LU85416A1 - Composition solide d'engrais complexe organo-mineral et son procede de preparation - Google Patents

Description

! ! * \ "Cômposition solide d’engrais complexe organo-minëral et son procédé de préparation."

La présente invention concerne une composition solide 1 5 d’engrais complexe organo-minëral soluble dans l'eau.

| L'invention concerne également un procédé pour préparer cet- Î te composition d'engrais.

I Le brevet français N° 7923256 décrit et revendique un I procédé pour le dessalement des effl uents provenant des pro- | .

S10 cédés industriels de fermentation des sucres en traitant ces . effluents soit avec un acide minéral, soit avec un acide [ organique en présence d’un solvant relativement volatil.

Ce procédé principalement utilisé pour précipiter së~ ; lectivement les sels de potassium des vinasses de mélasses ^ 15 de betteraves, qui, après avoir été débarrassées de la plus jj ;j grande partie de leur teneur en potassium,forment un com- I! posant valable pour les fourrages qui sont surtout prévus i pour les ruminants comme le décrit la demande de brevet j " française K° 82 02259- ! 20 La présente invention est essentiellement basée sur j l'observation que les produits provenant du dessalement : par l’acide suifurique , en présence d'un solvant organique, ïi des effluents provenant d'un procédé de fermentation des > sucres, en plus d'être fortement concentrés en potassium, jl 25 sont exempts de substances phvt ot oxrj ques et contiennent en outre des quantités relativement importantes d’autres éléments minéraux ainsi que des produits organiques utiles j| lj qui passent à l'état non modifié;ou pratiquement non modifié^ L Âv··· -- ^ » » · * φ 2 *· à travers les procédés de fermentation et de dessalement.

Par conséquent, selon la présente invention, lesdits produits solides provenant du stade de dessalement sont utilisés apres, une intégration préliminaire appropriêe; comme constituants 5 pour des compositions d'engrais.

Par conséquent, la présente invention concerne une composition solide d'engrais complexe organo-minéral comprenant : a) le produit solide provenant du dessalement par l'acide sulfurique -et en présence d'un solvant or gani qu e, d ' un 10 effluent provenant des procédés industriels de fermen tation des sucres (vinasses) ; b) au moins, soit un composé organique, soit un composé minéralj porteur de phosphore et/ou d'azote.

La composition d'engrais selon la présente invention 15 contient d'une façon appropriée au moins 3 % de son poids d'azote total (avec au moins 1,5 % en poids sous la forme d'azoté organique), au moins 4 % en poids de phosphore (exprimé en P^O^) * au m°Lns 5 % en poids de potassium (exprimé en K^O) , et au moins 8 % en poids de carbone organique.

20 Les matières premières,appropriées pour la préparation du constituant indique en a) ci-dessus de la composition d'engrais selon la présente invention, sont les effluents pro-; venant des procédés industriels de fermentation des sucres, comme par exemple les effluents provenant de la fermentation 25 -industrielle des mélasses ou plus généralement de la fermen-: tation des solutions contenant du sucre gui sont I Obtenues par extraction des plantes telles que la betterave | sucrière,la canne à sucre, et le sorgho. Ces effluents sont I 9 généralement désignés par 'vinasses”. Comme matières premië- } 30 res, on peut utiliser encore d’autres effluents provenant des procédés industriels de fermentation des sucres, tels que par exemple les résidus provenant de la fabrication de l'acide citrique, de la glycérine, de l'acide glutamique, de l'acide lactique, de l'alcool butylique et de l'acétone et 35 .des substances antibiotiques. Toutes ces possibilités décri- 7\ * Λ ; 3 tes précédemment sont basées sur l’observation que les procédés de fermentation,qui sont effectués sur des extraits * de plantes contenant'du sucre(sont actifs sur les hydrates de carbone contenus dans la matière première tout en ne mo-5 difiant pratiquement pas les minéraux et les proteines con-> tenues initialement dans la matière soumise à la fermenta tion. Par la suite, toutes ces matières premières seront . désignées par le terme 'Vinasse".

Selon le procédé,objet de la présente invention, une 10 vinasse contenant de 35 a 65 % en poidS/et de préférence de 50 à 60 % en poidSjde produits solides dissous, est mise en 1 contact avec l'acide sulfurique. Pour céladon utilise de préférence l'acide sulfurique concentré, par exemple l'acide sulfurique ayant une masse spécifique d'environ 1,84 kg/1.

15 Toutefois, on peut utiliser de l'acide sulfurique dilué avec de l'eau, même s'il n'est pas généralement avantageux j d'utiliser l'acide sulfurique ayant une masse spécifique in férieure à 1,69 kg/1- La quantité d'acide sulfurique à ajou- i u ter à la vinasse est fonction du titre en potassium de la

L

p 20 vinasse elle-même. On utilise généralement une quantité d’acide sulfurique comprise entre 1,3 et 1,8 kg/kg de potae- ; sium dans la vinasse. La mise en contact entre la vinasse > : et l'acide sulfurique est effectuée convenablement dans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens d'agitation, j 25 Une caractéristique fondamentale du procédé conforme à la présente invention est que la réaction de déssalement i s de la vina.sse est effectuée en présence d'un solvant organi- I que qui est soluble dans le milieu réactionnel et est inerte I " vis-à-vis des autres constituants du mélange réactionnel.

‘ 30 Les solvants organiques qui sont appropriés pour ce but, ! v sont les alcools aliphatiques inférieurs (tels que mëthanol , et éthanol), et les cétones (telles que l'acétone et la methyléthyle et one).

Parmi ces solvants, on préfère surtout l'éthanol a 35 cause de sa faible toxic it é ,oru'il est facile à se procurer à i 4 * 4 h t L, bon marché et, du fait que ce solvant permet d'obtenir ledit précipité possédant des caractéristiques physiques telles que les traitarents ultérieurs de séparation, de séchage et de mêlangea-~ ge sont rendus faciles. Il n'est pas nécessaire que le sol- 5 vant organique utilisé soit anhydre, et de plus, la quantité utilisée de ce solvant n'est pas critique, bien qu’il soit préférable de l'utiliser à raison de 10 à 25 parties en volume pour 100 volumes de la vinasse.

Dans le mode de réalisation pratique du procédé selon 10 la présente invention, l'acide sulfurique est ajouté ä la vinasse qui est agitée dans un récipient laboratoire fermé.

Au bout de quelques minutes (par exemple au bout de 3 minutes), le solvant organique est ajouté â la charge sous agitation. Apres une durée supplémentaire d’environ 20 à 60 mi 15 nutes, l'agitation est arrêtée, le produit solide qui a précipité est ensuite séparé, par exemple par centrifugation.

; Toutes les opérations décrites précédemment sont effectuées a la température ambiante (20-25°C) ou à des températures proches de la température ambiante.

20 La matière solide précipitée et séparée, est ensuite soumise à un stade de séchage qui est effectué convenable-nent ä des températures inférieures à 130°C ety ëv entu ell ement, sous une pression inférieure à la pression atmosphérique.

On obtient ainsi le constituant a) de la composition 25 d'engrais selon la présente invention. Ce constituant a) contient des éléments chimiques primaires responsables du pouvoir fertilisant et plus particulièrement le potassium et l'azote,des éléments secondaires tels que calcium, magnésium et soufre,et des oligo-éléments tels que manganèse, zinc, 30 cuivre, bore et fer. Ce constituant a) contient également des produits organiques qui font que ce constituant a) contient un pourcentage élevé de carbone organique d'origine biologique,et des amino-acides porteurs d'azote organique sont ëgalenient présents.

35 il Plus particulièrement, quand on utilise des matières t ; 5

U

\- premières constituées par des effluents de vinasse provenant des procédés de distillation des mélasses de betteraveSy ou des mélasses de canne à sucre ou par des effluents de vinas se provenant de la production de l’acide citrique ä partir 5 des mélasses de betteraves, on peut obtenir le constituant a) de la composition d'engrais avec une teneur en potassium généralement supérieure à 10 % ety concret ement^ de 1 5 % en poids, avec une teneur en carbone organique supérieure a 10 % . et^ concrètement^ comprise entre 15 % et 25 % en poids, et 10 avec une teneur en azote non ammoniacal de l’ordre de 0,5 % à 5 % en poids.

La composition solide d'engrais selon la présente in vention est préparée en mélangeant le constituant a) décrit ci-dessus avec un constituant b) comprenant au moins un com-15 posé organique et/ou minéral porteur de phosphore et/ou d'azote. Comme constituant h), on peut utiliser- un quelconque des engrais organiques ou minéraux actuellement connus dans la technique, tels que par exemple l'urée, les nitrates et les sels d'ammonium comme porteurs d'azote; la farine de 20 sang et les vinasses concentrées provenant des mélasses de betteraves, comme porteurs d'azote et de carbone organique; les superphosphates tels que par exemple le supertriple, l'acide phosphorique ou ses ses .sels comme porteurs de phosphore.

25 Bien entendu, si on le désire, on peut ajouter à la composition également un sel porteur de potassium, tel que le chlorure de potassium et le sulfate de potassium.

« ' Le rapport des quantités du constituant a) et du cons tituant b) de la composition est réglé en fonction de la natu-30 re de ces constituants aussi bien qu'en fonction des titres désirés d'azote, de phosphore et de potassium dans la composition elle-même.

Un avantage de la présente invention est â vrai dire qu'il est possible d'obtenir une composition solide d'engrais 35 J complexe organe minéral avec un titre désiré et constant 6 d'azote, de phosphore et de potassium, même quand on utilise comme matière première les effluents provenant des procédés industriels de fermentation des sucres dont les caracté- * ristiques sont variables.

5 Dans certains cas, la composition solide d'engrais com- / plexe organo-minéral selon ]a présente invention est soluble dans l'eau et possède les caractéristiques d'un bon engrais, non seulement du point de vue chimique, mais également du fait qu’elle provient d'une matière première seulement vé-10 gëtale qui a été soumise d'abord à des procédés de caractère essentiellement biologique, et par conséquent est exempte complètement de substances phytotoxiques.

Un avantage résultant de l'utilisation de la composition d'engrais selon la présente invention est qu'une partie 15 des éléments fertilisants qui ont été extraits du sol pendant le cycle végétatif des plantes sucrières, peut être récupéré et utilisé de nouveau comme engrais; et qu'en outre, les problèmes de pollution posés par les effluents des procédés industriels de fermentation peuvent être résolus simultanément. 20 La présente invention est illustrée par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après.

EXEMPLE 1

Dans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens d'agitation contenant 250 kg de vinasse provenant de la dis-25 tillation des mélasses concentrées de beteeraves, qui contiennent 52 % en poids de matières solides dissoutes, on ajoute 13 kg d'acide sulfurique concentré, (densité 1,84 kg/1) et au bout de quelques minutes sous agitation, on ajoute 33 kg d'une solution hydro-êthaηο1ique (densité 0,82 kg/1).

30 Après avoir agité lentement pendant environ 1 heure, le précipité résultant est séparé par centrifugation au moyen d'une centrifugeuse décanteuse, envoyée dans un four de séchage fonctionnant ä 80°C, sous vide, et pesé. On obtient ainsi 41 kg d’un produit qui sera désigné par la suite par "saline 35 ».potassique", qu'on soumet à l'analyse chimqiue. Les résultats £ 7 y de l’analyse sont indiqués dans les tableaux 1 et 2.

Plus particulièrement, les principales caractéristiques chimiques de la saline potassiuqe sont indiquées dans ’ le tableau 1* exprimées en pourcentage pondéral par rapport: â la ( 5 matière sèche et on indique dans 2e tableau 2 les amino-acides qui sont contenus dans la saline potassique, les concentrations étant toujours exprimées en pourcentage pondéral par rapport au ; * produit séché.

ί . TABLEAU 1 i - | 10 Cendres 58,22 • Matière organique 41,78 \ | Azote total 2,84 | Azote amnoniacal 0,16 \ Carbone organique 17,50 15 Hydrogène 2,45 |

Potassium 14,99 i ' | S od ium 4,80 ' Calcium 2,03

Magnésium 1,20 20 Manganèse 0,23

Fer 0,091

Bore 0,0070 i Cu ivre 0,0023

Zinc 0,0095 i> i 25 Sulfates 23,08 S Phosphates 0,25

Chlorures 1,85 ; TABLEAU 2

Lysine 0,05 30 Histidine 0,03 I·

Arginine 0,03 ' Acide aspartique 0,36 il Thréonine 0,17 Sër ine 0,16 35 Acide glutamique 3,95 / 8 TABLEAU 2 (suite) l Phenylalanine 0,06

Glycine 0,21

Alanine 0,45 5 Proline 0,17 Méthionine 0,03

Isoleucine 0,18

Leuc ine 0,15

Tyros ine 0,16 10 Bétaïne 4,12

La saline potassique a par conséquent un titre de N : P^0^:K^OïMgO respectivement de 3:0:18:2.

La saline potassique qui a été préparée comme indiqué précédemment est utilisée comme constituant dans la formu-15 lation d’engrais organo-minéraux avec des titres différents de N, PO et KO.

25 2

Plus particulièrement, dans un broyeur malaxeur—gra nu -lateur, on ajoute de 11urée^(NH^)^HPO^ et/ou du supertriple à la saline potassique en des quantités indiquées dans le 20 tableau 3. Les mélanges ainsi obtenus, homogénéisés et oranules lés sont des exemples de compositions d’engrais selon la présente invention.

TABLEAU 3

Engrais organo-fflihéral pour une fertilisation de base '4-15-12 ·

25 Constituants N P 0_ KO

2 5 2 (N :P^O^:K^0) (%) (%) (%) saline potassique 67,8 1,9 Γ0.1 12,2 (2,82:0,18:18) 30 Supertriple 27,7 --- 12,2 ---- (0:44:0)

Urée 4,5 2,1 ------ ----- (46:0:0) >100,0 4,0 12,3 12,2 9 U#- ψ b) Engrais organo-minéral pour une fertilisation de base I 7-13-13 g Constituants N P 0^. K 0 | (N:P205:K20) (%) (%) '(%) (%) | Saline potassique 72,2 2,0 0,1 13,0 1 (2,82:0,18;18) 11 ! (NH4)2HPOa 27,8 5,0 12,8 ---- 1 (19:46:0) % 9 I . 100 7,0 12,9 13,0 | c) Engrais organo-minëral pour une fertilisation du mais I à l’intérieur 17-8-10 I Constituants N ^2^ I 15 (K:P205:K20) U) <%) (%) (%) f| Saline potassique 55,6 1,6 0,1 10,0 I (2,82:0,18:18) I * (KH.)HF0 17,4 3,1 8,0 - --- 1 4 2 4 | 20 08 = 46 = 0) | Urée 27,0 12,4 --- ------ 1(46:0:0) 100,0 17,1 8,1 10,0 ;| Dans les compositions a), b) et c) décrites précédemment, 1 25 la quantité de carbone organique qui en résulte est respecti- i veinent- de 11,8; 12,6; et 9,7.

1! EXEMPLE 2 i ' Dans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens ; d’agitation contenant 250 kg de vinasse provenant de la distil- 30 lation de mélasses de betteraves, concentrée jusqu’à une teneur j : | de 59 % de matière solide dissoute, on ajoute 15 kg d’acide 1 sulfurique concentré (densité 1,84 kg/l), et, après quelques minutes d’agitation, on ajoute 33 kg d’une solution hydro· f éthanolique (densité 0,82 kg/l).

35 * Après avoir agité lentement pendant environ une heure, i i I / 1 1 * · * φ » Λ ίο .

+· ί * .

! & le précipité ainsi obtenu est séparé par centrifugation au S moyen d’une centrifugeuse décanteuse. Le produit humide } * (65,2 kg à 65 % de matière sèche) est introduit dans un second récipient laboratoire et mélangé avec 32 kg d'une so·· 5 lution hydro-éthanolique (densité 0,82 kg/1). i Après avoir agité rapidement pendant quelques minutes, | on sépare le précipité par centrifugation et on l’envoie dans j un mélangeur séc heur- gr a nu 1 a t eur fonctionnant en-dessous la pres sion atmosphérique et équipé d'un dispositif de récupération 10 du condensât.

; On obtient ainsi 32,6 kg de produit granulé dont la I composition chimique est indiquée dans le tableau A, dans le- | quel les valeurs des concentrations sont exprimées en pour- I centage pondéral par rapport ä la matière sèche.

; 1 5 TABLEAU A

Cendres 7 A,5 | Matière organique 25,5 j! “ Azote total 2,0 r j! Azote ammoniacal traces I; |j 20 Carbone organique 12,0 i.

I· j: Hydrogène 2,1 I Potassium 19,3 jj Magnésium 1,1 j Phosphates 0,38 25 La saline potassique ainsi obtenue a par conséquent un titre de N : P205: K^O:MgO de 2:0:23:1.

! Cette saline potassique est mélangée avec des produits j de synthèse et en outre avec des produits porteurs d’azote et de carbone organique, plus particulièrement avec des vïnas-30 ses concentrées provenant des mélasses de betterave et de la ; _ farine de sang, en des quantités indiquées dans le tableau 5.

Les me langes homogénéisé et granulés sont des exemples de com-· i positions d’engrais selon la présente invention.

f 11 * ; TABLEAU 5

a) Engrais organo-minëral pour fertilisation de base 4-12-14 Constituants N PO KO

i 2 5 2 | ^ (N:P205:K20) (%) (%) (%) (7.) i * _____________ _______________ [ I Saline potassique 62,5 1>25 14,50 1 5 (2,0:0:23,2) i I; . Supertriple 27,5 ---- 12,10 ----- | (0:44:0) | ' Farine de sang 5,0 0,50 0, 04 0,03 (10,0:0,9:0,6) 10 Urée 5,0 2,30 ---- i (46,0:0:0) i ___ _______ _ i 100,0 4,05 12,14 14,53 | b) Engrais organo-minëral pour fertilisation de champs de j,. fourrage 7-10-6 S Constituants N PO K n 2 5 2 (N:P 0 :K 0) (Z (Z) (Z) (Z) 2 5 2 — — — — — —— — — —---— — — — — — — — — — — — — T — — — — jl Saline potassique 7 2,0 1,44 ---- 1 6,70 J (2,0:0:23,2) 20 (NH ) HPO 21,8 3,92 1 0, 03 ------ | (18,0:46,0:0) ! Vinasses concentrées 3,5 0,16 0,06 I (4,67:0:1,75) I Urée 3,7 1,70 ---- ---- | 2 5 (46,0:0:0) ______ ______ _____ ____ j  100 7,22 10,03 16,76 Λ jl 4 * » ·» « - - 12 * c) Engrais organo-minëral pour fertilisation de jardins t maraîchers 5-9-18.

Constituants N PO KO

2 5 2 (N:P2O5:K20) (Z) (Z) (Z) (%)

Saline potassique 7 9, 0 1,58 --------- 18,30 (2,0:0:23,2) (NV2pV 1 9,5 3,51 8,97 ------ (18,0:46, 0: 0) 10 Vinasses concentrées 1 , 5 0,07 ----- 0,03 (4,67:0:1,75) 100 5,16 8,97 18,33 EXEMPLE 3

Dans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens 15 d’agitation, contenant 247 kg de vinasses provenant de la distillation de mélasses de sucre de canne, concentrée ä 38 Z de matière solide dissoute, on ajoute 13,5 kg d’acide sulfurique concentré (densité 1,84 kg/l) et, après quelques minutes d'agitation, on ajoute 34 kg d'une solution hydro-éthanoli-20 que (densité 0,82 kg/l). Après avoir agité lentement pendant environ une heure, le précipité ainsi obtenu est séparé par centrifugation au moyen d’une centrifugeuse décanteuse, envoyé dans un four de séchage fonctionnant à 80°0 sous vide, et pesé .

25 On obtient ainsi 33,2 kg de produit qu’on soumet à l'analyse chimique, dont les résultats sont indiqués dans le tableau 6, les valeurs de concentration étant exprimées en pourcentage pondéral par rapport au produit sec.

TABLEAU 6 3 0 Cendres 61,40

Matières organiques 38,60

Azote total 0,52

Azote ammoniacal traces

Carbone organique 13,14 35 sJ Hydrogène 1,78 * Λ - * » * 13

ί_ TABLEAU 6 J^u_itejL

Potassium 15,47

Magnés ium 0,7 0

Phosphates 0,63 , 5 Le titre de la saline potassique ainsi obtenue est par conséqu ent : N : P ^0 0 : MgO = 0,5:0,5:18,5:1-

En incorporant cette saline potassique, on obtient des formulations dtengrais organe-minéraux qui sont similaires ' à celles indiquées dans les exemples 1 et 2 précédents.

1 0 EXEMPLE 4

Bans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens d'agitation, contenant 253 kg d'effluents de vinasse provenant: de la production de l'acide citrique à partir des mélasses de betteraves, ces vinasses ayant été concentrées jusqu'à une 15 teneur de 57 _% de matières solides dissoutes, on ajoute 14,5 kg d'acide sulfurique concentré (densité 1,84 kg/l), et après quelques minutes d'agitation, on ajoute 34 kg d'une solution _ hydro-ethanolique (densité 0,82 kg/l). Après avoir agité pendant environ 1 heure, le précipité ainsi obtenu est séparé 20 par centrifugation au moyen d'une centrifugeuse à panier, envoyé dans un four de séchage fonctionnant à 80°C sous vide et pesé. On obtient ainsi 69,6 kg de produit qui est soumis à l’analyse chimique dont les résultats sont indiques en pourcentage pondéral par rapport au produit sec dans le produit 7.

25 TABLEAU 7

Cendres 39,20

Matière organique 61,80

Azote total 4,55

Azote ammoniacal 0,31 30 Carbone organique 24,90

Hydrogène 3,36

Potassium 11,79

Magnésium 0,43 I Phosphates 0,46 ( ' ' ' ! ,

La saline potassique ainsi obtenue a par conséquent un titre îK^OrMgO de 4,5:0,3:14:1.

En incorporant cette saline potassique, on obtient , des formulations d’engrais organo-miniraux similaires à 5 celles indiquées dans les exemples 1 et 2 précédents.

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Claims (4)

1. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée ~ par le fait que le constituant a) est obtenu en mettant la vinasse en contact avec de l'acide sulfurique puis en ajoutant au mélange ainsi obtenu un solvant organique^ choisi 20 parmi la classe des alcools inférieurs et des cëtones infé-rieures,et en séparant et séchant finalement le précipité ainsi obtenu.
2. 3. Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, dans la préparation du constituant a), on 25 utilise une vinasse ayant une teneur en matière solide comprise entre 35 % et 65 Z en poids et que l'acide sulfurique est utilisé avec une densité comprise entre 1,69 et 1,84 kg/1, en une quantité comprise entre 1,3 et 1,8 kg par kg de potas sium dans la vinasse.
3. 4. Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que dans la préparation du constituant a), on utilise une quantité dudit solvant organique comprise entre 10 et 25 parties en volume pour 100 parties en volume de vinasse.
4. 5. Composition selon la revendication 1, caractérisée 35 par le fait que ledit solvant organique est l'éthanol. 7P 1 .. * -. ! < 16 • » tf 6. Composition selon la revendication 1, caractéri sée par le fait que le constituant b) est choisi parmi la classe de l’urée, des nitrates, des sels d'ammonium, des » (superphosphates, de l’acide phosphorique, des sels de ' 5 l’acide pho sphor iqu e^ d e la farine de sang et des v ina sses^ concentrées. X ! ! } j - i i 4 ji H }i i i | ! - i 4 g \