ITUB20152396A1 - Composizioni comprendenti microrganismi simbiotici, un processo per la loro produzione e loro uso nel campo edilizio - Google Patents

Composizioni comprendenti microrganismi simbiotici, un processo per la loro produzione e loro uso nel campo edilizio Download PDF

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Description

“COMPOSIZIONI COMPRENDENTI MICRORGANISMI SIMBIOTICI, UN PROCESSO PER LA LORO PRODUZIONE E LORO USO NEL CAMPO EDILIZIO”
DESCRIZIONE
L’esistenza in natura di miscele simbiotiche di microrganismi, gli effetti positivi di tali miscele simbiotiche sulla natura, e le possibili applicazioni in campo agricolo sono noti allo stato dell’arte; la potenzialità di tali organismi esistenti in natura e la loro capacità di coesistere in un’unica miscela è stata scoperta agli inizi degli anni ’80 dal Prof. Higa, mosso dalla volontà di trovare prodotti alternativi ai fertilizzanti ed ai pesticidi usati nell’agricoltura tradizionale, e sviluppando in questo modo una cultura microbica che “promuovesse la vita” in alternativa ai composti chimici.
Tra i piu importanti microrganismi presenti nella miscela simbiotica si identificano:
i) i batteri della fotosintesi: sono microrganismi indipendenti ed autoconservativi che ricostruiscono sostanze utili tramite la metabolizzazione delle secrezioni delle radici delle piante, del materiale organico e dei gas nocivi; impiegano come sorgente di energia il sole ed il calore del terreno; le sostanze da loro prodotte contengono amminoacidi, acidi nucleici e sostanze biologicamente attive. Questi batteri inoltre sintetizzano il glucosio, sostengono l’attività degli altri microrganismi facenti parte della miscela simbiotica, ed utilizzano efficacemente i prodotti metabolici di altri microbi;
ii) i lieviti: sintetizzano le sostanze anti microbi eh e ed utili degli amminoacidi e degli zuccheri isolati dai batteri foto-sintetici. I lieviti producono ormoni ed enzimi che partecipano nella scissione cellulare e le loro secrezioni costituiscono un substrato utile per microrganismi attivi come i batteri dell’acido lattico e gli attinomiceti;
iii) i batteri dell’acido lattico: producono l’acido lattico dallo zucchero e dai carboidrati che sono metabolizzati dai batteri della fotosintesi e dai lieviti. L’acido lattico è un forte sterilizzante che inibisce microrganismi dannosi e promuove la decomposizione accelerata del materiale organico. Nelle miscele simbiotiche convivono quindi sia microrganismi aerobici che anaerobici, dove le sostanze prodotte dagli uni sono fondamentali per l’esistenza degli altri.
L’attività di questi microrganismi è basato sul principio della “prevalenza” o “dominanza”, che prevede la presenza di tre categorie di microrganismi:
- degenerativi o patogeni (che producono radicali liberi attraverso il processo ossidativo);
- neutrali (che rappresentano la maggioranza);
- rigenerativi (che ostacolano l’ossidazione producendo sostanze antiossidanti).
Secondo il principio della prevalenza, i microrganismi neutrali seguono il gruppo predominante. I microrganismi rigenerativi, quando vengono applicati correttamente, rimpiazzano i microrganismi degenerativi assumendo cosi il controllo, e trascinano nella propria direzione i microrganismi neutrali. In tal modo essi originano un ambiente rigenerativo (pro-biotico) con un processo auto-generante nel tempo.
In ogni bioma il rapporto tra microrganismi degenerativi e rigenerativi è critico dato che i microrganismi neutrali possono prendere o perdere il sopravvento in determinate condizioni; per questo si pensa che si possa influenzare positivamente il bioma in oggetto fornendo colonie di “microrganismi rigenerativi”.
E’ ben noto l’uso di queste miscele in campo agricolo; diverse infatti sono le applicazioni in questo settore, come:
- miglioramento della qualità delle acque (US 5,683,951);
- smaltimento di scarto organico (US 5,707,856);
- deodorare (US 5,683,664);
- miglioramento del suolo (US 5,698,028);
- purificazione di gas esausti (US 5,683,665);
Dall’agricoltura, l’impiego di dette miscele si è esteso anche ad altri settori, come:
- pulizia della casa: per esempio, prodotti ecologici per la pulizia del forno e di elettrodomestici, prodotti anticalcare od antifungini, per la pulizia del bucato, od in aggiunta a deodoranti per purificare l’aria di ambienti domestici;
- salute e benessere: per esempio, nella cosmesi naturale per creme per la pelle, per cicatrizzare ferite, in aggiunta a dentifrici (per favorire la flora batterica e rimuovere la placca senza attaccare lo smalto), per ridurre i campi elettromagnetici di ambienti domestici; - alimentazione: per integratori alimentari ricchi di antiossidanti, minerali, amminoacidi e vitamine ottenuti dalla fermentazione di microrganismi di dette miscele, per la produzione di formaggi, per la rigenerazione delle acque.
L’uso di microrganismi in campo edilizio è altresì noto ed investigato, come per esempio nella creazione di ceramiche per sistemi idraulici allo scopo di migliorare le acque, nelle vernici o stucchi per combattere le muffe.
Il documento W02010/130712 descrive l’uso di microrganismi per accelerare la carbonatazione ed accrescere la forza compressiva di malte di calce non idrauliche.
Nel campo della neo-edilizia (o bioedilizia, scienza che prevede un approccio interdisciplinare nella progettazione, costruzione ed isolamento di edifici favorendo l’impiego di materiali naturali di origine locale, con l’obiettivo di accrescere comfort, benessere e risparmio energetico per gli occupanti) è anche noto l’uso di composizioni, per esempio per la produzione di mattoni e materiali isolanti, comprendenti leganti minerali (per es. calce idraulica naturale, calce aerea, grassello di calce, grassello dolomitico, cemento, cemento romano) e legno di canapa (o canapulo, owero ciò che resta del fusto di canapa dopo l’estrazione della fibra tessile), combinando così proprietà di isolamento e massa termica. Si tratta di materiali con alta capacità isolante termica, ottima regolazione igrometrica, bassa energia incorporata e capacità di assorbire C02dall’atmosfera.
Tali prodotti offrono una serie di indiscussi vantaggi, tra cui:
- elevato risparmio energetico ;
- comfort termico, acustico ed igrometrico;
- resistenza ad insetti e roditori;
- assenza di fumi tossici in caso di incendio,
- basso consumo di energia durante la fabbricazione;
- riciclabilità e biodegradabilità a fine del ciclo di vita;
e sono tipicamente impiegati per la costruzione ex novo di muratura isolante, per l’isolamento esterno a cappotto di edifici esistenti, per l’isolamento interno di edifici esistenti, sottopavimenti, vespai areati, partizioni interne ad isolamento acustico.
Ora, con la presente invenzione si è sorprendentemente trovato che l’aggiunta di miscele simbiotiche di microrganismi in composizioni ecologiche per uso edilizio sopra riportate, apporta una serie di vantaggi ed effetti sinergici inaspettati.
Oggetto della presente invenzione pertanto è una composizione comprendente miscele simbiotiche di microrganismi, acqua e canapulo. Altro oggetto della presente invenzione è un processo per la preparazione di detta composizione.
Altro oggetto della presente invenzione è l’uso di detta composizione in campo edilizio.
La presente invenzione si riferisce anche ad un mattone comprendente detta composizione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE
Oggetto della presente invenzione è una composizione comprendente una miscela simbiotica di microrganismi, acqua e canapulo.
Preferibilmente, detta composizione comprende ulteriormente idrossido di calcio, ossido di magnesio e/o grassello di calce.
Preferibilmente, detta miscela simbiotica di microrganismi comprende batteri dell’acido lattico, batteri della fotosintesi, lieviti, funghi, attinomiceti. Preferibilmente, detta miscela simbiotica di microrganismi comprende microrganismi selezionati tra: Lactobaciilus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacilius delbrueckii, Lactobaciilus fermentum, Lactobacillus plantarum, Lactococcus iactis, Lactobacilius buchneri, Rhodopseudomonas paiustrìs, Rhodopseudomonas sphaerodies, Saccharomices ceievisiae, Stteptococcus thermophilus, Rhodobacter sphaetoides, Aspergiilus oryzae, Candida utilis, Mucor hiemalis, Bifidobacterìum animaiis, Bifidobacterìum bifidum.
In una forma preferibile, detta miscela simbiotica di microrganismi è selezionata tra HUMITAL<®>ed EM<®>; preferibilmente, detta miscela simbiotica di microrganismi è HUMITAL<®>.
Preferibilmente, la composizione della presente invenzione comprende ulteriormente melassa da canna da zucchero pura ed una miscela comprendente potassio, calcio, magnesio, sodio, zolfo, azoto, fosforo, boro, ferro, rame, cobalto, germanio, selenio, manganese, molibdeno, titanio, zinco, acido salicilico, acido folico, acido uronico, olivina, polielettrolitici, polisaccaridi, sostanze dell’humus ed estratti di piante. Ancor più preferibilmente, detta miscela è GREENGOLD<®>
In una forma preferibile di realizzazione, la composizione della presente invenzione comprende (% espresse in volume/volume):
- 1-3% di HUMITAL;
- 1-3% di melassa da canna da zucchero pura;
- 0.1-0.3% di GREENGOLD;
e prende il nome commerciale di NAMI<®>
Detta composizione comprendente una miscela simbiotica di microrganismi viene prepara miscelando in acqua tiepida gli ingredienti sopra riportati e lasciata per 15 giorni ad una temperatura compresa trai 15°C e 20°C, in condizioni di illuminazione naturale ed artificiale controllate, in luogo chiuso. La composizione della presente invenzione qui descritta presenta l’inaspettato vantaggio di velocizzare il processo di carbonatazione della calce; tale fenomeno comporta maggiore resistenza meccanica nel breve e minori tempi di asciugatura dei biocompositi.
I microrganismi presenti nella composizione della presente invenzione si nutrono dello zucchero (presente nella melassa del liquido madre da cui provengono) e producono C02come scarto, permettendo alla calce di iniziare il processo di carbonatazione anche in presenza di acqua. Le proprietà chimico-fisiche dei prodotti sono pertanto migliorate in termini di resistenza meccanica.
L’innesco del processo di carbonatazione della calce favorisce anche l’asciugatura dei prodotti.
La composizione così ottenuta, non solo è migliorata in resistenza meccanica e minore tempo di asciugatura, ma offre l’ulteriore vantaggio di eliminare eventuali problematiche di muffa nella lenta fase di asciugatura dei biocompositi. Infatti, i lieviti presenti si nutrono dei batteri che danno origine alle muffe e risolvono il tipico problema del settore edile, particolarmente sentito a latitudini elevate ed in climi freddi umidi.
La presente invenzione si riferisce anche all’uso della composizione sopra descritta nel campo della bioedilizia; preferibilmente, la presente invenzione si riferisce all’uso della composizione sopra descritta per la preparazione di mattoni (commercialmente definiti come BIOMATTONE<®>) e/o composizioni (commercialmente note come NATURAL BETON<®>) per isolare coperture, per murature di tamponamento, isolare pareti, come termointonaco, intonaco, finiture (rasanti, pitture, tonachini).
La presente invenzione si riferisce anche ad un processo per la preparazione di detta composizione.
In una forma di realizzazione, il BIOMATTONE<®>viene realizzato miscelando:
- acqua (da 180-240 L);
- NAMI<®>(da 4-8 L);
- idrossido di calcio ed ossido di magnesio e/o grassello di calce (da 160-180 kg);
- canapulo (90-140 kg).
Detta miscela cosi ottenuta viene poi stampata mediante blocchiera fissa o mobile.
In una forma di realizzazione, a seconda della diversa densità del prodotto, il NATURAL BETON<®>viene realizzato miscelando in un orbitale o con macchina a proiezione i seguenti ingredienti:
NATURAL BETON<®>
(densità)
Bassa: 200 Media: 300 Alta: 500 Ingredienti (100-200 kg/mc) (201400 kg/mc) (401 -700 kg/mc) acqua 150-220 L 180-400 L 400-700 L (46,2-48,1%) (47,2-48,1%) (50,7-53,1%)
NAMI<®>2-6 L 4-8 L 4-10 L
(0,6-1 ,3%) (0,9-1, 1%) (0,5-0, 7%) Idrossido di
calcio e ossido
di magnesio 70-110 kg 100-300 kg 300-600 kg e/o grassello di (22,4-23,1%) (26,7-35,4%) (39,8-43,5%) calce
canapulo 90-140 kg 90-140 kg 50-70 kg (28,8-29,4%) (16,5-24,1%) (5, 1-6,6%)
A seguire alcuni esempi, non limitativi, volti a descrivere meglio l’invenzione.
ESEMPI
Resistenza alla compressione
E’ stato preparato un campione di NATURAL BETON<®>200 addizionato di NAMI<®>secondo quanto già descritto.
Il campione così ottenuto è stato sottoposto ad un test per misurare la resistenza alla compressione (c/o Certimac soc. Cons. a r.l., secondo la norma UNI EN 826:1998) e comparato ad uno stesso campione di NATURAL BETON<®>200 senza l’aggiunta di NAMI<®>
Le miscele campione sono stati realizzati nel seguente modo:
- NATURAL BETON<®>200 con NAMi<®>: 100kg LDN Legante Dolomitico Naturale 100kg CNB CANABIUM<®>100kg, acqua 200 It, NAMI<®>8 It, miscelati manualmente in successione.
- NATURAL BETON<®>200 senza NAMi<®>: 100kg LDN Legante Dolomitico Naturale CNB CANABIUM<®>100kg, acqua 200 It, miscelati manualmente in successione.
Il campioni sono stati condizionati in condizioni di riferimento per 45 giorni alla temperatura di 2ΓΟ ed umidità relativa pari al 45-50%.
I risultati ottenuti hanno dimostrato un incremento sulla resistenza alla compressione del 26% del campione addizionato con NAMI<®>rispetto al comparativo.
Tempi di produzione di BIOMATTONE<®>
Prove di produzione di BIOMATTONE<®>addizionato di NAMI<®>hanno dimostrato una riduzione dei tempi di maturazione del prodotto -prima dell’imbacalamento- pari al 50% rispetto al ciclo di produzione convenzionale senza l’aggiunta di NAMI<®>.
I campioni di BIOMATTONE<®>sono stati realizzanti nel seguente modo: A) 132 kg CNB CANABIUM<®>170kg LDN Legante Dolomitico Naturale, 184lt Acqua, 8lt MA MI<®>;
B) 132kg CNB Canabium<®>, 170 kg LDN Legante Dolomitico Naturale 184lt Acqua;
C) 132kg CNB CANABIUM<®>, 160kg LDN Legante Dolomitico Naturale, 40kg Legante Idraulico, 184lt Acqua;
Il BIOMATTONE<®>addizionato di NAMI<®>risulta essere pronto per rimbancalamento dopo 3/4 giorni dalla produzione. In assenza di NAMI<®>la maturazione di BIOMATTONE<®>richiede 15/20 giorni nel periodo invernale e 7/10 giorni nel periodo estivo. Le prove hanno reso evidente che con l'aggiunta di NAMI<®>viene meno la necessità di addizionare la miscela con un legante idraulico (per es. cemento) ai fini di ottenere un risultato analogo.
Tempi di asciugatura
E’ stato preparato un campione di BIOMATTONE<®>addizionato di NAMI<®>secondo quanto già descritto.
Il campione cosi ottenuto è stato sottoposto a prova di misurazione del livello di umidità relativa interna mediate igrometro GANN mod. Hydromette HB30 e comparato ad un campione analogo di BIOMATTONE<®>senza l’aggiunta di NAMI<®>
I campioni di BIOMATTONE<®>sono stati realizzanti nel seguente modo: A) 132kg CNB CANABIUM<®>, 170kg LDN Legante Dolomitico Naturale, 184lt Acqua, 8lt NAMI<®>;
B) 132kg CNB Canabium<®>, 170 kg LDN Legante Dolomitico Naturale 184lt Acqua;
I campioni sono stati condizionati in condizioni di riferimento per 90 giorni alla temperatura di 21°C ed umidità relativa parti al 45-50%.
I rilievi ottenuti hanno dimostrato un contenuto di umidità relativa interna del 41% inferiore nel campione addizionato di NAMI<®>rispetto al comparativo confermando il minore tempo di asciugatura.
La presenza di NAMI<®>consente la commercializzazione e messa in opera di BIOMATTONE<®>dopo 23 giorni dalla sua produzione invece che i 40 giorni di asciugatura abitualmente necessari.
Contaminazione da muffe
Prove di applicazione mediante macchina a proiezione di NATURAL BETON<®>200 con e senza aggiunta di NAMI<®>su pannello in gessofibra tipo Fermaceli in condizioni di
- bassa temperatura (14°C); ed
- alta umidità relativa (90%);
hanno permesso di riscontrare la comparsa di muffa sul pannello con NATURAL BETON<®>200 senza NAMI<®>e la sua totale assenza sul pannello con NATURAL BETON<®>200 con NAMI<®>
I campioni sono stati realizzanti nel seguente modo:
- NATURAL BETON<®>200 con NAMI<®>: 100kg CNB CANABIUM<®>100 kg LDN Legante Dolomitico Naturale, 200lt Acqua, 8lt NAMI<®>Il biocomposito è stato applicato con la macchina Projecto 100.
- NATURAL BETON<®>200 senza NAMI<®>: 100kg CNB CANABIUM<®>, 100 kg LDN Legante Dolomitico Naturale, 200lt Acqua, 8lt NAMI<®>. Il biocomposito è stato applicato con la macchina Projecto 100.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1 . Composizione comprendente una miscela simbiotica di microrganismi, acqua e canapulo.
  2. 2. La composizione secondo la rivendicazione 1 , dove detta miscela simbiotica di microrganismi comprende batteri dell’acido lattico, batteri della fotosintesi, lieviti, funghi, attinomiceti.
  3. 3. La composizione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti comprendente ulteriormente idrossido di calcio, ossido di magnesio e/o grassello di calce.
  4. 4. La composizione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti dove detti microrganismi sono selezionati tra: Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum , Lactococcus lactis, Lactobacillus buchneri, Rhodopseudomonas palustris , Rhodopseudomonas sphaerodies, Saccharomices cerevisiae, Streptococcus thermophitus , Rhodobacter sphaeroides , Aspergillus oryzae, Candida utiiis, Mucor hiemaiis , Bifidobacterium animaiis, Bifidobacterium bifidum,
  5. 5. La composizione secondo una o più delle rivendicazioni 3-4 dove detta miscela simbiotica di microrganismi, acqua, canapulo, idrossido di calcio, ossido di magnesio e/o grassello di calce sono presenti in detta composizione nelle seguenti proporzioni: miscela simbiotica di microrganismi: 0,6-0, 7%; acqua: 46,2-53,1%; idrossido di calcio, ossido di magnesio e/o grassello di calce: 22,4-43,5%; canapulo: 5,1-29,4%.
  6. 6. Uso della composizione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti nel campo edile.
  7. 7. Uso della composizione secondo la rivendicazione 6, per la produzione di mattoni, composizioni per isolare coperture, murature di tamponamento, isolanti di pareti, termo-intonaco, intonaco, finiture rasanti, pitture, tonachini.
  8. 8. Mattone comprendente la composizione secondo una o più delle rivendicazioni 1-5.
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