduce la degradación biológica de los residuos orgánicos. En concreto, el uso puede reducir la producción global de biogás (en particular, reduce la producción de metano por metanogénesis) y también puede reducir la pérdida de compuestos orgánicos útiles y valiosos, como los compuestos fertilizantes (en particular, los compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno).
[0080] Formas particulares de degradación biológica reducida de acuerdo con la presente invención incluyen la reducción de la producción de biogás (en particular, la producción de metano por metanogénesis) y/o la reducción de la pérdida de compuestos fertilizantes (en particular, compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno) a partir de residuos orgánicos. El tratamiento según la invención también puede reducir la formación de costras en los residuos orgánicos.
[0081] En algunas realizaciones, "contactar" el residuo orgánico con una composición que es capaz de generar una especie reactiva implica añadir la composición al residuo orgánico y después mezclar la mezcla residuo/composición para distribuir uniformemente la composición en el residuo orgánico. La distribución uniforme de la composición en los residuos orgánicos maximizará los efectos beneficiosos de la composición.
[0082] Los usos de la presente invención generalmente no requieren ningún calentamiento artificial y/o presurización artificial para ser efectivos. Más concretamente, los usos de la presente invención pueden llevarse a cabo a temperatura ambiente y presión ambiente. Sin embargo, para evitar cualquier duda, los usos de la invención pueden utilizarse con éxito cuando el tratamiento se lleva a cabo con calentamiento artificial y/o presurización artificial.
[0083] Los usos de la presente invención tampoco requieren ningún pretratamiento físico y/o mecánico (como picar, triturar, moler y ultrasonidos) para ser eficaces. Sin embargo, para evitar cualquier duda, los usos de la invención pueden utilizarse con éxito cuando se emplean dichos pretratamientos físicos y/o mecánicos.
[0084] Los usos de la presente invención tampoco requieren ningún pretratamiento fisicoquímico y/o químico para ser efectivos, incluyendo el uso de productos químicos como álcalis y ozono. Sin embargo, para evitar cualquier duda, los usos de la invención pueden utilizarse con éxito cuando se emplean dichos pretratamientos fisicoquímicos y/o químicos.
[0085] Los usos de la presente invención tampoco requieren ningún pretratamiento biológico y/o enzimático utilizando microorganismos especializados y/o tratamientos enzimáticos para ser eficaces. Sin embargo, para evitar cualquier duda, los usos de la invención pueden utilizarse con éxito cuando se emplean dichos pretratamientos biológicos y/o enzimáticos utilizando microorganismos especializados y/o tratamientos enzimáticos.
[0086] Los usos de la presente invención tampoco requieren ninguna interrupción por microondas para ser eficaces. Sin embargo, para evitar cualquier duda, los usos de la invención pueden utilizarse con éxito cuando se emplea la interrupción por microondas.
[0087] Como se ha mencionado anteriormente, la composición puede presentarse en forma de componentes totalmente separados, o de una cápsula/tableta todo en uno. Los componentes individuales de la composición pueden añadirse a los residuos orgánicos simultáneamente o en momentos separados siempre que puedan generarse las especies reactivas. Independientemente de la forma administrable, se prefiere que la totalidad o parte de los componentes individuales de la composición se mezclenin situ,es decir, que la totalidad o parte de los componentes individuales de la composición entren en contacto entre sí sólo cuando se mezclan con los residuos animales. El objetivo es garantizar que las especies reactivas se generen únicamente cuando la composición se haya mezclado con los residuos orgánicos. Sin embargo, los componentes individuales de la composición pueden mezclarse entre sí antes de entrar en contacto con los residuos orgánicos, siempre que la composición contenga/pueda generar suficientes especies reactivas cuando se mezcle con los residuos orgánicos para proporcionar los efectos de la invención.
[0088] Después de que el residuo orgánico y la composición capaz de generar una especie reactiva hayan sido contactados (y/o mezclados), el residuo orgánico tratado puede ser almacenado hasta que el residuo orgánico tratado vaya a ser utilizado aguas abajo. El almacenamiento puede ser tan largo (o corto) como sea necesario, y a menudo viene determinado por el uso posterior de los residuos. Por ejemplo, el almacenamiento puede durar un mínimo de 2 días o un mínimo de 24 meses. Si los residuos se van a utilizar en una planta de digestión anaerobia, el almacenamiento puede ser tan breve como una semana (o dos semanas, o tres semanas, o un mes). Si los residuos se van a utilizar como abono, el almacenamiento puede tener lugar durante un periodo de tiempo más largo, por ejemplo, durante la temporada de invierno. El almacenamiento también puede tener lugar durante al menos 1 mes, al menos 2 meses, al menos 3 meses, al menos 4 meses, al menos 5 meses, al menos 8 meses, al menos, 12 meses, al menos 14 meses, al menos 16 meses, al menos 18 meses, al menos 20 meses o al menos 22 meses. Por ejemplo, el almacenamiento puede durar al menos un mes. El almacenamiento puede durar al menos 3 meses. El almacenamiento puede durar al menos 5 meses. El almacenamiento puede durar al menos 12 meses. El almacenamiento puede durar al menos 16 meses. El almacenamiento puede durar al menos 18 meses. Independientemente de la duración del almacenamiento, el uso de la composición de acuerdo con la invención imparte propiedades mejoradas a los residuos orgánicos en comparación con los residuos orgánicos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados).
[0089] La tasa de degradación biológica de los residuos orgánicos depende típicamente de las condiciones de almacenamiento, por ejemplo, la temperatura. Cuanto mayor es la temperatura, más rápida es la velocidad de degradación biológica. Por lo tanto, puede ser necesario repetir el tratamiento de la presente invención a determinados intervalos de almacenamiento para "completar" el nivel de composición y garantizar que se mantengan los efectos beneficiosos de la invención. El tratamiento según la presente invención puede, por tanto, comprender la comprobación de la tasa de degradación biológica (por ejemplo, metanogénesis) a intervalos regulares (por ejemplo, cada día, cada 2 días, cada semana, cada dos semanas, cada mes, cada dos meses, cada 3 meses, etc.) y la retirada de los residuos orgánicos con el fin de mantener los efectos beneficiosos de la invención.
[0090] La composición que es capaz de generar una especie reactiva es capaz de reducir la biodegradación de los residuos orgánicos a gas a lo largo del tiempo. En algunas realizaciones, se reduce la metanogénesis de los residuos orgánicos. Reducir la metanogénesis significa que, durante un periodo de tiempo igual (por ejemplo, durante el tratamiento de los residuos orgánicos), se escapa menos metano de una cantidad determinada de residuos orgánicos que han sido tratados de acuerdo con la invención en comparación con una cantidad igual de residuos orgánicos que no han sido tratados de acuerdo con la invención. Esto también puede describirse como un "retraso" de la metanogénesis,es decir,la metanogénesis de los residuos tratados de acuerdo con la invención va por detrás de la metanogénesis de los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o de los residuos no tratados). Tanto la tasa de metanogénesis como la cantidad total de metanogénesis producida pueden verse beneficiadas(es decir,reducidas) por las composiciones de acuerdo con la invención.
[0091] Como se ha mencionado, los usos según la invención pueden reducir la producción de biogás de residuos orgánicos. Normalmente, la cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención será inferior a aproximadamente el 10%, el 20%, el 30%, el 40%, el 50%, el 60%, el 70%, el 80%, el 90%, el 95%, el 98% o el 100%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. Por ejemplo, la cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención puede ser inferior a aproximadamente el 10%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. La cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención puede ser inferior a aproximadamente el 50%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. La cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención puede ser inferior a aproximadamente el 70%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. La cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención puede ser inferior a aproximadamente el 90%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. La cantidad de biogás producido por los residuos tratados según la invención puede ser inferior a aproximadamente el 100%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o incluso los residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo.
[0092] Reducir la metanogénesis puede significar reducir la tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos en más de un 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 98% o 100% en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, la tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de un 10%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de un 30%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de aproximadamente un 50%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). la tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de aproximadamente un 70%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de un 90%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La tasa de metanogénesis (producción de metano) en los residuos orgánicos puede reducirse en más de un 100%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Cuando se trata según la invención, la cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% o 100% en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, la cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 10%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 30%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 50%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 70%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). La cantidad total de metano producido en un periodo de 24 horas puede reducirse en más de un 90%, en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Más concretamente, la cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 10% y un 90%, entre un 20% y un 80%, entre un 30% y un 70%, entre un 40% y un 60% o entre un 45% y un 55% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Por ejemplo, la cantidad total de metano producido durante un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 10% y un 90%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). La cantidad total de metano producido en un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 20% y un 80%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). La cantidad total de metano producido en un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 30% y un 70%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). La cantidad total de metano producido en un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 40% y un 60% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). La cantidad total de metano producido en un periodo de 24 horas puede reducirse entre un 45% y un 55% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Para evitar dudas, también se divulgan todas las combinaciones de los criterios de valoración anteriores.
[0093] Adicionalmente (o independientemente), la composición capaz de generar una especie reactiva puede reducir la pérdida de compuestos fertilizantes de los residuos orgánicos. En algunas realizaciones, la composición reduce la pérdida de compuestos que contienen carbono y/o nitrógeno, como aminoácidos, sales de amonio, sales de nitrato (NO3-) y sales de nitrito (NO2-). Estos compuestos contribuyen a la eficacia de los residuos orgánicos como fertilizante, por lo que la reducción de la pérdida de dichos compuestos fertilizantes aumenta el valor de los residuos orgánicos a lo largo del tiempo en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los compuestos nitrogenados de los residuos orgánicos pueden degradarse en gases como el amoníaco (NH3) o el gas nitrógeno (N2). El NH3 es precursor del óxido nitroso, que es un gas de efecto invernadero, por lo que reducir su pérdida por la degradación de compuestos que contienen nitrógeno es también un efecto beneficioso de la invención.
[0094] Los usos según la invención pueden significar que los residuos orgánicos tratados tienen una cantidad significativamente mayor de compuestos fertilizantes retenidos en comparación con los residuos no tratados. Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100%, 110%, 120%, 130% o 150% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 10% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 30% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 50% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 70% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 90% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de aproximadamente un 110% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 130% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de un 150% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Más concretamente, los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener entre un 10% y un 90%, entre un 20% y un 80%, entre un 30% y un 70%, entre un 40% y un 60% o entre un 45% y un 55%, entre un 90% y un 150%, entre un 90% y un 130%, entre un 100% y un 140%, entre un 100% y un 200%, entre un 200% y un 400%, entre un 400% y un 600%, entre un 400% y un 800%, entre un 600% y un 800%, compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de entre un 10% y un 90% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de entre un 90% y un 150% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados según la invención pueden tener más de entre un 100% y un 200% de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Para evitar dudas, también se divulgan todas las combinaciones de los criterios de valoración anteriores.
[0095] Los usos según la invención reducen la biodegradación de residuos orgánicos a gas. La biodegradación de los residuos provoca una pérdida de masa de los mismos a lo largo del tiempo, ya que la masa se pierde en forma de gases. Los usos según la invención pueden, por tanto, reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más de un 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 95% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más de un 10% aproximadamente, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más de un 30%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más de un 50% aproximadamente, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Los usos según la invención pueden, por tanto, reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más de un 70% aproximadamente, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos en más del 90% aproximadamente, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Más concretamente, los Usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos entre un 10% y un 90%, un 20% y un 80%, un 30% y un 70%, un 40% y un 60% o un 45% y un 55% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Por ejemplo, los Usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos entre un 10% y un 90%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos entre un 30% y un 70%, en comparación con los residuos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). Los usos según la invención pueden reducir la pérdida de masa de los residuos orgánicos entre un 45% y un 55% en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Para evitar dudas, también se divulgan todas las combinaciones de los criterios de valoración anteriores.
[0096] Como se reduce la biodegradación de compuestos orgánicos valiosos y útiles en los residuos orgánicos, la producción de energía (por ejemplo, si los residuos orgánicos se utilizan aguas abajo en un digestor anaeróbico) de los residuos orgánicos tratados según la invención mejora en comparación con la producción de energía de los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) que se han almacenado durante el mismo tiempo. Típicamente, la producción de energía de los residuos tratados según la invención se incrementará en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% o 98%. Por ejemplo, la producción de energía de los residuos tratados según la invención puede incrementarse en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 10% aproximadamente. La producción de energía a partir de residuos tratados según la invención puede incrementarse en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 50% aproximadamente, La producción de energía a partir de residuos tratados según la invención puede incrementarse en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 70% aproximadamente. La producción de energía a partir de residuos tratados según la invención puede incrementarse en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 90% aproximadamente.
[0097] Los efectos beneficiosos de la invención significan que los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención tienen una utilidad mejorada en comparación con los residuos no tratados. Por ejemplo, los residuos tratados pueden utilizarse más eficazmente en aplicaciones como fertilizante; como combustible de biomasa; como acondicionador del suelo; como materia prima para la digestión anaeróbica; como materia prima para la biorrefinería; como materia prima para la producción de piensos (por ejemplo, alimento para peces); como materia prima para la producción de algas; como materia prima para la producción de proteínas animales (por ejemplo, insectos/lombrices, etc.); como materia prima/sustrato para la síntesis química; como materia prima para la producción de materiales de construcción; como materia prima para la producción de lechos para animales; como materia prima para la producción de papel; o como materia prima para procesos de conversión térmica como la pirólisis o la gasificación.
[0098] Además, las composiciones capaces de generar una especie reactiva utilizadas de acuerdo con la invención son baratas de obtener, menos nocivas para el ganado y el medio ambiente, y más fáciles de utilizar, en comparación con otras sustancias de tratamiento de residuos (por ejemplo, con ácidos). En particular, a diferencia de otras sustancias de tratamiento de residuos (por ejemplo, ácidos), las composiciones capaces de generar una especie reactiva utilizadas de acuerdo con la invención no requieren ningún equipo de almacenamiento particularmente especializado para prevenir contra la corrosión o la toxicidad, ni necesitan un manipulador especializado. La combinación de estos factores significa que las composiciones utilizadas de acuerdo con la invención son en general mucho más rentables que otros tratamientos.
[0099] Además, las composiciones capaces de generar una especie reactiva utilizadas de acuerdo con la invención no dejan residuos nocivos ni sustancias nocivas en los residuos tratados. Esto hace que los residuos tratados de acuerdo con la invención sean más útiles para ser esparcidos por el suelo en comparación con los residuos tratados con algunos otros métodos (por ejemplo, ácidos).
[0100] Por ejemplo, los residuos tratados que han sido acidificados reducirían el nivel de pH del suelo si se esparcieran como fertilizante. O bien esto seríaprima facieinadecuado para esparcir en el suelo, lo que significaría que el valor comercial de los residuos tratados como fertilizante sería bajo, o bien el usuario tendría que esparcir también agentes alcalinos (por ejemplo, cal) sobre el suelo para contrarrestar el nivel reducido de pH causado por el esparcimiento de los residuos tratados acidificados. Añadir agentes alcalinos (por ejemplo, cal) supondría más costes para el usuario y añadiría complejidad y tiempo al proceso de fertilización de los campos, lo que reduciría la rentabilidad global del tratamiento.
[0101] Las composiciones capaces de generar una especie reactiva utilizadas de acuerdo con la invención también son beneficiosas porque no producen residuos nocivos que limitarían su uso posterior.
Los Residuos Orgánicos Tratados según la invención
[0102] Como se ha explicado anteriormente, los residuos orgánicos que son tratados por las composiciones capaces de generar una especie reactiva según la invención se degradan biológicamente menos en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, se reduce la degradación biológica por metanogénesis y la pérdida de compuestos fertilizantes en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o los residuos no tratados). El tratamiento según la invención también puede reducir la formación de costras en los residuos orgánicos en comparación con los residuos no tratados. Como resultado, la composición química y biológica de los residuos orgánicos tratados según la invención es diferente de la composición química y biológica de los residuos orgánicos no tratados, o de los residuos orgánicos tratados por métodos diferentes (por ejemplo, acidificación).
[0103] Por ejemplo, los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención tienen una composición química diferente en comparación con los residuos no tratados. En primer lugar, la invención requiere la adición de una composición capaz de generar una especie reactiva(es decir,una nueva sustancia química) a los residuos. Los residuos no tratados o tratados por otros métodos (por ejemplo, acidificación) no tendrían esa composición. Como ya se ha explicado, una consecuencia de la adición de la composición de acuerdo con la invención es que se reduce la degradación biológica de los residuos en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Por ejemplo, se reduce la pérdida de compuestos fertilizantes de los residuos (por ejemplo, se reduce la pérdida de compuestos que contienen carbono, nitrógeno y/o fosfato, como aminoácidos, sales de amonio, sales de nitrato (NO3-) o sales de nitrito (NO2-)). Por consiguiente, los residuos orgánicos tratados según la invención no sólo se diferencian de los residuos no tratados por la presencia de la composición capaz de generar una especie reactiva, sino que también se enriquecen con compuestos fertilizantes en comparación con los residuos no tratados que se habrían degradado a un ritmo normal. Típicamente, y como se ha mencionado anteriormente, los residuos orgánicos tratados según la invención contendrán más de aproximadamente el 100% (en particular más de aproximadamente el 130%) de la cantidad de compuestos fertilizantes (en particular compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno) en comparación con los residuos no tratados según la invención (o residuos no tratados).
[0104] Además, la composición capaz de generar una especie reactiva reduce la metanogénesis,es decir,reduce la tasa y la pérdida total de carbono que contiene metano (CH4). Al reducir la metanogénesis, los residuos tratados según la invención tienen un mayor contenido de carbono en comparación con los residuos no tratados que se habrían degradado a un ritmo normal. Esto significa que los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención son más combustibles (producen más energía como combustible de biomasa), son un mejor sustrato para biocombustible mediante, por ejemplo, digestión anaeróbica o pirólisis, y tienen más compuestos fertilizantes que contienen carbono. Como resultado de la reducción de la degradación biológica, los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención tienen una estructura más voluminosa y fibrosa en comparación con los residuos no tratados que se degradarán, lo que significa que son mucho mejores para mejorar la estructura del suelo cuando se mezclan con tierra.
[0105] Todo esto significa que los residuos orgánicos tratados según la invención son más valiosos y útiles en comparación con los residuos no tratados, ya que i) permanecerán más enriquecidos con compuestos fertilizantes y carbono en comparación con los residuos no tratados a lo largo del tiempo, y ii) tendrán una estructura más voluminosa y fibrosa. El tratamiento según la invención también puede reducir la formación de costras en los residuos orgánicos en comparación con los residuos no tratados.
[0106] En vista de lo anterior, cuando se utilizan como fertilizantes, los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención aumentan el rendimiento de los cultivos. Típicamente, el rendimiento de los cultivos, que normalmente se mide analizando la masa seca del cultivo cosechado, aumentará en más de un 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 40% o 50%, en comparación con los cultivos en los que el fertilizante utilizado son residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados).
[0107] La presente invención proporciona los usos de los residuos orgánicos tratados de la invención como fertilizante; como combustible de biomasa; como acondicionador del suelo; como materia prima para la digestión anaeróbica; como materia prima para la biorrefinería; como materia prima para la producción de alimentos para animales (por ejemplo, alimentos para peces); como materia prima para la producción de algas; como materia prima para la producción de proteínas animales (por ejemplo, insectos/lombrices, etc.); como materia prima/sustrato para la síntesis química; como materia prima para la producción de materiales de construcción; como materia prima para la producción de lechos para animales; como materia prima para la producción de papel; o como materia prima para procesos de conversión térmica como la pirólisis o la gasificación. Un uso especialmente preferente de los residuos orgánicos tratados es como fertilizante. Otro uso especialmente preferente de los residuos orgánicos tratados es como combustible de biomasa. Otro uso particularmente preferido de los residuos orgánicos tratados es como materia prima para la digestión anaerobia. Estos usos mejorarán en comparación con los usos de los residuos no tratados como resultado de las propiedades mejoradas de los residuos tratados de acuerdo con la invención.
[0108] La invención también prevé el uso posterior de los residuos orgánicos tratados como materia prima para la fabricación de fertilizantes, como estruvitas, biocarbones o sales de fosfato.
[0109] Por ejemplo, los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 100% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 20% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 40% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 60% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 80% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados). Los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención pueden producir más de un 100% más de biogás cuando se utilizan como materia prima/sustrato de digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados de acuerdo con la invención (o residuos no tratados).
[0110] Como se ha mencionado anteriormente, los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de aproximadamente un 10%, aproximadamente un 20%, aproximadamente un 30%, aproximadamente un 40%, aproximadamente un 50%, aproximadamente un 60%, aproximadamente un 70%, aproximadamente un 80%, aproximadamente un 90%, aproximadamente un 95% o aproximadamente un 98%. Por ejemplo, los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 10% aproximadamente. Los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 30% aproximadamente. Los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 50% aproximadamente. Los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 70% aproximadamente. Los tratamientos según la invención pueden hacer que la producción de energía de los residuos tratados según la invención aumente en comparación con los residuos orgánicos no tratados según la invención (o residuos no tratados) en más de un 90% aproximadamente.
EJEMPLOS
[0111] La invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas. Los ejemplos no comprendidos en el ámbito de las reivindicaciones se facilitan a título de referencia.
Ejemplo 1 - Evaluación del efecto de los tratamientos de la invención sobre la producción acumulada de biogás
[0112] Se utilizaron seis bidones de 25 L que contenían 16 kg de purín para evaluar los efectos de los tratamientos de la invención. Los purines utilizados procedían de vacas lecheras Holstein Friesian alimentadas con pasto.
[0113] Tres bidones no recibieron ningún tratamiento positivo. En cambio, éstos se trataron sólo con agua y actuaron como control. Otros tres bidones recibieron tratamiento según la invención con una composición capaz de generar una especie reactiva.
[0114] La composición utilizada en el tratamiento está compuesta por un aducto de peróxido de hidrógeno y urea y yoduro de potasio. La concentración de la composición fue de 2,66 g por kg de purín, sobre la base de 2,4 g de aducto de peróxido de hidrógeno-urea y 0,265 g de yoduro de potasio. Esto corresponde a una relación de 4,2:1 entre el peróxido de hidrógeno y los iones yoduro.
[0115] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0116] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua.
[0117] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 1. La figura 1 muestra que los tratamientos según la invención reducen drásticamente la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos. Esto demuestra que los tratamientos de la invención reducen drásticamente la degradación biológica de los residuos biológicos.
[0118] La Figura 1 también muestra que la reducción de la degradación biológica se mantiene durante un largo periodo de tiempo, lo que se ve potenciado por el retratamiento de los residuos. Los purines se volvieron a tratar tres veces, como se muestra en la Figura 1. Cada ciclo de tratamiento se denomina "fase", por lo que la figura 1 muestra cuatro fases de tratamiento.
[0119] Una vez medido el volumen de biogás, se extrajo una submuestra para determinar su contenido en metano mediante cromatografía de gases. La Figura 2 muestra estos resultados y confirma que la producción de metano se reduce drásticamente a lo largo de las medidas del periodo de tiempo. Por consiguiente, se ha demostrado que el tratamiento según la invención reduce la metanogénesis de los residuos orgánicos.
Ejemplo 2 - Evaluación del efecto de los tratam ientos de la invención sobre la concentración de compuestos de amonio
[0120] Los datos de este ejemplo se generaron a partir del mismo lote de purín que en el Ejemplo 1. En consecuencia, la composición de tratamiento, el control y las condiciones de tratamiento son las mismas que para el Ejemplo 1.
[0121] Al final de cada fase de tratamiento, justo antes del retratamiento, se mezclaron bien los purines en bidones de 25 L y se extrajeron submuestras. Se mezcló inmediatamente con 4 volúmenes de un extractante (KCl 2M) durante una hora antes de filtrarlo.
[0122] Las concentraciones de amonio en el filtrado se midieron utilizando el método colorimétrico del azul de indofenol, como se implementa en la Prueba de Amonio de Merck. La figura 3 muestra los resultados de concentración de amonio de las submuestras extraídas al final del experimento, esdecir,después de la cuarta fase de tratamiento.
[0123] La Figura 3 muestra que los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención mantenían niveles más altos de compuestos de amonio en comparación con los residuos no tratados. Los compuestos que contienen amonio son ejemplos de compuestos fertilizantes que contienen nitrógeno. Evitar la degradación de estos compuestos mejora la utilidad y el valor de los residuos orgánicos en aplicaciones posteriores, por ejemplo, como fertilizante.
Ejemplo 3 - Evaluación de la capacidad fertilizante de los residuos orgánicos tratados según la invención
[0124] Los datos de este ejemplo se generaron a partir del mismo lote de purín que en el Ejemplo 1. En consecuencia, la composición de tratamiento, el control y las condiciones de tratamiento son las mismas que para el Ejemplo 1.
[0125] Se retiró 1 kg de purín de cada bidón de 25 L en el día 48 (final de la fase 3) para evaluar el impacto de los tratamientos sobre la capacidad fertilizante de los residuos tratados en términos de crecimiento de las plantas.
[0126] Se probaron tres tratamientos:
1) Ninguna enmienda
2) Enmienda con purines no tratados
3) Enmienda con purines tratados
[0127] Se llenaron 10 macetas replicadas por tratamiento con 1 kg de tierra vegetal (+/- enmienda). Los purines se premezclaron en el suelo, y el volumen utilizado equivalía a la tasa de aplicación orientativa de hasta 33 toneladas de purín por hectárea en una sola aplicación de purín. Esto significa que la cantidad de purín utilizada fue de 45 g de purín por maceta. ("Aplicación orientativa" significa que Teagasc, la agencia irlandesa de asesoramiento agrícola, proporciona orientaciones sobre las tasas de aplicación de purín para maximizar el valor de los fertilizantes y minimizar los daños medioambientales, por ejemplo, https://www.teagasc.ie/media/website/crops/grassland/Grazing-Guide-Book-2011_0-21.pdf).
[0128] Todas las macetas se sembraron con 53 mg de Lolium Perenne var Majestic y se colocaron en una disposición aleatoria dentro de un invernadero que recibía riego por aspersión regular. Las macetas se reordenaron semanalmente y, al cabo de 3 semanas, se cosechó la hierba cortándola a 1 cm por encima de la línea del suelo. La hierba se pesó y después se secó durante 48 horas a 80 °C antes de pesarse de nuevo para determinar la materia seca. A continuación, se muestran los resultados de la primera fase.
Tabla 1 - Rendimiento promedio, en gramos de metería seca, por m aceta
Tabla 2. Rendimiento Promedio, en miligramos de' materia seca, por m aceta
[0129] Las tablas 1 y 2 muestran que, en promedio, existe una correlación entre la utilización de tratamientos según la invención y un aumento de la producción en la cosecha, lo que se indica por un aumento de la cantidad de materia seca obtenida. Este ejemplo indica que, en los primeros ensayos, los tratamientos según la invención producen residuos orgánicos que son un fertilizante superior en comparación con los residuos no tratados.
Ejemplo 4 - Evaluación de la capacidad fertilizante de los residuos orgánicos tratados según la invención [0130] Basándose en una caracterización de la digestión anaerobia en granjas irlandesas, se pusieron en funcionamiento tres biorreactores de tanque de agitación continua (CSTR; R1-R3) de 10 litros a 37 °C.
[0131] El sustrato no tratado utilizado fue purín de ganado co-digerido con grasas, aceites y grasas (FOG, procedentes de trampas de grasa) en una proporción de 2:1. Los purines tratados fueron los del Ejemplo 1.
[0132] La tasa de carga orgánica para cada reactor fue de 2 g de sólidos volátiles (VS) L d-1 con un volumen de trabajo de 8 L alimentado semicontinuamente con un tiempo de retención de sólidos de 21 días.
[0133] Utilizando ensayos metanogénicos específicos (SMA), se desarrolló un inóculo para combinar una mezcla de lodo granular, digestato de un reactor de tanque agitado continuo (CSTR) a escala real que ya procesaba el sustrato elegido (BEOFS, Camphill, Co. Kilkenny, Irlanda), con purín adicional para reforzar la hidrólisis, en una proporción de 2:1:1. Se analizaron el sustrato y el digestato para determinar los sólidos totales y volátiles, el pH, la DQO total y soluble, el amoníaco y las bacterias indicadoras fecales (coliformes,E. coli,enterococos). Se recogió biogás y se analizó su contenido en metano y su volumen. Los biorreactores se hicieron funcionar hasta que se estabilizaron antes de iniciar los ensayos.
[0134] Los resultados fueron los siguientes:
Tabla 3. Generación de sustratos de digestión anaeróbica
[0135] Estos datos muestran que los residuos tratados de acuerdo con la invención producen más biogás cuando se someten a digestión anaerobia en comparación con los residuos orgánicos no tratados. Así, estos datos confirman que los residuos orgánicos tratados de acuerdo con la invención son un sustrato superior para la digestión anaerobia en comparación con los residuos no tratados.
Ejemplo 5 - Tratamientos según la invención
[0136] Cuatro bidones de 12 L que contenían 9 kg de purín fresco se almacenaron a temperatura ambiente exterior (-10-15°C) en un cobertizo exterior bien ventilado a presión ambiente. Como en el caso anterior, los purines utilizados procedían de vacas lecheras Holstein Friesian alimentadas con pasto. El purín de uno de los cuatro bidones se dejó sin tratar, mientras que el purín de los otros tres bidones se trató con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 1,2 g de peróxido de urea por kg de purín y 0,133 g de KI por kg de purín. 2. Una composición que contiene 2,4 g de peróxido de urea por kg de purín y 0,266 g de KI por kg de purín. 3. Una composición que contiene 6 g de urea-peróxido por kg de purín y 0,665 g de KI por kg de purín.
[0137] Los tratamientos se aplicaron el día 0 y se volvieron a aplicar el día 17.
[0138] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0139] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0140] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 4. La Figura 4 muestra que todos los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos. Esto demuestra que los tratamientos de la invención reducen la degradación biológica de los residuos biológicos.
Ejemplo 6 - Tratamientos con purines adicionales
[0141] Dos bidones de 25 L que contenían 12 kg de purín fresco se almacenaron a temperatura ambiente exterior (-10-15°C) en un cobertizo exterior bien ventilado a presión ambiente. Como en el caso anterior, los purines utilizados procedían de vacas lecheras Holstein Friesian alimentadas con pasto. Los purines de uno de los dos bidones se dejaron sin tratar, mientras que los del otro bidón se trataron con una composición que contenía 2,4 g de urea-peróxido por kg de purín y 0,266 g de KI por kg de purín.
[0142] Aproximadamente cada 3 días, se añadieron 250 g de purín fresco sobre el purín ya presente en los dos bidones. El tratamiento con la composición se repitió el día 13.
[0143] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0144] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0145] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 5. La Figura 5 muestra que el tratamiento según la invención reduce la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos. Esto demuestra que los tratamientos de la invención reducen la degradación biológica de los residuos biológicos incluso cuando se añaden purines adicionales. El signo "+" de la Figura 5 indica el momento en que se añadió purín fresco.
Ejemplo 7 - Otros tratamientos según la invención
[0146] Cinco bidones de 25 L que contenían 12 kg de purín fresco se almacenaron a temperatura ambiente exterior (-10-15°C) en un cobertizo exterior bien ventilado a presión ambiente. Como en el caso anterior, los purines utilizados procedían de vacas lecheras Holstein Friesian alimentadas con pasto. Los purines de uno de los bidones se dejaron sin tratar, mientras que los de los otros cuatro bidones se trataron con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 2,4 g de urea-peróxido por kg de purín y 0,266 g de KI por kg de purín.
2. Una composición que contiene 2,4 g de peróxido de urea por kg de purín.
3. Una composición que contiene 1,53 g de urea por kg de purín.
4. Una composición que contiene 0,86 g de H2O2 por kg de purín.
[0147] Los tratamientos se aplicaron los días 0, 13 y 49. Cada tratamiento se probó por triplicado.
[0148] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0149] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0150] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 6. La Figura 6 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 8 - Otros tratam ientos según la invención en purines de vacuno
[0151] Se utilizaron cuatro viales anaerobios de 110 ml para probar el efecto de los tratamientos de la invención sobre la Actividad Metanogénica Específica. Este método se describe en Coates et al., Journal of Microbiological Methods, 26 (1996), 237-246.
[0152] Cada vial contenía 4,5 g de purín que se incubó con un tampón fosfato que contenía extracto de levadura (como se describe en Goering Van Soest (U.S. GOVERNMENT PRINTIn G OFFICE: 1970 O 387-598), y si se trata, una de las composiciones siguientes. El purín de uno de los cuatro viales no se trató, y el purín de los otros tres viales se trató con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 1,19 g de urea-peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,133 g de KI por kg de purín (peso fresco).
2. Una composición que contiene 1,19 g de peróxido de urea por kg de purín y 0,172 g de IKO3 por kg de purín.
3. Una composición que sólo contenga 0,172 g de IKO3 por kg de purín.
[0153] Se sobrepresurizó el espacio de cabeza del vial con una mezcla de H2/CO2 y se agitaron los viales (100 rpm a 37 °C). La metanogénesis se detectó por la pérdida de presión en el espacio de cabeza tras el consumo de H2/CO2 para producir CH4.
[0154] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 7. La Figura 7 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de metano producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 9 - Tratamientos según la invención en purines de cerdo
[0155] En este ejemplo se analizó el efecto de los tratamientos de la invención sobre el estiércol porcino.
[0156] Se utilizaron ensayos metanogénicos específicos (como los descritos en el Ejemplo 8, excepto que se utilizaron 9 g de purín de cerdo en lugar de purín de vacuno) para evaluar el efecto inhibidor del tratamiento sobre el estiércol porcino. Se prepararon cuatro viales. Los purines de un vial no se trataron y los de los otros tres se trataron con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 1,19 g de urea-peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,133 g de KI por kg de purín (peso fresco).
2. Una composición que contiene 0,43 g de peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,133 g de KI por kg de purín (peso fresco).
3. Una composición que contenga 0,172 g de iko3 por kg de purín (peso fresco).
[0157] Como en el Ejemplo 8, la metanogénesis se detectó por la pérdida de presión en el espacio de cabeza tras el consumo de H2/CO2 para producir CH4.
[0158] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 8. La Figura 8 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de metano producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 10 - Otros tratamientos según la invención en purines de cerdo
[0159] Se almacenaron tres bidones de 12 L que contenían 9 kg de purín fresco a temperatura ambiente interior (~15-20°C) a presión ambiente. El purín de uno de los bidones se dejó sin tratar, mientras que el purín de los otros dos bidones se trató con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 2,66 g de urea-peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,265 g de KI por kg de purín (peso fresco).
2. Una composición que contiene 0,86 g de peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,265 g de KI por kg de purín (peso fresco).
[0160] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0161] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0162] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 9. La Figura 9 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 11 - Otros tratamientos según la invención en purines de cerdo
[0163] Se almacenaron tres bidones de 12 L que contenían 9 kg de purín fresco a temperatura ambiente interior (~20°C) a presión ambiente. El purín de uno de los bidones se dejó sin tratar, mientras que el purín de los otros dos bidones se trató con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contiene 2,66 g de urea-peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,265 g de KI por kg de purín (peso fresco).
2. Una composición que contiene 0,86 g de peróxido por kg de purín (peso fresco) y 0,344 g de<iko>3 por kg de purín (peso fresco).
[0164] Los tratamientos se aplicaron los días 0 y 25.
[0165] Todos los bidones se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0166] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0167] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 10. La Figura 10 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 12 - Tratamientos según la invención en digestato muestreado de un d igestor anaerobio mesófilo [0168] El digestato utilizado en este ejemplo se muestreó de un digestor anaerobio mesófilo que codigesta residuos alimenticios y purines de ganado.
[0169] Cinco viales de 250 mL que contenían 100 g de digestato se sometieron a agitación (100rpm) a 37 °C. El purín de uno de los viales no se trató. Los purines de los otros cuatro viales se trataron con las siguientes composiciones.
1. Una composición que contenga 2,4 g de peróxido de urea por kg de digestato (peso fresco) y 0,265 g de KI por kg de digestato (peso fresco).
2. Una composición que contenga 1,53 g de urea por kg de purín.
3. Una composición que contenga 2,4 g de peróxido de urea por kg de digestato (peso fresco).
4. Una composición que contiene 2,4 g de peróxido de urea 0,344 g de IKO3 por kg de purín (peso fresco).
[0170] Los viales estuvieron a presión ambiente y el biogás se recogió durante 9 días.
[0171] Todos los viales se sellaron con tapas modificadas a las que se fijaron bolsas de gas, permitiendo así la recogida de cualquier biogás producido. El biogás se desprende a medida que los purines se degradan biológicamente.
[0172] El volumen de biogás producido se midiómediantedesplazamiento de agua, mientras que el contenido de metano del biogás se cuantificó mediante cromatografía de gases.
[0173] Los resultados de este ejemplo se muestran en la Figura 11. La Figura 11 muestra que los tratamientos según la invención reducen la cantidad acumulada de biogás producido por los residuos orgánicos.
Ejemplo 13 - Tratamientos según la invención en un d igestor anaerobio
[0174] Una comparación de la eficiencia del proceso de fermentación se refleja en un experimento, en el que se monitorizó la producción de VFA a partir de una mezcla de residuos alimentarios y estiércol animal durante un ensayo de biorreactor anaerobio continuo de 150 días.
[0175] Se utilizaron dos biorreactores anaerobios CSTR de 10 L para fermentar purines de vacuno (40% de los sólidos volátiles de la materia prima) y una mezcla de grasas, aceites y grasas (60% de los sólidos volátiles de la materia prima) a una tasa de carga de 0,5 g de sólidos volátiles/ L de reactor/día. La materia prima de uno de los biorreactores se dejó sin tratar. La materia prima para el otro biorreactor se trató con una composición que contenía 2,4 g de urea-peróxido por kg y 0,266 g de KI por kg inmediatamente antes de ser introducida en el digestor.
[0176] El rendimiento medio de VFA en un biorreactor de control (sin tratar) durante 17 puntos de tiempo semanales separados fue de 26,72 /- 0,85 g de VFA como Demanda Química de Oxígeno/L/Día, medido mediante cromatografía de gases (APHA, 2005 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater).
[0177] El rendimiento medio de VFA en un biorreactor tratado durante 17 puntos de tiempo semanales separados fue de 32,21 /- 1,37 g de VFA como Demanda Química de Oxígeno/L/Día.
[0178] El "g de sólidos volátiles" también se determinó según lo establecido en APHA, 2005 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.
[0179] Estos resultados demuestran que el tratamiento según la invención condujo a un aumento del 20,1% en el rendimiento de VFA y MCCA en comparación con el biorreactor no tratado. Estos resultados indican que los tratamientos según la invención podrían suponer un avance importante en el estado de la técnica de la producción de VFA/MCCA .
Claims (14)
1. Utilización de una composición capaz de generar una especie reactiva a partir de una fuente de yoduro (I-) y un agente oxidante para reducir la degradación biológica de los residuos orgánicos, en el tratamiento de residuos orgánicos, caracterizada porque al reducir la degradación biológica de los residuos orgánicos se reduce la pérdida de compuestos fertilizantes.
2. El uso según la reivindicación 1, en el que la reducción de la degradación biológica de los residuos orgánicos reduce la metanogénesis.
3. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la composición comprende el agente oxidante.
4. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la composición está sustancialmente libre de cualquier ácido que tenga un pKa en agua inferior a pKa 8 opcionalmente en el que la composición no acidifica los residuos orgánicos durante el tratamiento.
5. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que:
i) los residuos orgánicos comprenden la fuente de yoduro (I-); y/o
ii) la composición comprende la fuente de yoduro (I-);
iii) la fuente de yoduro (I-) es el yoduro potásico (KI).
6. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el agente oxidante es una fuente de peróxido (o22-), o un agente oxidante seleccionado del grupo que consiste en: una fuente de yodato ([<io>3]-) (por ejemplo, yodato sódico, yodato potásico), una fuente de permanganato ([MnO4]-) (por ejemplo, permanganato sódico, permanganato potásico), y combinaciones de los mismos.
7. El uso según la reivindicación 6, en el que:
(i) el agente oxidante es una fuente de peróxido (O22-); o
(ii) el agente oxidante es una fuente de peróxido (O22-) y la fuente de peróxido (O22-) es peróxido de hidrógeno (H2O2).
8. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la composición comprende una fuente de urea, opcionalmente, en el que la fuente de urea se selecciona del grupo que consiste en: urea, un aducto de peróxido-urea, proteínas, aminoácidos, orina y combinaciones de los mismos.
9. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la composición comprende un aducto de peróxido de hidrógeno-urea.
10. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la composición comprende yoduro potásico y peróxido de hidrógeno.
11. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que los residuos orgánicos son residuos humanos, residuos compostables, residuos de hongos o residuos animales.
12. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que los residuos orgánicos son residuos biodegradables que comprenden materia orgánica.
13. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la composición se presenta en forma de una o más cápsulas o comprimidos.
14. El uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además utilizar los residuos orgánicos tratados como fertilizante; como combustible de biomasa; como acondicionador del suelo; como materia prima para la digestión anaeróbica; como materia prima para la biorrefinería; como materia prima para la producción de piensos (por ejemplo, alimento para peces); como materia prima para la producción de algas; como materia prima para la producción de proteínas animales (por ejemplo, insectos/lombrices, etc.); como materia prima/sustrato para la síntesis química; como materia prima para la producción de materiales de construcción; como materia prima para la producción de lechos para animales; como materia prima para la producción de papel; o como materia prima para procesos de conversión térmica como la pirólisis o la gasificación.
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