ITGE20130085A1 - Impianto e metodo per compostaggio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: “Impianto e metodo per compostaggio”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un impianto per compostaggio comprendente una camera di alloggiamento di materiale organico, la quale camera si estende in direzione verticale ed è provvista di un ingresso per il materiale organico e di un'uscita per il compost prodotto.

Il compostaggio è un trattamento di rifiuti organici i quali, mediante reazioni aerobiche e anaerobiche, vengono trasformati da macro e microorganismi in una miscela di sostanze con proprietà fertilizzanti.

Il compostaggio sta assumendo attualmente sempre maggiore importanza nell’ambito dello smaltimento e del riciclaggio dei rifiuti, e nelle considerazioni sul fine vita degli oggetti e dei materiali di cui questi sono composti.

La sensibilizzazione della popolazione e delle istituzioni ad un trattamento dei rifiuti che ne diminuisca l’impatto ambientale, ha portato nel recente passato ad una sempre maggiore diffusione di impianti di compostaggio.

Il materiale compostabile può comprendere scarti vegetali, frazione umida di rifiuti domestici, residui di origine animale, carta, cartone, tessuti di origine completamente naturale come lana e cotone, stoviglie compostabili.

Le stoviglie usa e getta compostabili sono un prodotto con un utilizzo in rapida espansione, soprattutto per ridurre l’impatto ambientale, rispetto a quanto avviene attualmente con stoviglie di plastica, di eventi come ad esempio banchetti di matrimonio, feste private, feste paesane o tradizionali, manifestazioni eno-gastronomiche.

Gli impianti di compostaggio detti “di comunità”, ossia di dimensioni intermedie tra una compostiera domestica e un impianto di compostaggio industriale, attualmente utilizzati prevedono un trituratore in corrispondenza dell’ingresso nella camera di alloggiamento del materiale organico e una pluralità di pale che movimentano e rimescolano continuamente il materiale.

Tipicamente gli impianti sono orizzontali, ossia prevedono camere cilindriche di compostaggio che si estendono lungo un asse parallelo al piano orizzontale.

In tali impianti il materiale non viene lasciato maturare in modo naturale, ma viene piuttosto principalmente essiccato, con la formazione di reazioni di putrefazione che producono esalazioni in atmosfera nocive e/o maleodoranti.

È noto infatti che le specie di batteri più adatti alla trasformazione dei rifiuti organici prosperino solo in intervalli limitati di condizioni ambientali, e questi comprendono quelle temperature, umidità e condizioni di areazione che si creano al meglio nei sistemi tradizionali di compostaggio a cumulo, in cui il materiale stesso durante la maturazione contribuisce alla formazione di calore e a un conseguente effetto camino tra le cavità che naturalmente si formano nel cumulo.

Il percolato prodotto dagli impianti attuali, inoltre, viene generalmente scaricato in fogna, contribuendo alla produzione di esalazioni maleodoranti.

Gli impianti di tipo orizzontale, infine, occupano un’area molto estesa.

Esistono impianti di compostaggio di tipo verticale, come ad esempio quello descritto nel documento WO2004022508, in cui la camera è suddivisa in zone, e tra una zona e l’altra sono previsti dispositivi di trattamento del materiale organico.

Il materiale, così come nei tradizionali sistemi a cumulo, viene alimentato alla camera di compostaggio da un ingresso posto in alto e cade per gravità nella camera verso il basso, accumulandosi e maturando, fino alla rimozione del compost da un’uscita posta in basso.

In questo modo, tuttavia, il materiale organico che viene immesso nella camera copre quello che si trova già all’interno formando uno strato esterno e non ricevendo un biofiltro naturale o una adeguata copertura termica, e deve essere pertanto trattato termicamente o con additivi per impedire la formazione di reazioni di putrefazione.

Il termine biofiltro qui vuole indicare una barriera di protezione con la quale vengono captati eventuali gas in uscita, mentre per copertura termica si intende un isolamento termico che permetta una limitata dispersione di calore in modo tale da mantenere una temperatura sufficiente alle fermentazioni necessarie.

L’invenzione mira al superamento degli svantaggi sopra enunciati e riscontrabili negli impianti attualmente noti con un impianto per compostaggio come descritto all’inizio, in cui inoltre il detto ingresso è posto inferiormente alla detta uscita.

L’impianto ha una dimensione in pianta molto ridotta rispetto agli usuali impianti di tipo orizzontale e il compost viene formato in una pila di materiale in condizioni simili a quelle del sistema tradizionale a cumulo, sebbene tali condizioni si verifichino in un ambiente controllato.

L’alimentazione di materiale organico da un ingresso posto in basso e la prelevazione del compost formato da una uscita posta in alto permette l’accumulo del materiale dal basso, in modo tale per cui il materiale già presente nella camera di compostaggio costituisce un naturale biofiltro e una adeguata copertura termica per il nuovo materiale che viene immesso.

Ciò consente una maturazione del materiale in modo il più possibile naturale, rendendo possibile una drastica diminuzione o anche un completo annullamento dell’aggiunta di additivi e di prodotti enzimatici per la regolazione delle reazioni di fermentazione.

In un esempio esecutivo sono previsti mezzi di alimentazione del materiale organico al detto ingresso.

Tali mezzi possono essere di tipo qualsivoglia attualmente noti all’esperto del settore, come ad esempio mezzi manuali, sistemi a pistoni, sistemi idraulici, sistemi a gravità.

In un esempio esecutivo preferito i detti mezzi di alimentazione comprendono almeno una coclea motorizzata.

Mediante la rotazione della coclea in una conduttura di diametro corrispondente il materiale organico viene spinto con la forza necessaria per inserirsi nella camera dal basso.

Secondo una forma esecutiva sono previste pale di movimentazione del materiale organico all'interno della detta camera, essendo le dette pale conformate in modo tale per cui la movimentazione del materiale organico causata dalle dette pale avviene per stadi verticali.

Secondo un perfezionamento la movimentazione del materiale organico causata da ciascuna pala è limitata in direzione verticale in un ambito minore di 20 cm.

Le pale impediscono che il materiale all’interno della camera si compatti eccessivamente per gravità, dal momento che ciò inibirebbe l’effetto camino necessario ad una corretta areazione del materiale.

Il movimento delle pale contestuale all’inserimento del materiale mediante l’azionamento dei mezzi di alimentazione facilita l’inserimento del materiale organico, creando spazi necessari e permettendo al materiale nella camera di salire verso l’alto via via che il nuovo materiale viene inserito.

La limitazione del movimento del materiale causato dalle pale in direzione verticale ha il grande vantaggio di impedire un rimescolamento troppo radicale nel materiale e conserva quindi la stratificazione del materiale evitando che materiale già in avanzato stadio di maturazione si mescoli con il materiale di più recente inserimento.

Ciò garantisce quindi che tutto il materiale venga portato a maturazione nei tempi corretti, con una movimentazione adeguata ma limitata a stadi.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo sono previsti mezzi di recupero di percolato e di reimmissione del percolato nella detta camera.

In questo modo il percolato non viene scaricato in fogna, contribuendo all’inquinamento e alla formazione di cattivi odori, ma viene recuperato e reintrodotto nella camera per mantenere la giusta umidità del materiale.

Secondo una forma esecutiva preferita i detti mezzi di recupero di percolato e di reimmissione del percolato nella detta camera comprendono almeno una apertura di uscita del percolato dalla detta camera, almeno una apertura di ingresso del percolato nella detta camera, una conduttura che collega la detta apertura di uscita con la detta apertura di ingresso e un sistema di propulsione del percolato ad aria compressa.

Vantaggiosamente l’apertura di uscita del percolato è situata in prossimità del fondo della camera, in modo tale per cui il percolato fuoriesce per gravità.

Il suddetto impianto è particolarmente adatto per rientrare in una categoria “di comunità”, ossia di dimensioni intermedie tra una compostiera domestica e un impianto di compostaggio industriale.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un metodo di compostaggio in un impianto comprendente una camera di alloggiamento di materiale organico, la quale camera si estende in direzione verticale ed è provvista di un ingresso per il materiale organico e di un'uscita per il compost prodotto.

Il materiale organico viene alimentato alla detta camera mediante il detto ingresso, essendo il detto ingresso posto inferiormente alla detta uscita, e venendo la camera via via riempita mentre il materiale organico viene trasformato in compost, il quale compost viene espulso dalla detta uscita una volta che ha raggiunto il livello di detta uscita.

Secondo un esempio esecutivo il materiale organico viene rimescolato mediante una movimentazione che è limitata in direzione verticale in un ambito minore di 20 cm.

In una forma esecutiva la movimentazione viene effettuata automaticamente durante l’alimentazione di materiale organico nella detta camera attraverso il detto ingresso.

In una ulteriore forma esecutiva la movimentazione viene effettuata automaticamente a intervalli temporali prestabiliti.

Vantaggiosamente il periodo tra una movimentazione e la successiva deve essere scelto sufficientemente lungo, in modo da lasciare riposare il materiale per favorirne la corretta maturazione.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo il percolato prodotto viene recuperato e reimmesso nella detta camera.

L’impianto può essere fisso oppure mobile, in modo da poter essere agevolmente trasportato in diversi luoghi a seconda delle necessità, ad esempio in diverse località per la raccolta di materiale compostabile in manifestazioni eno-gastronomiche o per scopi didattici in differenti scuole, enti, manifestazioni.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati in cui:

la fig. 1 illustra un esempio esecutivo dell’impianto oggetto della presente invenzione;

la fig. 2 illustra uno schema di funzionamento dell’impianto.

In figura 1 è illustrato un esempio esecutivo dell’impianto comprendente una camera 1 di alloggiamento di materiale organico.

La camera 1 si estende in direzione verticale, ed è preferibilmente cilindrica, con altezza maggiore del diametro, ma può essere di qualsiasi forma come ad esempio prismatica o parallelepipeda.

La camera 1 è provvista di un ingresso 10 per il materiale organico e di un'uscita 11 per il compost prodotto, costituiti nello specifico da aperture praticate nella parete della camera 1.

L’ingresso 10 è posto inferiormente all’uscita 11, in particolare l’ingresso 10 è posto in corrispondenza del fondo della camera 1 e l’uscita 11 è posta in corrispondenza della sommità della camera 1.

Il materiale organico viene immesso nella camera 1 mediante una tramoggia 20 e passa attraverso un trituratore 2, che lo riduce in frammenti di pezzatura prestabilita.

Il trituratore 2 può essere di tipo qualsivoglia attualmente noto, preferibilmente elettrico a dischi.

Dopo essere passato nel trituratore 2 il materiale viene alimentato alla camera 1 mediante una coclea 3 motorizzata.

Mediante la rotazione della coclea 3 in una conduttura 31 di diametro corrispondente il materiale organico viene spinto con la forza necessaria per inserirsi nella camera 1 dal basso.

La coclea 3 è azionata da un motore 30, preferibilmente un motore elettrico.

La camera 1 è provvista di un albero 41 centrale di rotazione, posto in corrispondenza dell’asse centrale della camera 1 stessa, al quale sono fissate pale 4 di movimentazione del materiale organiche.

Le pale sono conformate in modo tale per cui la movimentazione del materiale organico causata da ciascuna pala 4 è limitata in direzione verticale in un ambito minore di 20 cm.

Le pale 4 possono essere differenti a differenti altezze, in quanto movimentano materiale a diverso stadio di maturazione, e possono essere equidistanziate tra loro oppure poste a differenti distanze tra loro a seconda dell’altezza in cui si trovano.

In particolare, le pale 4 poste in corrispondenza del fondo della camera 1 sono vantaggiosamente conformate in modo tale da formare spazi di inserimento per il materiale nuovo immesso nella camera 1 dalla coclea 3.

Le pale 4 poste più in alto, invece, effettuano una movimentazione più blanda, con il solo scopo di impedire la compattazione del materiale.

L’albero di rotazione 41 è azionato da un motore 40, preferibilmente un motore elettrico.

Man mano che il materiale nuovo viene immesso dal basso, il materiale organico già presente nella camera 1 viene spinto verso l’alto durante la sua trasformazione in compost.

Una volta che il compost giunge in prossimità dell’uscita 11, esso esce per troppo pieno dalla camera 1 e cade per gravità in un sistema di raccolta, come ad esempio un barile 8, per essere inviato allo stoccaggio finale.

La camera 1 prevede una doppia parete, in modo da formare una intercapedine di isolamento termico.

È possibile prevedere un riempimento di detta intercapedine almeno in parte con materiale isolante, come ad esempio cellulosa, lana di roccia, lana di vetro, schiume di poliuretano o altri polimeri, o simili.

La camera 1 può essere provvista inoltre di finestre di ispezione 12, poste a differenti altezze per controllare lo stato di maturazione del materiale o per eseguire piccoli interventi di manutenzione.

La camera 1 è provvista di una pluralità di fori per l’areazione, comunicanti con l’esterno, preferibilmente posti nella zona inferiore per favorire il naturale effetto camino che viene generato dalla maturazione del materiale organico.

La presenza di un sistema di areazione passiva, in combinazione con l’isolamento termico provvisto dalla doppia parete e eventualmente dal materiale isolante, garantisce che il materiale organico sviluppi e mantenga autonomamente la temperatura ottimale di maturazione.

Tuttavia, per supplire a un’eccessiva dispersione termica ad esempio in climi particolarmente rigidi, sono previsti mezzi di riscaldamento elettrico in prossimità dell’ingresso 10 o del fondo della camera 1.

Sono previsti inoltre mezzi di recupero di percolato e di reimmissione del percolato nella camera 1, i quali comprendono una apertura di uscita 61 del percolato dalla camera 1, una apertura di ingresso 62 del percolato nella camera 1, una conduttura 60 che collega l’apertura di uscita 61 con la detta apertura di ingresso 62 e un sistema di propulsione del percolato ad aria compressa 6.

Il sistema di propulsione ad aria compressa 6 si rivela la scelta migliore per la movimentazione del liquame nella conduttura 60, ma può comunque essere sostituito da una pompa o da un qualsiasi altro sistema di propulsione.

L’apertura di uscita del percolato è situata in prossimità del fondo della camera 1, in modo tale per cui il percolato fuoriesce e viene raccolto per gravità.

È possibile prevedere una unica apertura di ingresso 62 del percolato posta alla sommità della camera 1 o ad una altezza intermedia, come illustrato in figura, oppure una pluralità di aperture poste a differenti altezze.

L’impianto può essere fisso oppure mobile, come illustrato in figura, essendo montato su una base di supporto 91 provvista di ruote 90.

Sono previste celle di carico 9 nei punti di appoggio dell’impianto al terreno, nell’esempio in figura tra la base di supporto 91 e le ruote 90.

In questo modo viene misurato il peso del materiale organico presente nell’impianto, e possono essere valutate la variazioni di peso tra il materiale organico in ingresso e quello in uscita, con la possibilità di eseguire calcoli e valutazioni quantitative sulla produzione di compost da parte dell’impianto.

L’impianto è provvisto di una centralina 5 di regolazione e/o monitoraggio delle diverse componenti che permette di rilevare i segnali generati dalle celle di carico 9, azionare il sistema di propulsione del percolato ad aria compressa 6, azionare il motore 30, azionare il motore 40, azionare i mezzi di riscaldamento 7.

La centralina può essere comandata manualmente mediante un quadro di comandi e/o può gestire in automatico i componenti dell’impianto.

La figura 2 illustra il metodo di funzionamento dell’impianto, in cui il materiale viene sottoposto inizialmente ad una triturazione 13 per poi essere alimentato 14 nella camera di compostaggio 1 dal basso.

Contestualmente all’inserimento del nuovo materiale le pale 4 vengono azionate per un rimescolamento 15, in modo da creare gli spazi necessari al nuovo materiale.

Vantaggiosamente, al primo inserimento di materiale organico la macchina viene alimentata con una quantità prestabilita di compost già formato, il quale quindi fungerà da biofiltro e copertura termica per il materiale sottostante che verrà via via inserito, evitando da subito che si inneschi putrefazione senza dover utilizzare enzimi ed additivi.

Il materiale organico dentro alla camera 1 di compostaggio va incontro a maturazione 16, e viene periodicamente rimescolato 17 dalle pale 4.

Tale movimentazione 17 viene effettuata automaticamente a intervalli temporali prestabiliti.

I tempi minimi di lavorazione sono variabili e dipendono principalmente dalla composizione, dal tipo di struttura e dall’umidità del materiale in ingresso.

Una volta formatosi il compost, questo viene espulso dall’alto dalla camera 1 di compostaggio per troppo pieno, in modo da essere raccolto e stoccato.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto per compostaggio comprendente una camera (1) di alloggiamento di materiale organico, la quale camera (1) si estende in direzione verticale ed è provvista di un ingresso (10) per il materiale organico e di un'uscita (11) per il compost prodotto, caratterizzato dal fatto che il detto ingresso (10) è posto inferiormente alla detta uscita (11).
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti mezzi di alimentazione del materiale organico al detto ingresso (10).
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 2, in cui i detti mezzi di alimentazione comprendono almeno una coclea (3) motorizzata.
4. 4. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui sono previste pale (4) di movimentazione del materiale organico all'interno della detta camera (1), essendo le dette pale (4) conformate in modo tale per cui la movimentazione del materiale organico causata dalle dette pale (4) avviene per stadi verticali.
5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 4, in cui la movimentazione del materiale organico causata da ciascuna pala (4) è limitata in direzione verticale in un ambito minore di 20 cm.
6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti mezzi di recupero di percolato e di reimmissione del percolato nella detta camera (1).
7. 7. Impianto secondo la rivendicazione 6, in cui i detti mezzi di recupero di percolato e di reimmissione del percolato nella detta camera (1) comprendono almeno una apertura di uscita (61) del percolato dalla detta camera (1), almeno una apertura di ingresso (62) del percolato nella detta camera (1), una conduttura che collega la detta apertura di uscita (61) con la detta apertura di ingresso (62) e un sistema di propulsione del percolato ad aria compressa (6).
8. 8. Metodo di compostaggio in un impianto comprendente una camera (1) di alloggiamento di materiale organico, la quale camera (1) si estende in direzione verticale ed è provvista di un ingresso (10) per il materiale organico e di un'uscita (11) per il compost prodotto, caratterizzato dal fatto che il materiale organico viene alimentato alla detta camera (1) mediante il detto ingresso (10), essendo il detto ingresso (10) posto inferiormente alla detta uscita (11), e venendo la camera (1) via via riempita mentre il materiale organico viene trasformato in compost, il quale compost viene espulso dalla detta uscita (11) una volta che ha raggiunto il livello di detta uscita (11).
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il materiale organico viene rimescolato mediante una movimentazione che è limitata in direzione verticale in un ambito minore di 20 cm.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la movimentazione viene effettuata automaticamente durante l’alimentazione di materiale organico nella detta camera (1) attraverso il detto ingresso (10).
11. 11. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui la movimentazione viene effettuata automaticamente a intervalli temporali prestabiliti.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il percolato prodotto viene recuperato e reimmesso nella detta camera (1).