IT202100000989A1

IT202100000989A1 - Processo chimico-fisico con produzione di un biofertilizzante e di un biomateriale autoportante e loro utilizzazione

Info

Publication number: IT202100000989A1
Application number: IT102021000000989A
Authority: IT
Inventors: Marco Ferulli
Original assignee: Marco Ferulli
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO:

"PROCESSO CHIMICO-FISICO CON PRODUZIONE DI UN FERTILIZZANTE ORGANICO E DI UN MATERIALE AUTOPORTANTE BIODEGRADABILE E LORO UTILIZZAZIONE"

DESCRIZIONE

Oggetto della presente invenzione ? un processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, con produzione di un fertilizzante organico e di un materiale autoportante biodegradabile e loro utilizzazione in campo agronomico e ambientale.

In ambito agronomico e ambientale possiamo riscontrare una grave problematica rappresentata dalle crescenti emissioni ed accumulo di CO2 nell'atmosfera, che oltre alle note attivit? antropiche, sono dovute alla cattiva gestione del suolo agricolo e dei residui agricoli.

Sono noti processi per il trattamento delle biomasse che comportano emissioni di CO2 da processi di compostaggio 0 emissioni di CO2 dalla combustione del biogas da processi di digestione anaerobica; sono altres? noti processi chimico-fisici per il trattamento delle biomasse, finalizzati alla produzione di correttivi dei terreni o fertilizzanti, che prevedono l'uso di reagenti la cui produzione comporta emissioni di CO2 nell'atmosfera, ad esempio reagenti come ossido di calcio o idrossido di calcio.

Sono noti altri processi chimico-fisici per il trattamento delle biomasse finalizzati alla produzione di fertilizzanti in cui pur usando reagenti aventi una carbon footprint neutrale, questi reagenti non sono tali da essere efficacemente utilizzabili per le biomasse solide delle pi? svariate tipologie e garantire nel contempo la sanificazione di dette biomasse solide, se non con l'utilizzo di altri composti chimici di sintesi, a loro volta impattanti sullambiente; nel documento con numero di deposito BO2012A000002, ad esempio, si ricorre all'uso di carbonato di calcio come sostanza polverulenta per il trattamento delle biomasse "preferibilmente liquide e/o pompabili 6% - 15% s.s." e si ricorre alla sanificazione di tali biomasse per la produzione di fertilizzanti mediante l'uso di acqua ossigenata.

Sono noti altri processi chimico-fisici in cui la produzione di materiali autoportanti biodegradabili di derivazione naturale comporta l'uso di reagenti chimici con alto rischio di pericolo per la salute umana e aventi carbon footprint positiva e tali processi chimico-fisici non comportano l'utilizzazione diretta delle biomasse tal quali, ma bens? solo dopo precedenti lavorazioni industriali delle stesse; nel documento con numero di deposito GE2012A000028, ad esempio, si utilizzano fibre vegetali e animali per la produzione di un materiale composito biodegradabile in cui dette fibre vegetali sono sotto forma di fibra grezza , filati o sotto forma di tessuto, mentre i reagenti sono identificati tra idrossido di sodio, idrossido di potassio, idrossido di calcio, idrossido di bario, idrossido di magnesio, acido solforico.

Inoltre in campo agronomico sono noti materiali per pacciamatura di natura sintetica come film in polietilene il cui impiego ? notoriamente poco ecosostenibile, o materiali per pacciamatura biodegradabili la cui formulazione richiede bioplastiche a svantaggio delle derrate alimentari per la nutrizione umana come nel caso dell'uso dell'amido di mais per la formulazione di tali bioplastiche. Sono altres? noti materiali per pacciamatura che comprendono nella loro composizione oltre a sostanze di derivazione naturale anche agenti filmanti polimerici di sintesi, quest'ultimi derivati da ulteriori processi industriali non ecosostenibili; nel documento con numero di deposito MI2015A000209, ad esempio, tale composizione per pacciamatura comprende biomassa ligno-cellulosica e un agente filmante polimerico come polivinilalcol, polivinilacetato, resine ureiche, carbossimetilcellulosa, resine diciandiammidiche, copolimeri stirolo-acrilici o loro miscele.

Sempre in ambito agronomico sono sempre pi? ricorrenti problematiche quali: depauperamento della fertilit? del terreno causato dall'uso eccessivo di prodotti chimici di sintesi, dalla diminuzione della sostanza organica nel terreno e da impattanti lavorazioni meccaniche; uso massivo dei fitofarmaci; deficit idrico e consumi idrici delle colture.

I problemi sopra elencati vengono risolti con la presente invenzione mediante un processo chimico-fisico a zero emissioni di CO2 per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide in prodotti utili ai fini agronomici, quali un fertilizzante organico ed un materiale autoportante biodegradabile, il cui utilizzo permette lo stoccaggio di carbonio nei suolo agricolo.

Un altro scopo del presente trovato ? realizzare un processo chimicofisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide che prevede l'uso di reagenti con carbon footprint neutrale e che siano tali da poter trattare tutte le tipologie "solide" di rifiuti organici e/o biomasse, assicurandone nel contempo la sanificazione e l'assenza di fitotossicit?.

Un altro scopo del presente trovato ? realizzare un processo chimicofisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide che prevede l'uso di reagenti naturali e che abbiano un basso grado di pericolo fisico, per la salute e per l'ambiente,

Un altro scopo del presente trovato ? realizzare un processo chimicofisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide che prevede il totale recupero dell'acqua per ogni suo ciclo e nel contempo valorizzare il prodotto della filtrazione della stessa acqua, sotto forma di un nuovo tipo di fertilizzante organico.

Un altro scopo che con la presente invenzione si vuole realizzare ? la produzione di un nuovo materiale autoportante di derivazione naturale che sia biodegradabile e che riguardi la trasformazione diretta dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide nella loro totalit? senza generare scarti o ricorrere all'uso di agenti leganti o ausili strutturali, e che sia tale da poter adempire in campo agronomico alla

Un altro scopo che con la presente invenzione si vuole realizzare ? un utilizzazione agronomica dei prodotti del trovato tale da eliminare le lavorazioni del terreno e le cure colturali, ridurre drasticamente i trattamenti fitosanitari e ridurre drasticamente i consumi idrici delle colture.

Un altro scopo che con la presente invenzione si vuole realizzare ? un sistema di cattura e stoccaggio della CO2 atmosferica nel suolo agricolo che sia a sua volta ecosostenibile, efficiente ed economico.

Questi scopi sono raggiunti con la presente invenzione, mediante un processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide con produzione di un fertilizzante organico e di un materiale autoportante biodegradabile e loro utilizzazione; tale processo chimico-fisico, i prodotti e la loro utilizzazione vengono descritti come segue.

Il processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide del presente trovato prevede tali reagenti: carbonato di potassio ( K2CO3 ), acido citrico, e loro soluzioni acquose. L'acqua viene riciclata e riutilizzata ad ogni ciclo. Si precisa che la produzione industriale del carbonato di potassio presenta una carbon footprint neutrale in quanto la sintesi della sua molecola a partire dall'idrossido di potassio comporta il recupero e l'incorporazione di molecole di CO2; l'acido citrico ? un composto avente una carbon footprint neutrale, rinnovabile, di origine naturale ed ecologico.

Si parte con una soluzione acquosa di carbonato di potassio avente un valore di pH noto e maggiore di 11 ( pH > 11) e in assenza di ossigeno; dapprima i rifiuti organici solidi e/o le biomasse solide possono essere triturati o non triturati a seconda delle loro caratteristiche fisiche; l'eventuale triturazione ha lo scopo di permettere alla soluzione di carbonato di potassio di permeare in tutta la matrice organica dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide. Detti rifiuti organici solidi e/o biomasse solide vengono quindi caratterizzati in base al loro tenore di umidit? ed anche a seconda del loro rapporto C/N (rapporto carbonio e azoto) in base a dati tabellari noti per ogni tipologia di biomassa oppure con dati ottenuti analiticamente da campionamenti a monte del processo; si specifica che in presenza di pi? tipologie di rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, questi vengono miscelati tra loro sino ad ottenere valori di C/N noti. Successivamente i rifiuti organici solidi e/o biomasse solide vengono immersi in tale soluzione acquosa di carbonato di potassio avente un valore di pH noto e maggiore di 11, in assenza di ossigeno, e lasciati in apposito silo/camera di reazione per un periodo che varia dai 10 ai 20 giorni, a temperatura ambiente, e se ne misura il valore di pH di tale soluzione che deve essere maggiore di 11 per tutto il tempo di trattamento. I tempi di trattamento possono variare da 10 a 20 giorni in funzione di tale temperatura ambiente; si specifica che tale temperatura ambiente ? compresa nel campo da circa 15 ?C a circa 35 ?C, assumendo che a temperature ambiente con valori decrescenti e inferiori ai 25 ?C il tempo di trattamento tende ad aumentare sino ad un massimo di 20 giorni, mentre a temperature ambiente con valori crescenti e maggiori di 25 ?C, il tempo di trattamento tende a diminuire sino ad un minimo di 10 giorni. ? ragionevole pensare di dover effettuare aggiunte di K2CO3, durante il periodo di trattamento, qualora la suddetta soluzione, all'equilibrio con le diverse tipologie di rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, abbia un valore di pH minore o uguale a 11, in modo tale da portare e mantenere detto valore di pH ad un valore maggiore di 11 per tutto il tempo di trattamento. A fine trattamento la sostanza organica raggiunge un equilibrio con detta soluzione di carbonato di potassio, acquisendo pertanto un valore di pH noto e maggiore di 11, pari al pH della soluzione alcalina stessa. Il trattamento dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide con la soluzione acquosa di carbonato di potassio avente un valore di pH noto e maggiore di 11 e in assenza di ossigeno comporta idrolisi basica parziale e/o totale e denaturazione basica parziale e/o totale delle diverse componenti organiche. I prodotti di tali idrolisi e denaturazione che per le loro ridotte dimensioni sedimentano o rimangono sospesi nella soluzione alcalina a fine del trattamento sopradescritto vengono filtrati e costituiscono quindi il filtrato organico alcalino; le strutture organiche con alto grado di polimerizzazione e aventi dimensioni maggiori, denaturate e parzialmente idrolizzate, vengono invece destinate alla produzione del materiale autoportante biodegradabile. Quindi la sostanza organica risultante e avente strutture polimeriche di dimensioni maggiori e cos? trattata possiede un valore di pH noto e maggiore di 11 e viene convogliata in un sistema di presse e stampaggio che ne prevede la pressatura e/o stampaggio sotto forma di fogli, pannelli, rotoli, vasi, panetti, blocchi o qualsiasi altra forma e volume, data l'elevata plasticit? acquisita dalla sostanza organica in seguito al trattamento con la soluzione acquosa di carbonato di potassio avente un valore di pH noto e maggiore di 11 e in assenza di ossigeno. La soluzione alcalina che rimane invece viene reintegrata con la stessa soluzione alcalina recuperata dalla sgrondatura e pressatura della sostanza organica suddetta, viene filtrata, come sopradetto ottenendo un filtrato organico alcalino, ed eventualmente corretta con ulteriore K2CO3 tanto da ristabilire un valore di pH noto e maggiore di 11 e riutilizzata in un nuovo ciclo di trattamento dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide in assenza di ossigeno come sopradescritto. Il materiale autoportante biodegradabile ottenuto dalle operazioni di pressatura e stampaggio ? alcalino, in quanto contiene nelle proprie strutture organiche anche molecole di K2CO3; detto materiale autoportante biodegradabile alcalino viene fatto essiccare a temperatura ambiente con essiccatori ad aria secca ad esempio, e l'acqua recuperata dall'essiccazione del materiale autoportante biodegradabile alcalino viene addizionata al filtrato organico alcalino avente valore di pH noto e maggiore di 11 e in assenza di ossigeno. Tale filtrato organico alcalino ? composto da una componente organica, una componente organica con potassio chelato, da carbonati organici, carbonato di potassio e tracce di bicarbonato di potassio. Ad essiccazione avvenuta il materiale autoportante biodegradabile alcalino cos? ottenuto pu? o meno, a seconda dei valori di pH che si vogliono fare acquisire al medesimo, essere immerso in una soluzione acquosa di acido citrico avente un valore di pH noto e minore di 1.8 e se ne monitora l'assorbimento di tale soluzione da parte del materiale autoportante biodegradabile alcalino in funzione del variare del valore di pH della soluzione stessa; le tempistiche di questa fase sono dell'ordine di minuti. Il nuovo valore di pH desiderato del materiale autoportante biodegradabile viene appurato seguendo il variare del pH della soluzione acquosa di acido citrico avente inizialmente un valore di pH noto e minore di 1.8, in funzione del pH iniziale nonch? gi? noto del materiale autoportante biodegradabile alcalino. Raggiunto un valore di pH desiderato il materiale autoportante biodegradabile viene tolto dalla soluzione di acido citrico e viene nuovamente sottoposto ad essiccazione mediante ad esempio essiccatori ad aria secca; si specifica che le diverse forme che il materiale autoportante biodegradabile alcalino ha acquisito, a seguito delle fasi di pressatura e stampaggio, non vengono alterate durante il contatto con la soluzione acida data l'elevata plasticit? acquisita in precedenza e che ne determina una propriet? autoportante, senza l'uso di ausili strutturali o leganti chimici. L'acqua derivata da questa seconda essiccazione del materiale autoportante biodegradabile viene recuperata e reintegrata alla soluzione di partenza di acido citrico avente un valore di pH iniziale noto e minore di 1.8, dopo che quest'ultima viene filtrata. Successivamente detta soluzione viene corretta con ulteriore acido citrico in modo da ripristinarne un valore di pH noto e minore di 1.8, e conservata in assenza di ossigeno sino ad un nuovo ciclo di trattamento di nuovo materiale autoportante biodegradabile alcalino. Dal processo di filtrazione si ottiene un filtrato organico acido che viene tenuto in assenza di ossigeno, rappresentato dai prodotti di reazione del materiale autoportante alcalino con la soluzione acida, e che contiene una componente organica, carbonati organici, citrato di potassio e molecole di acido citrico. Durante la fase di reazione del materiale autoportante biodegradabile alcalino con la soluzione di acido citrico si ha anche produzione di CO2, in quanto, detto materiale autoportante biodegradabile alcalino, ha inglobato nelle proprie strutture organiche anche molecole di K2CO3; tale CO2 viene prodotta secondo la reazione:

K2CO3 + acido citrico ? citrato di potassio CO2 + H2O ;

tale CO2 viene recuperata grazie ad un opportuna camera di reazione dotata di un sistema di aspirazione e fatta reagire con il filtrato organico alcalino (in soluzione acquosa), anch'esso contenente molecole di K2CO3, determinandone la riduzione del pH ed ottenendo bicarbonato di potassio secondo la reazione:

K2CO3 + CO2 + H2O ? 2 KHCO3 ;

il pH del filtrato organico alcalino a seguito di questa reazione ? ancora basico e, per ottenere nuovi valori di pH desiderati e tali da essere impiegati in campo agronomico a seconda delle diverse esigenze, viene addizionato con il filtrato organico acido recuperato dalla soluzione con acido citrico avente un valore di pH noto, ottenuto dopo la reazione con il materiale autoportante biodegradabile alcalino; il filtrato organico alcalino e il filtrato organico acido sopradescritti vengono quindi addizionati e fatti reagire ottenendo un chelato organico di potassio fertilizzante il cui pH sar? noto e volutamente determinato dalle percentuali di partenza dei due filtrati organico alcalino e organico acido. L'eventuale CO2 che si pu? generare durante l addizione e reazione dei due filtrati organici, a seconda del valore di pH finale che si vuole raggiungere, viene comunque riassorbita dalla componente organica con formazione di carbonati organici. L'intero processo di addizione avviene in apposita camera di reazione, e a fine reazione il precipitato organico con il pH desiderato viene recuperato (per sedimentazione, centrifugazione, filtrazione) ed essiccato, ottenendo cos? un chelato organico di potassio fertilizzante, mentre l'acqua viene recuperata e riutilizzata in un nuovo ciclo reintegrando la soluzione acquosa di carbonato di potassio di partenza avente un valore di pH noto e maggiore di 11.

I prodotti di idrolisi basica aventi basso grado di polimerizzazione derivati dal processo chimico-fisico sopradescritto vengono filtrati e caratterizzati come rapporto C/N in base ai rifiuti organici solidi e/o biomasse solide di partenza o dalle loro combinazioni percentuali. Il filtrato organico alcalino avente pH noto ? costituito da una componente organica, da una componente organica con potassio chelato, da carbonati organici, carbonato di potassio e tracce di bicarbonato di potassio ; laddove richiesto dalle possibili esigenze tecniche agronomiche per spostare il pH della soluzione circolante verso valori di pH desiderati, ad esempio per terreni o substrati di coltivazione estremamente acidi, il suddetto filtrato organico alcalino pu? essere essiccato, pellettato ed usato tal quale come chelato organico di potassio fertilizzante; oppure, per ottenere nuovi e diversi valori di pH, il suddetto filtrato organico alcalino (in soluzione acquosa) viene fatto reagire con la CO2 proveniente dalla reazione tra il materiale autoportante biodegradabile alcalino e la soluzione di acido citrico avente un valore di pH noto e minore di 1.8. Tale reazione con la CO2, oltre a recuperare la CO2 sotto forma di bicarbonato di potassio ( KHCO3 ), comporta una prima diminuzione del valore di pH della soluzione del filtrato organico alcalino, valore di pH che pu? ancora essere spostato verso valori di pH desiderati ai fini agronomici; questi valori di pH vengono quindi raggiunti addizionando al filtrato organico alcalino (che ha reagito con la CO2 ) il filtrato organico acido avente rapporto C/N e pH noti recuperato dalla soluzione di acido citrico dopo la reazione con il materiale autoportante alcalino. Tale addizione viene espletata in apposita camera di reazione e si pu? ottenere qualsiasi pH finale desiderato in relazione alle percentuali dei due filtrati organico alcalino e organico acido; l'eventuale CO2 generatasi dalla reazione di addizione dei due tipi di filtrato organici viene ad essere riassorbita con formazione di carbonati organici; il prodotto risultante dalladdizione e reazione dei due filtrati organici alcalino e acido, fino al raggiungimento del pH desiderato, viene quindi recuperato dalla soluzione acquosa mediante sedimentazione/centrifugazione/filtrazione e viene essiccato e pellettato costituendo quindi il chelato organico di potassio fertilizzante con pH e rapporto C/N noti, composto da una componente organica, una componente organica con potassio chelato, carbonati organici e tracce di KHCO3 e/o acido citrico. Tutta l'acqua invece viene recuperata ed immessa in un nuovo ciclo addizionandola alla soluzione acquosa di partenza di carbonato di potassio avente un valore di pH noto e maggiore di 11. Si precisa che laddove non occorre miscelare e far reagire i due filtrati organici alcalino ed acido , per esigenze tecniche quali spostare dei valore di pH estremi della soluzione circolante nel terreno, i due filtrati organici possono essere pellettati tal quali e separatamente come fertilizzante organico aventi valore di pH noto. In ognuno dei casi sopradescritti il chelato organico di potassio fertilizzante cos? ottenuto ? tale da essere ammesso anche in agricoltura biologica.

Il materiale autoportante biodegradabile ? costituito da strutture organiche con alto grado di polimerizzazione, denaturate e parzialmente idrolizzate ottenute a seguito del processo chimicofisico descritto in questa invenzione e pu? essere pacciamante e/o preseminato, con funzione fertilizzante, biodegradabile e avente diversi valori di rapporto C/N e pH noti. Il rapporto C/N del materiale autoportante biodegradabile ? facilmente riconducibile al rapporto C/N dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide di partenza o da combinazioni percentuali di questi nel materiale autoportante biodegradabile prodotto. Questo si presenta sotto forma di pannelli con forme e giunzioni ad incastro laterali sui bordi tali da aderire tra loro sulla superficie di terreni sufficientemente livellati, a prescindere dalla pendenza del terreno, oppure si presenta anche sotto forma di fogli, rotoli, vasi, panetti (per colture fuori suolo, semenzai), blocchi o qualsiasi altra forma, dimensione e volume. Tal quale pu? avere quindi funzione di pacciamante e fertilizzante, contenitore e fertilizzante, e substrato e fertilizzante; come pannello pu? anche essere prodotto dotato di fori, oculatamente definiti con forma conica o cilindrica con base strozzata e che si estendono per tutto lo spessore del pannello di materiale autoportante biodegradabile, in cui possono essere inseriti semi e/o bulbi di piante. Tali fori hanno perci? dimensione, numero e disposizione variabili sulla superficie del pannello di materiale autoportante biodegradabile a seconda della/e specie vegetali che si vogliono seminare e/o impiantare, cos? come possono variare anche i diversi spessori del pannello di materiale autoportante biodegradabile. Completamente realizzato con sostanze organiche naturali il materiale autoportante ? biodegradabile; entro sei mesi dalla posa sul terreno si biodegrada completamente apportando macro e micronutrienti che ne derivano dalla sua biodegradaztone, migliorando la struttura e la tessitura del terreno, e tale biodegradazione ? in parte soggetta a mineralizzazione con funzione nutritiva per le piante ma in buona parte soggetta ad umificazione, con formazione propriamente di humus con propriet? chelanti verso i cationi riducendone il dilavamento, aumentando la capacit? di scambio ed il potere tampone del terreno. Inoltre il materiale autoportante biodegradabile ? dotato di un rapporto C/N e pH desiderati e noti e quindi se ne pu? scegliere il valore o le combinazione dei valori tali da spostare il pH della soluzione circolante e/o spostare il rapporto C/N del terreno a seconda delle esigenze colturali o per massimizzare l'azotofissazione con colture dedicate come le leguminose.

L'utilizzazione del materiale autoportante biodegradabile come pacciamante o come pannello preseminato, sul terreno sufficientemente livellato e a prescindere dalla pendenza del terreno, permette di attuare una tecnica agronomica che pu? essere ciclicamente riproposta sullo stesso terreno nel tempo, secondo cui, a fine ciclo colturale o a fine biodegradazione del materiale autoportante biodegradabile per cui venga meno la propriet? pacciamante, pu? seguire una nuova posa sul terreno di nuovo materiale autoportante biodegradabile come pacciamante o pannello preseminato; da ci? si deduce come si possano eliminare costose ed impattanti lavorazioni meccaniche del terreno e le cure colturali in una sola semplice operazione di posa sul terreno; vengono eliminate le operazioni di semina e/o trapianto e concimazione; inoltre facendo riferimento al materiale autoportante biodegradabile come pannello preseminato si possono ottenere densit? d'impianto colturali elevate (al pari delle colture fuori suolo) in quanto vengono eliminate le cure colturali come il diserbo meccanico inter e intrafila e si ha una totale libert? nel disporre le piante sulla superficie del terreno; la tecnica agronomica con l'utilizzazione del materiale autoportante biodegradabile preseminato permette consociazioni di specie vegetali diverse con azioni reciproche e repellenti verso i fitoparassiti, riducendo i trattamenti fitosanitari, e permette di avere diverse colture e produzioni maggiori e diversificate sullo stesso terreno nello stesso arco temporale a dispetto di superaci di terreno molto contenute date l'elevate densit? d'impianto e/o consociazioni; permette inoltre di attuare con estrema facilit? gli avvicendamenti e le rotazioni colturali. La distribuzione sul terreno del chelato organico di potassio fertilizzante, con pH e rapporto C/N desiderati, prima della posa sullo stesso terreno del materiale autoportante biodegradabile, sia questo pacciamante o preseminato, aumenta ulteriormente l'apporto di sostanza organica, la funzione fertilizzante, la determinazione del valore del rapporto C/N finale nel terreno ed eventualmente l'azione correttiva del pH della soluzione circolante laddove occorre. L'utilizzazione del materiale autoportante biodegradabile e/o del chelato organico di potassio fertilizzante, secondo i diversi valori di rapporto C/N scelti, permette nel tempo, e secondo opportune rotazioni colturali delle varie specie vegetali, di massimizzare il naturale processo dell'azotofissazione; inoltre la stratificazione ciclica-colturale del materiale autoportante biodegradabile permette nel tempo di aumentare la potenza del terreno (profondit?). Le diverse varianti come rapporto C/N del materiale autoportante biodegradabile e/o del chelato organico di potassio fertilizzante possono far prevalere nella biodegradazione i fenomeni di umificazione o di mineralizzazione a seconda delle esigenze colturali desiderate. La suddetta tecnica agronomica pu? essere attuata a prescindere dalle condizioni pedoclimatiche, risolvendo il problema dell'impraticabilit? dei terreni come ad esempio dopo un forte temporale e permettendo quindi impianti colturali nelle tempistiche volute. Con tale tecnica agronomica viene inoltre tutelato fisicamente il suolo dai fenomeni di erosione o compattamento, insieme alla tutela e rigenerazione della fertilit?, a elevati risparmi idrici e alla creazione di habitat ideali per microrganismi, insetti o animali utili (es. lombrichi). La suddetta tecnica agronomica mediante l'utilizzo del materiale autoportante biodegradabile come sopradescritto presenta un'estrema facilit? di realizzazione e pu? essere attuata con metodo di agricoltura biologica.

L'utilizzazione agronomica del chelato organico di potassio fertilizzante e del materiale autoportante biodegradabile secondo tale tecnica agronomica si connette funzionalmente in un nuovo sistema di cattura e stoccaggio di CO2 nel suolo con notevoli efficienze tecniche, economiche ed ambientali. I due prodotti, materiale autoportante biodegradabile e chelato organico di potassio fertilizzante, sono di fatto un accumulo di carbonio atmosferico come CO2 assorbita dalle piante dall'atmosfera, e da esse l'ottenimento di rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, mentre l'impronta di CO2 dei reagenti e del processo di trasformazione per la produzione dei suddetti prodotti ? rispettivamente nulla e minima. La decomposizione biologica nel terreno dei due suddetti prodotti avviene anche con fenomeni di mineralizzazione con rilascio di CO2 che, mediante la fotosintesi, viene prontamente assorbita dalle piante in coltura, in quanto tali fenomeni di mineralizzazione accompagnano temporalmente la crescita delle piante. Le stesse piante in coltura assorbono anche ulteriore CO2 atmosferica e, a fine ciclo colturale e loro raccolta, oltre a fornire cibo, forniscono anche biomasse residuali impiegabili in un nuovo processo chimico-fisico di trattamento e trasformazione descritto nella presente invenzione. La decomposizione biologica del materiale autoportante biodegradabile e del chelato organico di potassio fertilizzante comporta anche fenomeni di umificazione con accumulo di carbonio in forma stabile nel terreno sotto forma di humus. Si pu? anche volutamente indirizzare la degradazione biologica dei due suddetti prodotti verso la mineralizzazione o verso l'umificazione o stabilire il prevalere di un fenomeno sull'altro semplicemente scegliendo il materiale autoportante biodegradabile e/o il chelato organico di potassio fertilizzante con opportuno e desiderato rapporto C/N. Considerando una durata media del materiale autoportante biodegradabile di circa sei mesi e seguendo a fine coltura e/o a fine propriet? pacciamante del materiale autoportante biodegradabile con una nuova posa e stratificazione di un nuovo materiale autoportante biodegradabile su quello precedente, si pu? facilmente stimare un notevole stoccaggio d? carbonio in forma stabile nel terreno come humus, e quindi stoccaggio di CO2 atmosferica per intercessione delle piante che l'hanno immagazzinata e da esse l'ottenimento di biomasse solide e/o rifiuti organici solidi di qualsiasi genere che vengono trasformati in nuovo chelato organico di potassio fertilizzante e in nuovo materiale autoportante biodegradabile.

Esempi di realizzazione

In definitiva il processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide con produzione di un fertilizzante organico e di un materiale autoportante biodegradabile e loro utilizzazione, descritto nel presente trovato, ha il vantaggio di essere adattabile per ogni esigenza agronomica, in quanto i prodotti suddetti sono tali da soddisfare tutte le possibili e variabili esigenze di C/N e pH delle diverse colture in rapporto a tutte le possibili tipologie di terreni o substrati di coltivazione destinatari di tali colture.

Esempio 1

Si suppone di dover trattare dei residui agricoli e nel caso specifico dell'esempio detti residui siano rappresentati da paglia di frumento.

Si effettua la caratterizzazione fisica della biomassa. Non occorre effettuare la triturazione della biomassa, nel caso specifico dell'esempio con paglia di frumento, in quanto tale biomassa ? tale da permettere alla soluzione di carbonato di potassio di permeare all'interno della matrice organica stessa.

Si effettua la caratterizzazione del tenore di umidit? e del rapporto C/N, in base a dati tabellari noti per ogni tipologia di biomassa oppure con dati ottenuti analiticamente da campionamenti a monte del processo. Nel caso specifico e ai fini esplicativi dell'esempio, per la paglia di frumento detto valore ? ipoteticamente C/N = 80.

Tale valore C/N = 80 suggerisce di essere vantaggioso per la coltura di leguminose, si tender? quindi a far acquisire ai prodotti del processo, utili per tale coltura, i valori di pH ottimali considerando anche le tipologie dei terreni destinatari di tale coltura, intesi tali terreni neutri, acidi o terreni alcalini. Nel caso specifico dell'esempio si ? prefissato secondo quanto detto di raggiungere un valore di pH = 6.2 dei due prodotti fertilizzante organico e materiale autoportante biodegradabile. Segue quindi il trattamento di detta paglia di frumento mediante immersione in soluzione acquosa di rbonato di potassio avente pH = 11.6 (valore ai fini di esempio plicativo) con temperatura ambiente pari a 23 ?C (valore ai fini di empio esplicativo) quindi per un periodo di 16 giorni, ed in silo meticamente chiuso tale da garantire assenza di ossigeno; recupero della biomassa, a seguito del trattamento, avente raggiunto 'equilibrio con detta soluzione un valore di pH = 11.3 (valore ai fini esempio esplicativo) e successiva pressatura e stampaggio sotto di pannelli di materiale autoportante alcalino dotati di fori per l'alloggiamento dei semi della coltura prescelta ed siccazione di detti pannelli; filtrazione della soluzione alcalina con recupero del filtrato organico alcalino; trattamento dei pannelli con la soluzione di acido citrico avente pH = 1.7 (valore ai fini di esempio tale da abbassare il pH dei pannelli dal valore 11.3 al valore prefissato 6.2; recupero della CO2 generatasi nella fase ecedente e reazione con il filtrato organico alcalino tale da bassarne il pH da un valore di 11.3 ad un valore di 8.7 (valore ai fini esempio esplicativo); filtrazione della soluzione acida con recupero filtrato organico acido; addizione e reazione del filtrato organico al filtrato organico alcalino nelle proporzioni tali da abbassarne il pH da un valore di 8.7 ad un valore prefissato di 6.2; essiccazione pannelli di materiale autoportante biodegradabile, predisposti presemina e aventi pH noto e vantaggioso per il tipo di coltura ed il tipo di terreno su cui attuare la coltura stessa; essiccazione del dotto della suddetta reazione ed addizione dei due filtrati organici acido e alcalino e pellettizzazione come fertilizzante organico avente pH noto e vantaggioso per il tipo di coltura ed il tipo di terreno su cui attuare la coltura stessa. L'utilizzazione agronomica dei due prodotti, fertilizzante organico e materiale autoportante biodegradabile, associati tra loro apporta sostanza organica, in questo specifico esempio, avente C/N = 80, incidendo come tale sul rapporto C/N complessivo del terreno di riferimento, e, nello specifico del caso, determinando un momentaneo sequestro microbiologico dell'azoto nel suolo e quindi stimolando e massimizzando il naturale processo di azotofissazione da parte dei batteri simbionti delle colture di leguminose in questione. L'utilizzazione agronomica dei due prodotti apporta sostanza organica, in questo specifico esempio, avente pH = 6.2, incidendo come tale sul pH complessivo della soluzione circolante del terreno di riferimento, che, nello specifico dell' esempio, si ipotizzi abbia un valore di pH 7.4 (valore ai fini di esempio esplicativo) e che quindi abbassi tale valore di pH della soluzione circolante in un intervallo di pH compreso tra 6.5 e 7.0, essendo questo valore ottimale per la coltura in questione.

Esempio 2

Si suppone di dover trattare dei rifiuti organici provenienti da mercati ortofrutticoli, forsu e sfalci di prato.

Si effettua la caratterizzazione fisica della biomassa. Occorre effettuare la triturazione della biomassa, nel caso specifico dell'esempio per i rifiuti provenienti da mercati ortofrutticoli e per la forsu, in modo da permettere alla soluzione di carbonato di potassio di permeare all'interno della matrice organica stessa.

Si effettua la caratterizzazione del tenore di umidit? e del rapporto C/N, in base a dati tabellari noti per ogni tipologia di biomassa oppure con dati ottenuti analiticamente da campionamenti a monte del processo. Nel caso specifico e ai fini esplicativi dell'esempio, si considera il valore medio ponderato alle proporzioni quantitative delle tipologie di biomassa e detto valore ? ipoteticamente C/N = 27.

Tale valore C/N = 27 suggerisce di essere vantaggioso per colture orticole come ad esempio solanacee, brassicacee o cucurbitacee (e molte altre famiglie vegetali), si tender? quindi a far acquisire ai prodotti del processo, utili per tali colture, i valori di pH ottimali considerando anche le tipologie dei terreni destinatari di tali colture, intesi tali terreni neutri, acidi o terreni alcalini. Nel caso specifico dell'esempio si ? prefissato secondo quanto detto di raggiungere un pH = 7.3 dei due prodotti fertilizzante organico e materiale autoportante biodegradabile. Segue quindi il trattamento di dette biomasse miscelate tra loro mediante immersione in soluzione acquosa di carbonato di potassio avente pH = 11.8 (valore ai fini di esempio esplicativo) con temperatura ambiente pari a 25 ?C (valore ai fini di esempio esplicativo) quindi per un periodo di 15 giorni, ed in silo ermeticamente chiuso tale da garantire assenza di ossigeno; recupero della biomassa, a seguito del trattamento, avente raggiunto all'equilibrio con detta soluzione un valore di pH = 11.5 (valore ai fini di esempio esplicativo) e successiva pressatura e stampaggio sotto forma di pannelli di materiale autoportante alcalino dotati di fori adattati per l'alloggiamento dei semi della coltura prescelta ed essiccazione di detti pannelli; filtrazione della soluzione alcalina con recupero del filtrato organico alcalino; trattamento dei pannelli con la soluzione di acido citrico avente pH = 1.6 (valore ai fini di esempio esplicativo) tale da abbassare il pH dei pannelli dal valore 11.5 al valore prefissato 7.3; recupero della CO2 generatasi nella fase precedente e reazione con il filtrato organico alcalino tale da abbassarne il pH da un valore di 11.5 ad un valore di 8.5 (valore ai fini di esempio esplicativo); filtrazione delia soluzione acida con recupero del filtrato organico acido; addizione e reazione del filtrato organico acido al filtrato organico alcalino nelle proporzioni tali da abbassarne il pH da un valore di 8.5 ad un valore prefissato di 7.3; essiccazione dei pannelli di materiale autoportante biodegradabile, predisposti alla presemina e aventi pH noto e vantaggioso per il tipo di coltura ed il tipo di terreno su cui attuare la coltura stessa; essiccazione del prodoto della suddetta reazione ed addizione dei due filtrati organici acido e alcalino e pellettizzazione come fertilizzante organico avente pH noto e vantaggioso per il tipo di coltura ed il tipo di terreno su cui attuare la coltura stessa. L'utilizzazione agronomica dei due prodotti, fertilizzante organico e materiale autoportante biodegradabile, associati tra loro apporta sostanza organica, in questo specifico esempio, avente C/N = 27, incidendo come tale sul rapporto C/N complessivo del terreno di riferimento, e, nello specifico del caso, determinando una naturale disponibilit? organica di azoto nel suolo. L'utilizzazione agronomica dei due prodotti apporta sostanza organica, in questo specifico esempio, avente pH = 7.3, incidendo come tale sul pH complessivo della soluzione circolante del terreno di riferimento, che, nello specifico dell'esempio, si ipotizzi abbia un valore di pH 6.0 (valore ai fini di esempio esplicativo) e che quindi alzi tale valore di pH delia soluzione circolante in un intervallo di pH compreso tra 6.4 e 7.0, essendo questo valore ottimale per la coltura in questione.

Negli esempi di realizzazione sopradescritti determinate caratteristiche possono essere intercambiate con altre caratteristiche presenti in altri esempi di realizzazione, comunque, tutte caratteristiche rientranti nell'ambito del concetto inventivo del trovato.

Oltre a risolvere le problematiche esposte nella descrizione, il presente trovato propone i seguenti vantaggi:

? utilizzo diretto dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide utilizzo di reagenti sicuri per la salute umana e per l'ambiente utilizzo di reagenti la cui produzione non contribuisce ad aumentare le concentrazioni di anidride carbonica nell'atmosfera

utilizzo di reagenti tali da poter trattare le tipologie "solide" di biomasse o rifiuti organici assicurandone nel contempo la sanificazione e l'assenza di fitotossicit? nei prodotti

processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide a zero emissioni di CO2

completo recupero dell'acqua ad ogni ciclo del processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide

processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide avente basse temperature operative pari alla temperatura ambiente (25 ?C)

processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide senza emissioni odorigene

impianto per il processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide strutturalmente semplice ed economico

assenza di composti chimici di sintesi, colle, leganti o ausili strutturali nel materiale autoportante biodegradabile

? estrema adattabilit? dei due prodotti, fertilizzante organico e materiale autoportante biodegradabile, in campo agronomico per qualsiasi coltura e per qualsiasi tipologia di terreno

? elevate densit? d'impianto colturale e massime rese delle produzioni agricole anche con metodo di agricoltura biologica ? facili realizzazioni di consociazioni vegetali e avvicendamenti colturali

? minimi interventi agronomici irrigui e fitosanitari

? assenza di lavorazioni meccaniche dei terreni agricoli e delle cure meccaniche colturali con notevoli risparmi economici ? rigenerazione della fertilit? dei suoli agricoli favorendo la creazione di habitat per microrganismi, insetti ed animali utili ? notevole apporto di sostanza organica nei suoli agricoli con accumulo di carbonio sotto forma di humus

? aumento della potenza dei terreni agricoli

? massimizzazione del naturale processo di azotofissazione nel suolo agricolo

? creazione di aree agricole ad alto valore naturale

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide caratterizzato dal fatto che le fasi del processo chimico-fisico in ordine di esecuzione sono:

a) denaturazione e idrolisi basica in soluzione acquosa dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide;

b) pressatura dei prodotti della fase a) aventi alto grado di polimerizzazione, e successiva essiccazione con produzione di un materiale autoportante biodegradabile alcalino;

c) filtrazione dei prodotti della fase a) aventi basso grado di polimerizzazione, con recupero di un filtrato organico alcalino ed eventuale essiccazione;

d) riduzione del valore di pH del materiale autoportante biodegradabile alcalino, mediante immersione in soluzione acquosa acida, e successiva essiccazione;

e) riduzione del valore di pH del filtrato organico alcalino in soluzione acquosa con l'anidride carbonica prodotta nella fase d);

f) filtrazione dei prodotti di reazione della fase d), con recupero di un filtrato organico acido;

g) reazione in soluzione acquosa del filtrato organico alcalino con il filtrato organico acido, filtrazione ed essiccazione.

2, Processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette fasi a) b) c) possono in alternativa non essere seguite dalle fasi d) e) f) g).

3. Processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, secondo le rivendicazioni 1, 2, caratterizzato dal fatto che detta fase a) prevede per la denaturazione e idrolisi basica ? utilizzo di carbonato di potassio in soluzione acquosa avente valore di pH maggiore di 11 e in assenza di ossigeno per un intervallo di tempo dai 10 ai 20 giorni a temperatura ambiente compresa nel campo da circa 15 ?C a circa 35 ?C.

4. Processo chimico-fisico per il trattamento e la trasformazione dei rifiuti organici solidi e/o biomasse solide, secondo le rivendicazioni 1, 2, caratterizzato dal fatto che detta fase d) prevede per la riduzione del valore di pH l'utilizzo di acido citrico in soluzione acquosa avente valore di pH minore di 1.8.

5. Fertilizzante organico, ottenibile secondo il processo delle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, costituito dai prodotti di idrolisi e denaturazione aventi basso grado di polimerizzazione e caratterizzato dal fatto di essere un chelato organico di potassio con diversi valori di pH noti e diversi valori d? rapporto C/N noti, composto da una componente organica, da una componente organica con potassio chelato, da carbonati organici e da tracce di carbonato di potassio e/o bicarbonato di potassio e/o acido citrico.

6. Materiale autoportante biodegradabile, ottenibile secondo il processo delle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, costituito da strutture organiche denaturate e idrolizzate aventi alto grado di polimerizzazione e caratterizzato da diversi valori di pH noti e diversi valori di rapporto C/N noti.

7. Materiale autoportante biodegradabile, ottenibile secondo il processo delle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, e secondo la rivendicazione 6, adattato per la semina, pacciamatura e fertilizzazione.

8. Materiale autoportante biodegradabile, ottenibile secondo il processo delle rivendicazioni 1, 2, 3, 4, e secondo la rivendicazione 6, adattato per la pacciamatura e fertilizzazione.

9. Utilizzazione agronomica, secondo le rivendicazioni 5, 6, 7, 8, del materiale autoportante biodegradabile, in associazione o meno con il fertilizzante organico, mediante posa sulla superficie dei suolo agricolo.

10. Utilizzazione agronomica, secondo le rivendicazioni 5, 6, del materiale autoportante biodegradabile, in associazione o meno con il fertilizzante organico, come substrato di coltivazione per colture fuori suolo.