ITCH20100008A1 - Compostatore a celle in batteria, informatizzato, con possibilità di strutturazione silvo-integrata e/o di inserimento in un sistema a serra - Google Patents

Description

MODULO DI DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal (itolo composta tote a celie in bateria, informatizzato, con possibilità di struttorazione c/a in un sistema a serra

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dì applicazione: produzione di compost di tutte le tipologie, compreso - ma non limitandosi a - rammendante compostato, in ambiente aerobico o anaerobico, con eventuale produzione di gas da fermentazione di biomasse, anche per smaltimento di RSU biodegradabili, rifiuti industriali biodegradabili, rifiuti agrari o dì altra origine se biodegradabili.

Stato dell'Arte: Attualmente il compostaggio a livello industriale prevede poche varianti. Generalmente la produzione attraverso fermentazione aerobica avviene in capannoni chiusi , per i quali dei sistemi di pompe aspiranti limitano la dispersione di esalazioni maleodoranti nelle zone circostanti. Raramente gli impianti sono dotati di sistemi extmder per la miscelazione del materiale da com postare prima dell’accumulo su piani dotati di sistemi di scolo per le acque percolate. In tali sistemi l'ossigenazione e il mescolamento del compost avviene generalmente grazie a mezzi meccanici come ruspe, pale, trattori ecc.

Problema tecnico: Π brevetto propone un sistema che permette di: {1} Ridurre le esalazioni maleodoranti: i sistemi di pompe aspiranti sono costosi e non sempre efficaci, (2) Migliorare il sistema di raccolta delle acque di refluo, rendendolo più sicuro. Basta una fessura nei sistema di scolo attuale perché una quantità potenzialmente alta di acque di percolato si disperda nell'ambiente. Le fessure possono passare inosservate poiché i sistemi di scolo attuali sono spesso al di sotto di grandi quantità di materiale in fermentazione. (3) Aumentare il controllo del processo di fermentazione. (4) Permettere la produzione contemporanea di diverse tipologie di compost. Accado a volte che l'architettura degli impianti non consenta la coproduzione di tipi diversi di compost o diversi tipi di fermentazione. (5) Ottimizzare il sistema di miscelazione ed creazione del materiale soprattutto durante la fase di fermentazione aerobica principale (problema in relazione con il suddetti punto 3) permettendo anche l'ottenimento di un prodotto finale in tempi ottimali oppure permettendo di (6) liberare velocemente ì gas prodotti dalla fermentazione anaerobica.

Soluzioni del problema tecnico; Il processo di compostaggio proposto si svolge all'interno di celle con volume minimo di almeno un metro cubi) (per garantire la massa minima di materiale necessaria affinché la fermantazione aumenti la temperatura) e/o dotate di un sistema di riscaldamento (resistenze elettriche, immissione di aria calda o vapore, serpentine ad acqua calda o altro), chìudibili ermeticamente e automaticamente. Ogni cella è sospesa ad un'asse che ne permette la rotazione: tale rotazione permette di girare il materiale contenuto al suo interno, arcandolo (per la fermentazione aerobica) e miscelandolo, accelerando così i tempi di produzione e migliorando la qualità del prodotto finale, oppure liberando i gas prodotti dalla fermentazione anaerobica. Più celle sono sospese allo stesso asse, costituendo una batteria di celle, la cui rotazione può essere azionata manualmente o meccanicamente, su ordine del sistema informatico dì controllo centrale o per iniziativa del personale. Una o più batterie di celle opportunamente coordinate, collegate a un attuatole dì movimento che ne permette la rotazione, a un sistema di immissione del materiale da compostare e di ritiro del materiale compostalo, e a un sistema di controllo informatizzato del processo produttivo (dotato eventualmente di sensori), costituiscono il compostatore a celle in batteria informatizzato. Tale sistema è innovativo rispetto a quattro punti: (1) riduce considerevolmente le esalazioni maleodoranti; (2) permette un maggior controllo della qualità del prodotto finale; (3) permette la possibilità dì produzione contemporanea di diverse tipologie dì compost; (4) riduce il rise Ilio di contaminazione del compost. In dettaglio: (1) Il sistema a celle comporta una riduzione delle esalazioni maleodoranti perché prevede una chiusura ermetica delle celle, perche è possibile applicare al coperchio delle celle un filtro che permetta il ricambio d'aria ma non lasci che le esalazioni si disperdano nell'ambiente (per le celle a fermentazione aerobica che devono restare sempre chiuse ermeticamente è previsto un sistema di immissione d’aria attraverso condutture col lega te a compressori); perché la divisione in celle permete una differenziazione dell'apertura e chiusura delle stesse, con conseguente minore quantità di gas maleodoranti dispersi per metro cubo d'aria e per ora. Le esalazioni sono ulteriormente ridotte, nella struturazione in serra,, dalla presenza di piante selezionate per le loro alta capacità di assorbimento di sostanze volatili e/o di alta emissione di sostanze aromatiche, mentre per la strutturazione sii vo- integrata gli stessi conceti sono da affiancare a una scelta accurata di un giusto rapporto tra la superficie dell 'impianto, numero e densità delle piante e barriere naturali, (2) 11 controllo totale del processo di produzione è dovuto a: (a) possibile presenza di sensori (di umidità, temperatura, acidità, massa ecc.) in ogni cella; (b) il sistema dì rotazione delle celle che ossigena accuratamente e omogeneizza il contenuto (importante per la fermentazione aerobica); (c) la presenza di bracci all'interno delle celle che coaudiuvano la miscelazione del materiale contenuto; (d) un sistema di sensori collegati ad un sistema informatico che controlla le condizioni ambientali rilevanti per il processo di compostaggio (umidità, temperatura, massa, acidità ecc.) e ristabilisce le condizioni ideali per lo svolgimento del processo di fermentazione, aumentando ad esempio la temperatura, l'umidità, bilanciando le tipologie di materiale immesso in ogni cella, aggiungendo enzimi,., (3) La divisione del materiale da fermentare in celle separate comporta la produzione contemporanea di compost diversi (bassa, e alta qualità, compost grigio e biogas,,,) in uno stesso stabilimento, (4) Il pericolo di contaminazione del compost è ridotto alle soie celle in cui, accidentalmente, venga inserito materiale nocivo, tossico, o comunque incompatibile con il processo di fermentazione o con il prodotto finale.

Elenco Figure: Figura n<c>I ; Esempio di cella in sezione

Figura n<B>2 : Schema esemplificativo di batteria a tre celle Descrizione di una o più forme di attuazione: Le forme di attuazione applicabili alla macchina sono molteplici, e dipendono dal luogo dì installazione dell'impianto e dal tipo di risultato che sì vuote ottenere, mantenendo intatto il princìpio della fermenta adone in celle separate unite in batteria,

Descrizione dei disegni; Nel disegno numero 1 è visibile un esempio di cella in sezione dotata di coperchio (1), filtro a carboni attivi per ridurre le emissioni maleodoranti (2), la guarnizione tra coperchio (1) e fusto {5} della cella, un sistema di apertura meccanizzato della cella (4) da collegare al computer centrale, dei bracci interni (6) per coadiuvare la miscelazione e Creazione del materiale, una grata (7) per dividere le acque reflue, il foro (8) per lo scarico delle acque reflue, che sarà dotato di una valvola. Nel disegno numero 2 è rappresentata in maniera molto schematica (senza contesto: mancano i supporti, Π sistema di carico scarico della cella, le cabla ture verso il sistema centrale ecc. ) una batteria a tre celle per la quale è visibile Fattuatore di movimento (9) collegato all'asse di rotazione (10) che trapassa le tre celle, i coperchi (11) aperti in attesa dell'immissione dall’alto di materiale, le tubature per lo scarico delle acque reflue che in questo caso sono raccolte in un serbatoio a tenuta stagna (13),

Applicazione industriale: Le forme di attuazione applicabili alla macchina sono molteplici, e dipendono dal luogo di installazione deirimpianto e dal tipo di risultato che si vuole ottenere, mantenendo intatto il princìpio della fermentazione in celle separate unite in bateria.

Funzionamento: Esempio 1: in un capannone vengono installate dodici batterie, composte da dieci celle ognuna, disposte su una griglia di quattro file orizzontali parallele tra loro, e tre verticali sfasate, per permetere ad una carrucola di raggiungere tutte le celle dall'alto, mentre un nastro trasportatore raccoglie in basso il compost finito. Ogni cella ha una capacità di cinque metri cubi, por una capacità di ricezione totale del sistema di 600 metri cubi. Le celle, ermeticamente chiuse una volta riempite, sono sospese - all'altezza del proprio baricentro - ad un'asse che ne permette la rotazione. La rotazione è azionata da un motore eletrico su ordine del sistema informatico centrale. L'impianto è dotato, sul tetto, di pannelli fotovoltaici che ne garantiscono un basso impatto ambientale. Ogni cella è costituita da un fusto cilindrico, dotato di un foro sul fondo per l'espulsione delle acque di refluo; una guarnizione che permette la chiusura ermetica del fusto quando il coperchio; un cilindro per l'apertura e la chiusura azionato da! sistema informatico centrale; una valvola posta sul foro nel fondo che impedisce Li ritorno dei liquidi nella cella.

AU'intemo di ogni cella si trovano dei bracci, sporgenti solo all'interno dei fusto; un termometro e un igrometro, cablati con il sistema dì controllo centrale; una rete sul fondo che divide i solidi dai liquidi. Le valvole sul fondo delle celle sono collegate ad una tubatura che convoglia le acque di percolato. Facenti parte del processo produttivo, ma non del composta ture, vi sono: un centro dì stoccaggio del materiale da compostare; un trituratore e un friziona tore per il pretrattamento; una pesa; un posto d'imballaggio del compost pronto. Tutte le celle sono collegate al sistema informatico centrale, che registra e elabora le seguenti informazioni: quantità, data, tipo di materiale, numero cella e ora d’immissione; ora di apertura e chiusura dei coperchi; inizio e termine delle rotazioni; variazioni di temperatura e umidità; ora, data, quantità, numero cella materiale estratto. Analizzando tali informazioni il computer indica la necessità dì variazioni ambientali, fa ruotare il compost, area le celle aprendole, invia altri consigli, messaggi di attenzione o dì allarme agli operatori. Esempio 2: Lo stesso sistema, silvo-integrato, utilizza la biofitodepurazione per la gestione delle acque reflue; le batterie circondate da una barriera verde costituita da piante sempreverdi e con alta capacità di assorbimento degli odori o di produzione di essenze, garantisce un minor impatto ambientale. Esistono inoltre molte fonti dì materiale verde da compostare all'interno del bosco (ad es, i rovi e le piante infestanti) e, poiché il bosco è un luogo di cultura naturale per agenti biologici che presiedono alla fermentazione, è possibile usarlo come fonte di microfauna da immettere nelle celle, fondando i prelievi sul principio di non alterazione dell'ecosistema. Esempio 3: un sistema come da esempio 2 miniaturizzato in serra permette di avere una temperatura ideale.

Vantaggi: Questo nuovo sistema di produzione del compost comporta cinque vantaggi maggiori rispetto alle maniere attuali di produzione del compost: (1) necessita di superfici minori per la produzione del compost; (2) comporta un minore impatto ambientale perché (a) riduce le esalazioni maleodoranti; (b) migliora il sistema di raccolta delle acque di percolato; (c) richiede un rapporto minore (rispetto agli impianti industriali attuali) tra energia utilizzata per la produzione e la quantità finale di prodotto. (3) Comporta un miglioramento del processo di produzione (nonché del prodotto finale) grazie alla creazione di un ambiente ideale. (4) Comporta la possibilità di produrrò contemporaneamente tutti i tipi di compost nonché di gas, (5) Riduce il rischio di contaminazione del compost dovuto a introduzione accidentale di materiale chimici, nocivi, inquinanti o comunque incompatibili per il prodotto finale o per il processo di compostaggio.

Varianti: Le varianti possibili al brevetto sono relative a: (1) forma, materiale e funzione delie celle; (2) l'applicazione dei sensori alle celle; (3) la tipologia di compost {e/o gas) da produrre; (4) il sistema di inserimento di materiale all 'interno delle celle e di scarico delle celle; (5) il riutilizzo deile acque di percolato per aumentare il livello di umidità o la carica batterica. Per quanto riguarda (1), le celle possono essere costituite di vari tipi di materiale, a seconda del tipo di compost da produrre, del sito {e quindi anche delle condizioni climatiche), delle necessità dì produzione, delle scelte sul prodotto finale. L<’>uso del legno, ad esempio, è accettabile in quanto ottimo terreno di coltura dei batteri per la fermentazione. Il materiale che costituisce le celle dev'essere non inquinante, non tossico, stabile alle intemperie e ai raggi UV (per gli impianti esterni o silvo-integrati), non reagente negativamente con il processo di compostaggio né con le materie ivi contenute. Per quanto riguarda (2), esso varia considerevolmente sia per quanto riguarda l'investimento nell'impianto, sia per quanto riguarda il punto (3), che dipende anche ma non solo dal tipo di materiale da compostare, ed è prioritario rispetto ai punti (1 ) e (2). Per la produzione dì biogas, occorre creare un sistema di raccolta gas tra le celle. Il sistema meccanizzato per l'immissione di materiale nelle celle e restrazione del prodotto finito o semifermentato da queste, dipende dal tipo di materiale da immettere (solido, liquido, caratteristiche fisice ecc.) e da estrarre. SI possono ipotizzare l'uso di carrucole (sia per il materiale sia per inserire le celle direttamente su supporti), l'uso di nastri trasportatori mobili, e altre soluzioni tecniche relative al luogo, ai costi, alle tecnologie a disposizione e all'ampiezza dell'impianto e delle celle (ad es. mezzi di trasporto su mote, sistema di binari e carrelli, uso di una mini-gru o di manodopera ecc.).

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI (Vanno descritte sempre da inizio pagina: devono indicare brevemente ma con chiarezza le partì essenziali e nuove del trovato. Ogni rivendicazione deve riferirsi ad una sola di tali partì*Devono essere fatte "A cascata" cioè dalla più importante alla meno importante) 1) Sistema per celle caratterizzata dal fatto che il materiale da fermentare o compostare è diviso in celle separate, chiudibili ermeticamente, dotate eventualmente di un filtro dell'aria per ridurre la fuoriuscita di esalazioni maleod oranti, dotate se necessario di una valvola per la fuoriuscita di gas, dotate eventualmente di sensori o strumentazione per il controllo di peso, umidità, acidità, pressione, composizione chimica e/o temperatura, dotate eventualmente di una rete interna che permetta di dividere materiali solidi da liquidi, dotate se necessario di bracci interni che permettono il frizìonamento e il miscelamento del materiale, e dotate di un foro sul fondo con valvola per l'espulsione definitiva delle acque reflue.
2. 2) Sistema per batteria di celle come alla rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che le celle sono unite in batterie che hanno in comune un'asse per la rotazione delle celle, un sistema meccanizzato di carico/ scarico del contenuto delle celle, un sistema di raccolta delle acque reflue, ed eventualmente un sistema d'immissione di aria nuova nelle celle e uno di convoglio dei gas prodotti da fermentazione anaerobìca.
3. 3) Sistema di informatizzazione del sistema come alle rivendicazioni precedenti tramite sensori e hardware per ogni cellula e/o per ogni batterla. Tale sistema è cablato con un computer opportunamente programmato il quale supervisiona il controllo delle caratteristiche ambientali e chimico-fisiche all'interno delle celle, supervisiona la rotazione delle celle, supervisiona il processo di fermentazione e di maturazione, ed eventualmente dell'apertura e della chiusura e/o del carico e dello scarico delie celle.