ITCT20110002A1 - Compostiera domestica anaerobica da cucina - Google Patents

Description

Descrizione "Compostiera domestica anaerobica da cucina"

Campo tecnico dell'invenzione

L'invenzione si colloca nell'ambito della raccolta differenziata, ed in particolare nel compostaggio domestico. Il dispositivo che sì intende brevettare si colloca nell'ambito del trattamento del rifiuto organico prodotto in ambiente domestico. Detto rifiuto, dopo essere stato di tritato quanto più finemente possibile ed essere stato compattato al fine di ridurre al minimo il volume occupato, verrà immagazzinato all'interno di un apposito contenitore all'interno del quale resterà per un tempo di quattro settimane, dopo tale periodo bidone verrà conferito ad una ditta di compostaggio la quale sì occuperà di migliorare la qualità del compost prodotto.

Stato dell'arte ed eventuali citazioni

Uno dei più grossi problemi riguardanti il trattamento della frazione organica del rifiuto à ̈ individuato nel difficile inserimento in un contesto metropolitano. Oggi i più moderni sistemi di compostaggio domestico prevedono l'uso di fermentazione di tipo aerobica. Tali sistemi necessitano per questo di compostiere che devono essere posti in ambienti esterni ai luogo domestico per garantire la salubrità dell'area interna dell'appartamento. Inoltre la compostiera aerobica necessita un continuo rivoltamento del compost affinché questo si decomponga in maniera veloce. Su queste compostiere à ̈ sconsigliato introdurre alimenti come carne, uova o pesce, perché producono, a causa della decomposizione, un cattivo odore accompagnato dalla prolificazione di insetti. Lo stato della tecnica per compostiere anerobiche oggi à ̈ rappresentato dal biocompostatore domestico, un bidone in materiale plastico, dotato dì un coperchio e un doppio fondo con griglia per separare la parte liquida da quella solida, il bidone à ̈ dotato di un rubinetto che consente la raccolta del percolato. L'introduzione della frazione organica del rifiuto domestico non à ̈ cosi semplice, infatti questo devono essere spezzettati manualmente in pezzi molto piccoli per consentire una buona compattazione, la compattazione à ̈ fondamentale per evitare che rimanga aria all'interno dei compost, visto che la fermentazione può avvenire solo in condizioni anaerobiche. La fermentazione avviene grazie all'uso di enzimi, questi vengono aggiunti ogni volta che viene introdotto del materiale nel bidone. Per consentire una buona fermentazione il compost deve essere mischiato agli enzimi e questo avviene solo con un'azione di tipo manuale, entrando direttamente in contatto con il rifiuto organico. Il miscuglio deve infine essere pressato, questo avviene in maniera non del tutto automatica, ma bisogna inventarsi di volta in volta metodi di compressione. Generalmente si usa mettere un sacchetto che copre gli scarti che fuoriesce dal coperchio per limitare a quantità d’aria nel bidone. Questa operazione va ripetuta quotidianamente sino a quando il bidone à ̈ pieno, il tempo di maturazione del compost mantenuto in queste condizioni à ̈ di circa dieci giorni dopo tale periodo per essere utilizzato il compost deve prima essere conservato per altri 7 scavata a terra senza dimenticarla dì proteggerla con un telo impermeabile nei caso in cui ci sia ii rischio di pioggia. E' inevitabile che per attuare tutta questa procedura, si ha la necessita dì avere a disposizione spazi esterni. Diventa di difficile attuazione se tale procedura venga fatta in aree di tipo metropolitano, dove gli spazi abitativi non prevedono aree esterne, come giardini e spazi verdi, t condomini ad esempio sono esclusi del procedimento visto che di norma gli appartamenti non sono provvisti tutti dì spazi esterni tali da consentire questo tipo di operazioni. In più il meccanismo complesso dì funzionamento del sistema rende la sua diffusione limitata, non tutti sono disposti, per motivo di tempo o di scelta a spezzettare gli scarti di cibo delle proprie tavole e eseguire operazioni di miscelazione manuale del compost, senza tener conto che il bidone va sottoposto a lavaggi ogni volta che si procede al riutilizzo. A queste problematiche si aggiunge il fatto che il posizionamento all'interno del luogo domestico à ̈ particolarmente difficile, per chi non ha una zona di lavanderia o cmq un ripostiglio all'interno della propria abitazione à ̈ costretto a tenere il bidone in un luogo a vista, la sua forma non si presta ad integrazioni all'interno del mobilio casalingo. Anche quando si disponesse di ripostigli il problema delio spostamento del bidone per il suo riempimento rimane perché questa fase comporta possibili perdite di percolato e fuoriuscita di odori dovuti a continua rimaneggiamento del compost. Il fatto stesso che non si ha nessun controllo visivo delio stato di riempimento del percolato necessita un controllo visivo deilo stesso attraverso lo svuotamento del liquido ad intervelli regolari. Questo comporta la necessita di disfarsi di questo residuo liquido che non sempre può essere gettato in terreni all'area aperta per i motivi detti prima.

Problema tecnico da risolvere

Ogni anno nel mondo i rifiuti prodotti ammontano a circa quattro miliardi dì tonnellate di cui la metà rappresenta la quota parte prodotta dalle città, la loro collocazione rappresenta da sempre un problema ambientale di dimensioni rilevanti. Nell'ultimo secolo la crescita demografica, la progressiva urbanizzazione e io sviluppo industriale e tecnologico hanno provocato un notevole aumento dei consumi, da cui scaturisce la produzione abnorme di Rifiuti Solidi Urbani (RSU), e non solo, e la conseguente difficoltà nella loro gestione e smaltimento. Se le attuali linee di tendenza non verranno prontamente corrette aumenterà il rischio dell'aumento della produzione di rifiuti, portando quindi ii problema del loro impatto ambientale al di fuori di ogni possibile controllo. Il problema dei rifiuti nasce da una scorretta ed inefficace politica di gestione e da un sistema produttivo che nega i concetti di reimpiego e riciclo. A ciò fa seguito la scarsità di infrastrutture messe a disposizione dei cittadini ed, in taluni casi, una loro scarsa partecipazione e sensibilizzazione. In Italia lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani viene portato avanti principalmente attraverso io stoccaggio in discariche controllate (90%), meno del 10% à ̈ incenerito e solo il 3% viene riciclato. Le discariche rappresentano il sistema di trattamento finale dei rifiuti più antico, sviluppato e concettualmente più semplice. Tuttavia la loro costruzione e gestione à ̈ piuttosto complessa e costosa; inoltre queste ultime consumano il territorio e, mediante i gas prodotti dalle sostanze presenti nei RSU, contribuiscono ad incrementare notevolmente i fenomeni di inquinamento ed effetto serra. Sappiamo bene che i rifiuti rappresentano una perdita di risorse e materie prime che potrebbero invece essere recuperate e riciclate in modo da sfruttare in minor misura le risorse non rinnovabili contribuendo ad uno sviluppo sostenibile. Per questo motivo deve essere data priorità assoluta ad interventi preventivi finalizzati alla minimizzazione dei rifiuti ed alla massimizzazione del riuso e del recupero, nonché ad uno smaltimento ambientale compatibile.

L'obiettivo dell’invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione dei cittadini un dispositivo che consenta di ridurre il volume occupato della parte organica del rifiuto prodotto in ambiente domestico e che ne consenta il trattamento al fine di trasformarlo in compost.

Descrizione dell’invenzione

Ogni anno nel mondo i rifiuti prodotti ammontano a circa quattro miliardi di tonnellate di cui la metà rappresenta la quota parte prodotta dalle città, la loro collocazione rappresenta da sempre un problema ambientale di dimensioni rilevanti. Nell’ultimo secolo la crescita demografica, la progressiva urbanizzazione e lo sviluppo industriale e tecnologico hanno provocato un notevole aumento dei consumi, da cui scaturisce la produzione abnorme di Rifiuti Solidi Urbani (RSU), e non solo, e la conseguente difficoltà nella loro gestione e smaltimento. Se le attuali linee di tendenza non verranno prontamente corrette aumenterà il rischio dell'aumento della produzione di rifiuti, portando quindi il problema del loro impatto ambientale al di fuori di ogni possibile controllo. Il problema dei rifiuti nasce da una scorretta ed inefficace politica di gestione e da un sistema produttivo che nega i concetti di reimpiego e riciclo. A ciò fa seguito la scarsità di infrastrutture messe a disposizione dei cittadini ed, in taluni casi, una loro scarsa partecipazione e sensibilizzazione. In Italia lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani viene portato avanti principalmente attraverso lo stoccaggio in discariche controllate (90%), meno del 10% à ̈ incenerito e solo il 3% viene riciclato. Le discariche rappresentano il sistema di trattamento finale dei rifiuti più antico, sviluppato e concettualmente più semplice. Tuttavia la loro costruzione e gestione à ̈ piuttosto complessa e costosa; inoltre queste ultime consumano il territorio e, mediante i gas prodotti dalle sostanze presenti nei RSU, contribuiscono ad incrementare notevolmente i fenomeni di inquinamento ed effetto serra. Sappiamo bene che 1 rifiuti rappresentano una perdita di risorse e materie prime che potrebbero invece essere recuperate e riciclate in modo da sfruttare in minor misura le risorse non rinnovabili contribuendo ad uno sviluppo sostenibile. Per questo motivo deve essere data priorità assoluta ad interventi preventivi finalizzati alla minimizzazione dei rifiuti ed alla massimizzazione del riuso e del recupero, nonché ad uno smaltimento ambientale compatibile.

Il modello N.O.WA.S.T.E. si pone i seguenti principali obiettivi;

- creazione di un modello di best practice esportabile (prototipo);

riduzione della quantità di rifiuti in circolazione;

- eliminazione delle emissioni di C02 nell'atmosfera;

riduzione dei problemi igienici e di salute legati alla dispersione dei rifiuti;

riduzione dei costì relativi alla gestione dei rifiuti;

reimpiego e riutilizzo dei materiali (utilizzazione dei rifiuti organici trattati come fertilizzanti per la concimazione del terreno, ovvero compost);

riduzione dei tempi per la creazione di compost di qualità presso le aziende specializzate.

La Frazione Organica prodotta viene inserita all'interno dell’apparecchio proposto, dove subirà la Triturazione necessaria al fine di ridurre il volume e favorirne la fermentazione successiva; contestualmente alla triturazione, avverrà lo spargimento degli Enzimi che favoriranno una Fermentazione Anaerobica all'interno dell’apparecchio isolato dall'aria. Per favorire la fuoriuscita dei Liquido Primario, che può essere riversato nelle Piante d'appartamento, ottenendo una ulteriore riduzione di volume, verrà creato all'interno dell'apparecchio un apposito compattatore che garantirà la Compattazione dei cumulo di frazione organica. L’operazione verrà ripetuta fino al riempimento del contenitore del compost che garantisce un'autonomìa di circa 10 giorni.

Trascorsi i 10 giorni, avviene l †̃Estrazione dei Compost che verrà riposto in un apposito contenitore a tenuta stagna dove completerà la Fermentazione Anaerobica per 4 settimane. I particolari Enzimi naturali neutralizzano i cattivi odori prodotti dalla fermentazione, velocizzano la stessa, ottenendo dopo 4 settimane il compost.

Considerando che il mercato delle tecnologie ambientali à ̈ ricco di modelli ed esemplari per il trattamento dei rifiuti vogliamo fortemente sottolineare il valore del modello proposto.

La realizzazione del prototipo non à ̈ il fine del nostro progetto, ma piuttosto il mezzo oer arrivare ad un nuovo modello/sistema di gestione dei R.S.U. (Rifiuti Solidi Urbani), rivolto principalmente alle amministrazioni pubbliche che hanno il compito/dovere di implementare il modello proposto. Infatti, riuscire a far permanere in ambiente domestico il rifiuto organico per 4 settimane, avrebbe notevoli effetti, considerando che, nei fatti, si avvia la produzione di compost, che avrebbe bisogno di almeno 6-8 settimane di stagionatura, quindi si garantiscono le prime 4 settimane in casa; in secondo luogo l'effetto immediato soprattutto per le amministrazioni pubbliche, sarebbe il risparmio di enormi quantità di denaro per il mancato conferimento dei rifiuti in discarica. Basti pensare che per le amministrazioni pubbliche, oltre alle spese di Bonifica, sì hanno spese complessive di circa Euro 200,00 ab./anno, per quanto riguarda il rifiuto indifferenziato (fonte: Regione Siciliana), relative alle voci di; Trattamento/Smaitimento, Lavaggio/Spazzamento stradale, trasporto in discarica e costi di discarica. Naturalmente altri immediati effetti economici saranno la Riduzione delle T.A.R.5.U. (Tariffa Rifiuti Solidi Urbani) per i cittadini, ed un aumento dell' Occupazione relativa Indotto del Compost. Una valutazione economica delle Ricadute Sodali-Ambientali, non à ̈ semplice, infatti la determinazione del " costo sociale", avrebbe bisogno di un'attenta valutazione temporale; ma gli effetti immediati sono determinabili. Il prototipo che si intende realizzare avrà caratteristiche tali da poter rappresentare un vero e proprio salto di qualità rispetto alle tecnologie già esistenti sul mercato. Non a caso, l'innovazione del sistema proposto consiste innanzitutto nella sua totale adattabilità ed integrabilità alla vita quotidiana dei cittadini, che finalmente potranno contare su uno strumento pulito, non ingombrante e di facile utilizzo. I vantaggi principali del prototipo possono essere infatti cosi sintetizzati;

Nessuna emissione di C02 o gas inquinanti

- Struttura in materiale completamente compatibile dal punto di vista ambientale (es. acciaio inox) e facilmente gestibile (partì removìbili e lavabili);

- ZERO RIFIUTI IN DISCARICA.

L'ingombro massimo della compostiera anaerobica domestica à ̈ 30 x 84 x 60 , la scelta di confinare la struttura esterna a queste specifiche misure à ̈ scaturita dall'opportunità di rendere possibile l'integrazione industriale con le cucine componibili. Si pensa alia realizzazione di un modello con misure maggiorate per consentire l'utilizzo su larga scala per tutte quelle attività dove si prevede grosse quantitativi di scarti organici: ristorazione, mense pubbliche e private, mercati ortofrutticoli, ecc. Il funzionamento della compostiera sia nelle dimensioni componibili che in quelle non definite à ̈ uguale la differenza sussiste nelle dimensioni degli apparati elettrici/elettronici e meccanici.

La macchina si compone di 3 blocchi funzionali principali:

• parte triturante;

• parte compattante;

• recupero pre-compost.

l'azione di pre-compestaggio ha inizio nella parte triturante, dove vengono immessi gli scarti di cibo rimasti dopo il pasto. Il sistema triturante à ̈ composto da:

• con riferimento alla fig.l, sportello 2 ad apertura a cerniera-ribalta o in alternativa a scorrimento orizzontale con chiusura ermetica e sistema di blocco di sicurezza, il coperchio à ̈ sede dei dosatore dì enzimi o in alternativa questi ultimi trovano posto nella zona retrostante il coperchio. Gli enzimi che vengono contenuti all'interno di una vaschetta 22 estraibile e lavabile sono collegati ad un sistema elettrico/elettronico per consentire il dosaggio controllato della giusta dose per avviare il processo di fermentazione. La gestione del dosaggio à ̈ controllata da una scheda elettronica che gestisce il processo produttivo.

• Con riferimento alla fig.1, vaschetta 16 estraibile e lavabile per garantire la manutenzione ordinaria dell'apparecchio. La vaschetta ha forma troncoconica con capacità volumetrica dì 2 litri, completa di set di lame per la triturazione del materiale introdotto. Progettata con materiale lavabile per consentire la massima pulizia del sistema. La vaschetta à ̈ forata per io scarico del prodotto tritato, il set di lame à ̈ integrato con una paletta raschiarne che segue la forma del contenitore di carico collegato al blocco lame mediante cuscinetto a ruota libera, che consente la rotazione libera delle lame in senso di rotazione oraria, mentre trascina la paletta in rotazione antioraria, li movimento di quest'ultima consente la pulizia della vaschetta e lo scarico del resìduo di tritato.

• Con riferimento alla fig.l, il blocco triturante à ̈ completo di sistema pulente automatico integrato nel ciclo di funzionamento. Dopo ogni azione tritante il sistema elettrico provvede automaticamente a gestire un ciclo di lavaggio che consente la pre-pulitura della vaschetta 2, delle lame e dei tratto di scarico 5. li funzionamento à ̈ garantito da un recipiente per l'acqua 23 o in alternativa aggancio alla rete idrica domestica, e da una pompa o in alternativa da una elettrovalvola.

• Con riferimento aita fig.l, il blocco triturante à ̈ azionato da un motore 26 a corrente alternata da 500 watt che consente ia triturazione del resìduo organico per consentire una sua successiva migliore compattazione ed un processo di compostaggio più veloce.

• Con riferimento alla fig.l e fìg.2, il sistema à ̈ in grado di gestire sia la parte solida triturata, che il liquido introdotto per il lavaggio, senza mai farli entrare in contatto. Per ottenere questo risultato si à ̈ adottato un sistema a dischi contrapposti 33 e 34 ove sono state inseriti dei fori di dimensioni differenti 28 29 3031 che, grazie ad una gestione intelligente a microcontrollore pilotando un motore 27 di tipo passo-passo di 1.5° f, posiziona le aperture per consentire in una prima fase la fuoriuscita del prodotto 28 29 triturato ed in una seconda fase, ruotando la posizione dei fori 30 e 31, consente il recupero dell'acqua di lavaggio.

Con riferimento alla fig.l, l'azione compattante, necessaria per separare il liquido in eccesso nel prodotto triturato e consentire una migliore fermentazione dei compost, avviene attraverso una pressa 4 di 1 kg. Il disco realizzato in acciaio inox à ̈ sollevato da un motore 25 passo-passo che consente di gestire, attraverso il sollevamento della pressa 4, l'apertura dei foro per l'ingresso de! materiale tritato. Il sistema di sollevamento à ̈ di tipo a carrucola attraverso la gestione intelligente a microcontroliore programmato con un ciclo di tre posizioni:

1. posizione di START;

2. posizione di STOP;

3. posizione di SCARICO

Con riferimento alla fig.l, la posizione di START à ̈ individuata alla quota massima di sollevamento, in tale posizione la macchina aziona il trituratore, il foro di ingresso nei cilindro compattante à ̈ aperto ed il materiale entra nella zona di compattazione. Ad azione completata la pressa 4 viene rilasciata sui prodotto triturato staccando il motore 25, l'azione compattante e di separazione dei liquidi avviene in maniera naturale grazie alla differenza di pressione e all'azione delia gravità che agisce sul cumulo triturato. La separazione dei liquidi avviene grazie alla griglia forata posta a chiusura del cilindro 17; la griglia à ̈ completa di vaschetta raccogli liquidi che si svuota all'Interno di un contenitore 19 in materiale plastico per la lunga conservazione del bioliquido prodotto, il contenitore à ̈ completo di chiusura ermetica.

Con riferimento alla fig.l, la posizione di STOP individua il livello massimo di capienza del contenitore cilindrico 17. Raggiunto questo livello un sensore di posizione blocca la macchina e non consente ulteriori fasi di tritaggio, in questa fase il sistema à ̈ chiuso e in condizioni anaerobiche, per consentire il funzionamento il materiale prodotto deve essere estratto dalla macchina attraverso l'azione di scarico.

Con riferimento alla fig.l, l'azione di SCARICO consente l'estrazione dei compost dall'apparecchio. Questo controllo fa estendere la pressa 4 fino al punto di minima quota raggiungibile, individuato con l'estradosso basso del cilindro 17 compattante. Questa azione spinge il prodotto all'interno del sacco posto dentro il contenitore metallico 18 previsto per la conservazione, facente parte del kit di conservazione in dotazione con la macchina.

Finite le tre fasi di funzionamento della pressa 4, la macchina sì resetta. Inserito il nuovo kit di recupero del compost, riparte con i cicli di funzionamento fino alla successiva fase dì stop.

Con riferimento alia fig.l, l'elettrodomestico à ̈ dotato di quattro kit per la conservazione e la maturazione dei prodotto che viene estratto dalla macchina. Questo kit à ̈ composto da:

• Sacchetto in materiale compostabile con auto chiusura a cordicella;

• Contenitore 18 di forma cilindrica di altezza 26 cm e con diametro di 22 cm in acciaio inox dotato di chiusura ermetica.

Con riferimento alla fig,l, il kit à ̈ posizionato in maniera "obbligata†su un cestello 11 scorrevole che consente l'inserimento ma anche l'estrazione dalla macchina in maniera semplice e veloce, li cestello 11, infatti, à ̈ dotato di guide scorrevoli 12. Delle stesse guide 9 à ̈ dotato la griglia che chiude il cilindro compattatore 17 che, grazie ai movimento orizzontale meccanico, apre il cilindro 17 e riversa il prodotto nel sacco posto ali'intemo del contenitore 18, posto ai di sotto della stessa.

Con riferimento alla fig.l, le procedure di sgancio sono le seguenti:

1. Sfìlamento del cassetto 15 e conseguentemente della griglia con riversamento dei materiale net sacco all'Interno del contenitore cilindrico 18 (contestualmente la macchina libera Sa pressa fino alla posizione di fine corsa);

2. Sgancio e chiusura del contenitore 19 de! bio-liquido;

3. Estrazione del cestello 11 fino a fine corsa;

4. Chiusura del sacco mediante tiraggio della cordicella predisposta;

5. Inserimento e chiusura ermetica del contenitore 18 in acciaio inox;

6. Conservazione del contenitore 18 sigillato e inserimento di nuovo kit.

La macchina si compone di sottosistemi in grado di gestire il funzionamento automatico delle procedure di manutenzione ordinaria dell'apparecchio. Essi sono;

• distribuzione degli enzimi;

• recupero del bio-liquido di scolo del prodotto organico compostato;

• sistema di lavaggio automatico.

Con riferimento alla fig.l, il sottosistema di introduzione degli enzimi, à ̈ integrato nel coperchio 2 che chiude la parte tritante. Si compone di una vaschetta 22 con chiusura superiore trasparente per consentire il controllo visivo della quantità di enzimi presenti all'interno, e di un sistema di distribuzione automatico che consente un dosaggio controllato del prodotto.

Con riferimento alla fig.l, il ciclo di funzionamento ha inìzio successivamente alla pressione del tasto 14 START. Con riferimento alla fig.l, a coperchio 2 chiuso, dopo che la vaschetta 16 à ̈ stata riempita dagli scarti dei prodotti consumati, si avvia il ciclo di triturazione. Prima dell'avvio delle lame, il sistema provvede attraverso l'accensione di un motore passo-passo collegato assialmente con una coclea, alla distribuzione di una dose di Enzimi, dose che corrisponde a 10 gr. Lo spargimento à ̈ localizzato al centro delia vaschetta 16 e grazie all'azione successiva di tritaggio, la distribuzione diventa uniforme.

Con riferimento alla fig.l, il sistema si compone di:

motore passo-passo in DC da 1A;

• coclea collegata assialmente al motore;

• vaschetta 22 per enzimi con capacità di circa 800 gr., trasparente per il controllo visivo.

Con riferimento alla fig.l, lo scarto organico introdotto nella macchina, dopo essere stato triturato viene convogliato all'interno del cilindro 17 per la fermentazione anaerobica da dove, attraverso un carico costante, si accelera il processo di "scolo" dei liquido contenuto nel compost. Tale processo avviene in maniera naturale sfruttando, appunto, la differenza di pressione che si innesca all'interno del cilindro.

Con riferimento alla fig.l, la separazione del liquido dalla parte solida del compost avviene attraverso un piastra posta a chiusura del cilindro compattante 17. La piastra opportunamente dimensionata à ̈ composta da una griglia forata che consente il passaggio del liquido, da una vaschetta di raccolta dotata di foro d'uscita dove si aggancia il tubo di scarico che porta il liquido raccolto all'interno del contenitore 19 che, una volta sigillato, sarà conferito insieme al prodotto secco. La piastra à ̈ collegata alla struttura della macchina attraverso due guide scorrevoli 9. La funzione à ̈ duplice: lo scorrimento orizzontale consente l'apertura del cilindro 17 e io scarico del prodotto pre-compostato all'interno del sacchetto sottostante, le guide permettono lo sgancio della piastra per consentire il lavaggio della stessa per le operazioni di manutenzione straordinaria della macchina. Il sistema di recupero del liquido raccolto durante il processo di pre-compostaggio, avviene contemporaneamente alla raccolta della parte secca del compost, li contenitore finale 19 à ̈ posizionato sullo stesso piano scorrevole del sacco di raccolta ed, inoltre, fa parte integrante del kit di recupero in dotazione alla macchina. Infatti il contenitore del liquido 19, che ha una capacità dì 5 litri, una volta pieno viene introdotto insieme al sacco all'Interno del contenitore di alluminio 18 con chiusura ermetica e portato, dopo il periodo di maturazione casalingo, alta ditta di compostaggio che io adopera per la produzione del compost di qualità per gli usi agricoli. Tutto il sistema di raccolta sopra descritto à ̈ privo di servocomando elettrico ed à ̈ azionato interamente attraverso azioni meccaniche. Tutto l'apparato funzionale à ̈ nascosto da uno sportello esterno.

Con riferimento alia fig.l, le parti a contatto con il materiale umido introdotto sono equipaggiate di un sistema automatico di lavaggio che consente la pulitura delle superfìci, riducendo l'azione manuale di manutenzione e riducendo i rìschi di odori sgradevoli che possono fuoriuscire dalla macchina. Il sistema di lavaggio à ̈ composto dai seguenti blocchi funzionali:

• serbatoio 23 di acqua pulita circa 2 litri;

• pompa 13 a 12 volt per pressioni superiori a 2 Atm;

â— sistema di tubazione 6 in pvc con diametro di 5 mm;

• serbatoio per il recupero dell'acqua di lavaggio 20 di circa 3 litri;

• diffusori direzionali per il getto a pressione dell'acqua di lavaggio;

• scheda elettrica/etettronica 21 per la gestione intelligente del sistema.

Con riferimento alla fig.l, il sistema di lavaggio entra in funzione nella fase finale del ciclo di triturazione. Finita la triturazione, azionata la pressa 4 e lo scarico del materiale, si attiva il ciclo di pre-lavaggio automatico che, attraverso un getto a pressione, spruzza una quantità d'acqua all'interno della vaschetta 16 di triturazione, Il microcontrollore attiva la rotazione delle lame che facilita il lavaggio delle stesse e crea un vortice di risciacquo che aiuta la pulizia delle pareti del contenitore 16. Una volta finita questa fase, che ha una durata di 15 sec, il sistema aziona il motore 27 passo-passo collegato al disco forato 33 che apre lo scarico del liquido contenuto nella vaschetta 16, defluendo fino al serbatoio di raccolta 19. I serbatoi d'ingresso 23 e uscita dell'acqua sono controllati e la macchia avvisa del livello di pieno o vuoto di quest' ultimi, provvedendo anche a fermare il sistema nel caso i serbatoi risultassero vuoti o troppo pieni.

Con riferimento alla fig.l, l'elettrodomestico à ̈ dotato di tre motori passo-passo in OC e un motore 26 in AC. il funzionamento à ̈ regolato attraverso la gestione elettronica con una scheda integrata che consente dì attivare un ciclo di funzionamento. I motori passo-passo gestiscono i cinematismi più complessi:

• movimento verticale del pistone compattatore 4;

• distribuzione controllata degli enzimi;

• movimento della ruota dentata 33 di controllo per l'apertura dello scarico.

Il motore in AC da circa 500 Watt di potenza à ̈ utilizzato per la parte triturante.

I principali componenti elettrici/elettronici installati sul macchinario sono riportati nell'elenco qui di seguito:

trasformatore 100VA 2x18; diodo raddrizzatore 16V 47uF;

diode bridge rectifìer 1.5° ÃŒOOV; condensatore elettrolitico 16V 47uF;

LEO 3mm; 6W iC socket stamped contacts;

capacitor ai 85deg lOOOuF 16V 10x16; Quarzo 4,0 MHz HC49/4H;

carbon resistor, 0.25w, 5%, 22k; Carbon resistor 0.25W, 5%, 10k;

trasformatore incapsulato VB 1.52x9; Capacitor aluminum 038 RSU 16V lOOuF;

carbon resistor , 025w, 5%, 8k2; Condensatore elettrolitico 50V 0.33uF;

carbon resistor , 025w, 5%, lk5; 20w IC socket stamped contacts;

bridge rectifìer diode 6° 400V GBPC6; Portafusibile in linea 5x20 fu;

resistenza film carbone CFR16100R 0.25w; B32520 radial poly cap 047uF 400V 7.5mm;

driver controllo motori L298N; Condensatore elettro Al TSHA 4700uF 35V; capacitor ceramic disc DC 2KV lOOpF; Resistenza fil carbone CFR161X80.25W;

carbon resistor, 0.25W, 5, 470 ohm; Triac TIC206M-S;

condensatore elettronico KS 50V O.luF; Condensatore AX SA102A22QJARTB 200V

22PF;

controllori di motori passo passo L297;

Optoisolatore uscita Triac MOC3061X; dissipatore 1.2<*>C/W 75xl20x37mm;

Capacitor Ai 85deg 470uF 16V 8x11.5; swich tact SPST, fiat 5mm a et, PC pins;

Resistenza film carbone CFR161K 0.25W; reg standard lin fix pos 5V 1A 3-TO 220;

Resistenza potenza ROX1S 1W 1X80 ohm; Fusibile 5x20mm 5’ LBC;

Capacitor ceramic Χ1Λ2 400/250Vac 3.3nF; * Microcontrollore DIP20 PIC16F690-I/P;

Resistenza a filo ceramica 7W 0.47 ohm.

Con riferimento alla fig.l, nella parte alta della macchina, dietro lo sportello per il carico del prodotto organico, si trova l'alloggiamento per la scheda elettrica/elettronica 21 che controlla il funzionamento della compostiera domestica. La scheda à ̈ alloggiata nella parte alta per consentire facilmente un eventuale ispezione da parte di un tecnico autorizzato. La parte del case che contiene la parte elettronica à ̈ dotato di aperture per consentire una aerazione opportuna ai componenti elettronici ed à ̈ chiuso ermeticamente per evitare ingresso di liquidi che potrebbero danneggiare la parte elettrica. Il ciclo di funzionamento delia macchina à ̈ azionato attraverso un unico pulsante 14 posto sul pannello frontale 1 dell'elettrodomestico. L'azione impartita dalla pressione del pulsante START 1 attiva un ciclo di funzionamento programmato che avvia, in maniera preordinata, le fasi di funzionamento:

1. chiusura ermetica dello sportello 2 di carico, attraverso l'azionamento di un solenoide magnetico monostabile a spinta;

2. distribuzione enzimi attraverso azionamento della coclea con un motore passo-passo in DC da 1 A, con coppia di tenuta 1,250 Kg*cm;

3. azionamento delle lame per la triturazione del prodotto introdotto nella vaschetta di carico, attraverso un motore 26 in AC da 500 Watt;

4. sollevamento del pistone di compressione 4 con relativa apertura del foro di scarico del cilindro di compattazione, azione ottenuta attraverso un motore passo-passo 25 in DC da 1.5 A, con coppia di tenuta da 4,00 Kg*cm;

5. apertura dei fori di scarico 28 e 30 della vaschetta attraverso la rotazione della ruota dentata collegata ad un motore passo-passo in DC da 1 A, con coppia di tenuta 1,250 Kg*cm;

6. chiusura dei fori di scarico 28 e 30;

7. azionamento della pompa 13 per il lavaggio automatico della vaschetta di triturazione 16 e relative lame;

8. azionamento a basso numero di giri del motore AC 26 per il risciacquo delle lame;

9. azionamento della ruota dentata forata 33 ed apertura dei fori per lo scarico 29 e 31 dell'acqua di lavaggio;

10. rilascio controllato del pistone di compressione 4 con relativa chiusura del foro di scarico del cilindro; 11. rotazione della ruota dentata 33 nella posizione iniziale di chiusura (fori di scarico prodotto e acqua chiusi);

12. sgancio del solenoide e apertura della serratura dello sportello di carico;

13. spegnimento dell' elettrodomestico, posizione di standby.

Tutte le fasi precedentemente descritte avvengono in maniera automatica attraverso il controllo del tempo e della posizione. Alcune fasi sono simultanee, questo consente di ridurre il tempo di funzionamento per singolo ciclo. Le azioni di triturazione e lavaggio sono temporizzate, mentre le altre vengono controllate attraverso la posizione che ne determina la fine o l'inizio del funzionamento. Le due operazioni avvengono attraverso la programmazione del chip di controllo che gestisce il ciclo attraverso l'ausilio di sensori di posizione disposti opportunamente all'interno dei meccanismi meccanici dì movimento. La programmazione prevede la fase di reset in caso di funzionamento parziale dovuto a improvvisi blocchi causati da interruzioni di energia o sfasamenti di rotazioni programmate. Per ovviare agli inconvenienti derivati da tali blocchi, si introduce nel codice di programmazione il controllo delle posizioni iniziali che consente il reset del ciclo. Il controllo avviene in maniera automatica ad ogni avvio della macchina.

Si dispone l'elettrodomestìco di un interruttore on-off per l'interruzione dell'energia elettrica.

Per attuare i cicli di funzionamento si sono studiati particolari cinematismi che consentono di attivare le diverse fasi funzionali del processo di produzione del compost. I movimenti vengono azionati sia automaticamente, attraverso l'ausilio dell'elettronica, che manualmente.

Con riferimento alla fìg.1, tutte le parti meccaniche che entrano direttamente a contatto con il compost sono attivate elettronicamente e gestite in totale autonomia della macchina. Sono, invece, attivati manualmente i sistemi per il recupero del compost. Come si può leggere nello schema indicato sopra, la macchina dispone di numerosi componenti che completano il funzionamento di tutto il sistema. Le parti meccaniche e non, sono studiate in maniera da integrarsi perfettamente con gli spazi offerti dal case e in maniera da non entrare in conflitto con i cinematismi in atto nei cicli di funzionamento. Tutte le partì a contatto con il compost sono lavabili in maniera automatica e manualmente, dove non à ̈ possibile intervenire con il sistema di lavaggio. Per lo più le parti ad intervento manuale sono tutte da individuarsi in azioni di pulizia straordinaria, cioà ̈ interventi da compiersi dopo numerosi cicli di funzionamento. Tutte le azioni manuali sono fatte in totale sicurezza anche grazie a sistemi di sgancio guidato, che consentono di estrarre facilmente il pezzo da lavare ed riagganciarlo alla macchina in maniera altrettanto semplice. In particolare la parte bassa della macchina à ̈ costituita da uno sportello ad apertura a bandiera 11 e 15, che consente l'accesso alla vaschetta di raccolta del liquido 19, ed al kit di conservazione del compost 18. Le azioni su questi due elementi della macchina sono possibili grazie all’uso di guide scorrevoli di precisione 9 e 12, che consentono oltre a l'estrazione facilitata dei componenti anche la loro ricollocazione precisa nella macchina. Ad estrazione manuale à ̈ anche il recipiente per il recupero dell'acqua di lavaggio 20, estraibile dallo sportellino trasparente 8 utilizzato alche per il controllo del livello di riempimento.

Con riferimento alla fig.l e fig. 2, fulcro di tutto il funzionamento della macchina à ̈ il cinematismo che aziona la chiusura e l'apertura dei fori 282930 e 31 della vaschetta di carico. Questo funzionamento consente, alia fine del processo, di chiudere ermeticamente i condotti di carico, la ruota dentata 33 à ̈ posiziona sotto la vaschetta di carico 16 ed à ̈ azionata attraverso un motore passo-passo 27 controllato dalla scheda elettrica/elettronica 21.

Il ciclo di funzionamento, relativo alle azioni impartite dal chip di controllo, Ã ̈ a step.

Con riferimento alla fig.l e fig.2, la ruota dentata 33 dispone di quattro fori 28 e 30, identici per dimensione e posizione a quelli che si trovano sulla base della vaschetta di carico 30 e 31. Due fori 28 di dimensione maggiore e con forma a "ventaglio" sono utilizzati per lo scarico del materiale triturato, mentre i fori 29 e 31 di dimensione minore sono quelli usati per lo scarico dell'acqua utilizzata per il lavaggio della vaschetta 16 e delle lame. La ruota dentata 33 ha un diametro esterno di 150 mm ed dispone di 98 denti. I movimenti vengono impartiti attraverso un ingranaggio a 10 denti mosso dal motore passo-passo 27. Le dimensioni sono tarate per un motore con passo di 1.8 . Di seguito verranno descritte nel dettaglio le 5 fasi di funzionamento del sistema.

1 Step: chiuso, Triturazione

Con riferimento alla fig.l e fìg.2, le condizioni iniziali prevedono la posizione "1° step". La macchina, alla pressione del bottone 14 start, controlla che la ruota dentata 33 sia posizionata in questa configurazione d'avvio. In tale condizione tutti e quattro i fori 28 29 30 31 sono chiusi. Questa posizione determina sia la condizione di riposo della macchina che la condizione di partenza, infatti, la fase di triturazione à ̈ azionata solo in queste condizioni, un controllo elettronico impedisce azioni del motore in AC 26 se i fori non sono tutti chiusi.

2 Step: apertura, scarico tritaggio

Con riferimento alla fìg.1 e fig.2, finita la fase di triturazione, le lame si fermano. Contestualmente a questa azione si attiva il movimento della ruota dentata 33, attraverso uno spostamento di 300 passi-motore (540°), in senso orario consente l’apertura dei fori 28 e 30 per lo scarico del composto tritato. A fori aperti le lame compiono 10 giri lenti "raccogliendo" i residui della triturazione sul fondo della vaschetta, convogliandoli sui fori 29 e 31.

3° Step: chiusura, lavaggio

Con riferimento alla fig.l e fig.2, il motore compie 300 passi in senso antiorario e riporta la ruota dentata 33 alla posizione di partenza. Una volta chiuso si attiva contestualmente il sistema di lavaggio automatico. Finita la fase di getto d'acqua le lame compiono giri veloci per aumentare il risciacquo delle stesse.

4' Step; apertura deflusso acqua dì lavaggio

Con riferimento alla fìg.l e fig,2, il motore 27 compie 5 passi in senso antiorario e posiziona i fori 29 e 31 di deflusso dell'acqua in posizione d'apertura. In tale posizione persiste in maniera automatica per 5 secondi. In questa fase la macchina à ̈ in funzione automatica ed il coperchio della vaschetta à ̈ ancora chiuso ermeticamente.

5" Step: chiuso, reset

Con riferimento alla fìg.l e fig.2, la fase 5 à ̈ equivalente alla fase 1 e rappresenta il reset del ciclo di triturazione. Il motore 27 compie 100 passi in senso orario per riposìzionare la ruota dentata allo stato iniziale, cioà ̈ nella condizione di riposo. Alla fine di questo processo la macchina si posiziona in standby e sgancia la chiusura del coperchio 2.

Il controllo delle condizioni iniziale ci garantisce la funzionalità del sistema, infatti il rischio maggiore di questo processo à ̈ la "perdita dei passi" che possono inficiare il funzionamento per l'errato allineamento dei fori. Il controllo iniziale garantisce l'allineamento dello step 1 che rappresenta per il sistema il punto zero di partenza.

Considerando che il mercato delle tecnologie ambientali à ̈ ricco di modelli ed esemplari per il trattamento dei rifiuti vogliamo fortemente sottolineare il valore dei modello proposto.

Riuscire a far permanere in ambiente domestico il rifiuto organico per 4 settimane, avrebbe notevoli effetti, considerando che, nei fatti, si avvia la produzione di compost, che avrebbe bisogno di almeno 6-8 settimane di stagionatura, quindi si garantiscono le prime 4 settimane in casa; in secondo luogo si avrebbe un risparmio di enormi quantità di denaro sia da parte della cittadinanza (diminuzione della T.I.A.) che da parte delle amministrazioni pubbliche (diminuzione spese di smaltimento, lavaggio, trasporto)

11 prototipo che si intende realizzare avrà caratteristiche tali da poter rappresentare un vero e proprio salto di qualità rispetto alle tecnologie già esistenti sul mercato. Non a caso, l'innovazione del sistema proposto consiste innanzitutto nella sua totale adattabilità ed integrabilità alla vita quotidiana dei cittadini, che finalmente potranno contare su uno strumento pulito, non ingombrante e di facile utilizzo.

Descrizione applicazione

Con riferimento alla fig.l, l'apparecchio per il compostaggio domestico oggetto della brevettazione consta delle seguenti parti;

Vaschetta carico e triturazione scarto alimentare 16;

Cilindro compattatore del rifiuto tritato 17;

- Contenitore cilindrico per il recupero e la conservazione del rifiuto tritato e compattato 18;

Contenitore per il ricupero del bio-liquido 19;

Vaschetta acqua Iavaggio20;

Con riferimento alla fig.1 e fig.2, Per il funzionamento del macchinario le fasi da seguire sono le seguenti; 1) Aprire lo sportello 2 esercitano una pressione sullo stesso;

2) Introdurre nella vaschetta 16 gli avanzi da trattare;

3) Chiudere lo sportello 2 esercitando una pressione su esso;

4) Premere il pulsante start 14 posto sul pannello frontale 1 de! macchinario che avvierà il funzionamento automatizzato del macchinario che comprende i seguenti step;

4.1 Chiusura di sicurezza dello sportello 2 che ne impedirà l'accidentale apertura durante il funzionamento;

4.2 Tritaggìo dello scarto tramite l'azionamento del motore 26 che comanda le lame poste all'interno della vaschetta 16;

4.3 Rotazione della ruota dentata 33 tramite l'azionamento del motore passo-passo 27, questo consentirà l'apertura dei fori di scarico 28 e 30 ed allo scarto tritato di passare attraverso di fori essi e trasferirsi dalia vaschetta 16 al cilindro 17;

4.4 Rotazione della ruota dentata 33 per la chiusura dei fori di scarico 28 e 30;

4.5 Avvio fase di lavaggio vaschetta 16 tramite l'azionamento della pompa 13 posta all'interno della vaschetta 23;

4.6 Avvio rotazione lame tramite l'azionamento del motore 26;

4.7 Rotazione ruota dentata 27 per apertura e successiva chiusura dei fori di scarico 28 e 30;

4.8 Azionamento del pistone compattante 4 per mezzo dell'azionamento del motore passo-passo 25,

5) Dopo dieci giorni dal primo utilizzo o appena si verifica l'accensione del led rosso che indica lo stato di pieno sbloccare e tirare il cassetto 15 consentendo allo scarto tritato e compattato di precipitare all'Interno del contenitore 18;

6) Chiudere e bloccare il cassetto 15;

7) Tirare il cassetto 11 in modo da avere lìbero accesso al cilindro 18 ed al contenitore 19;

8) Prelevare dal loro alloggiamento e sostituire I contenitori 18 e 19;

9) Sigillare il contenitore 18, chiudere il contenitore 9 e conservarli in queste condizioni per 3 settimane al termine delle quali verranno conferiti ad una ditta di compostaggio.

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1) Compostiera anaerobica domestica da cucina autopulente a risparmio energetico ed idrico realizzata con materiali ecocompatibili caratterizzata da sistema anaerobio) di accelerazione della formazione di compost da scarti alimentari con l'ausilio di microrganismi/enzimi mediante l'uso di un innovativo dispositivo automatico di triturazione, compattazione scarico e drenaggio, i cui elementi sono posti tutti su base verticale e integrati con un sistema di controllo elettronico per cui il rifiuto organico viene monitorato nelle sue fasi di maturazione rilevando i dati di umidità, ossigenazione e PH; mentre un'apposita sezione garantisce il recupero idrico dell'acqua di lavaggio e la raccolta separata dell'acqua di scolo del compost. Compostiera anaerobica domestica come da rivendicazione 1 caratterizzata da un sistema di introduzione del rifiuto organico-triturazione e dosaggio automatico degli enzimi composto da coperchio a tenuta e vaschetta di carico e triturazione (16) lavabile ed estraibile, dotata di gruppo lame estraibile e paletta per la raschiatura delle pareti della vaschetta collegata al gruppo lame attraverso sistema ad inversione di verso per consentire la pulizia accurata del vano e provvista di vano a tenuta stagna per alloggiamento delle scorte degli enzimi tramite meccanismo di dosaggio automatico attraverso motori passo-passo, utilizzando mezzi di dosaggio scelti tra vite senza fine o in alternativa dosatore circolare a "cucchiaio'' e ulteriormente provvisto di controllo automatico del dosaggio in proporzione alla quantità del rifiuto organico introdotto; 3 Compostiera anaerobica domestica come da rivendicazione 1 caratterizzata da meccanismo per lo scarico automatico del composto tritato disposto su asse verticale attraverso apertura dei fori con sistema a ruota dentata forata con movimento automatico per l'apertura e chiusura dei condotti di scarico attraverso dispositivo staffa di supporto ruota dentata per l'allaccio al cilindro compattante, fori per lo scarico dell'acqua di lavaggio e foro per l'aggancio del gruppo tritante. 4 Compostiera anaerobica domestica come da rivendicazione 1 fornita di sezione di raccolta compost a tenuta provvista di sistema mobile di ascensione del contenitore, sezione di raccolta sia dei liquido di lavaggio che del liquido di scolo dotata di sistema di risparmio idrico per il riciclo e riuso delle acque enzimate che non necessita di allacciamento alla rete fognaria; 5 Compostiera anaerobica domestica come da rivendicazioni precedenti dotata di sistema compattante composto da cilindro dotato di coperchio alla base con sistema di chiusura a cassetto, pistone in materiale ecosostenibile o calcareo, collegato attraverso sistema a carrucola o pistone per il movimento verticale o in alternativa con movimento orizzontale o carrello a scorrimento orizzontale del pistone per favorire la caduta verticale dello scarto; 6 Compostiera anaerobica domestica come da rivendicazioni precedenti dotata di cassetto scorrevole attraverso guide per l'estrazione del compost scaricato all'interno di contenitore lavabile in materiale ecosostenibile per la lunga conservazione e dotato di aggancio a struttura scorrevole di contenitore per II recupero e conservazione del bio-liquido prodotto dalla compattazione del compost 7) Compostiera come da rivendicazioni precedenti dotata di sistema autopulente composto da contenitore acqua per recupero acque di lavaggio o in alternativa dotata di collegamento a rete ìdrica casalinga, pompa o elettrovalvola, sistema a spruzzo per la pulizia della zona dì carico e del gruppo lame. 8) Compostiera come da rivendicazione precedenti, I cui mezzi di triturazione, compattazione, scarico, dosaggio enzimi e movimento ruota dentata per apertura/chiusura scarico sono movimentati da motori elettrici di tipo passo-passo in DC e motori in AC controllati da sezione elettronica di controllo delle fasi di carico-scarico, elevazione, temporizzazione, triturazione, pulitura e reset ottenuto mediante l'implementazione di una macchina a stati finiti di tipo sincrono asservita da microcontrollore e attraverso dispositivi in grado di eseguire il controllo di zero della compostiera riconoscendo all'avvio lo stato di posizione di ogni mezzo meccanica motorizzato della compostiera. 9 Compostiera come da rivendicazioni precedenti dotata di display che consente di programmare diversi cidi di triturazione e pulizia della vaschetta di carico in base alla quantità ed alla tipologia di rifiuto organico introdotto per consentire un ulteriore risparmio idrico ed elettrico, e che permette anche la gestione intelligente delle diverse fasi di maturazione del compost sia all'Interno della compostiera che all'interno del kit di stoccaggio in rapporto alle condizioni di conservazione e in grado di rilevare attraverso sistema di pesatura e sensori di ossigenazione-temperatura-ph-umidità con relativo automatismo per integrazione di acqua e ulteriormente in grado di memorizzare i dati d'ingresso e uscita della compostiera e dei contenitori in dotazione nel kit di stoccaggio per un controllo preciso dei tempi di maturazione. 10 Compostiera anaerobìca come da rivendicazioni precedenti dotata di kit di stoccaggio composto da quattro contenitori a tenuta stagna comprensivi di sacchetto compostabile auto chiudente, numerati per la raccolta del compost e la sua conservazione impilabili e dotati di sensori per la rilevazione della temperatura e per il controllo del PH dei contenitori, costituito da sensori elettrici o bande chimiche per il controllo della completa maturazione dello stesso. 11 Compostiera anaerobìca domestica come da rivendicazioni precedenti caratterizzata da elevata compatibilità con gli ambienti domestici ed in particolare con le cucine grazie all'uso di rivestimenti in materiale ecosostenibile e alle dimensioni ridotte che ne consentono l'incasso all'Interno dei mobili delle cucine di tipo componibile con possibilità di ottimizzazione delle dimensioni per l'implementazione di modelli facilmente adattabili alle esigenze di contesti diversi da quelli domestici quali ad esempio quelli di ristoranti e mense.