NL1037409C2

NL1037409C2 - Systeem van onderling samenwerkende modulaire eenheden voor het wonen en werken met geã¯ntegreerde productie van voedsel gecombineerd met hergebruik van afvalstromen.

Info

Publication number: NL1037409C2
Application number: NL1037409A
Authority: NL
Inventors: Adriaan Johannes Hubertus Wijngaart
Original assignee: Adriaan Johannes Hubertus Wijngaart
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-20
Also published as: WO2011049434A2; EP2490523A1

Description

TITEL. Systeem van onderling samenwerkende modulaire eenheden voor het wonen en werken met geïntegreerde productie van voedsel gecombineerd met hergebruik van afvalstromen.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een systeem voor het produceren van agrarische producten zoals voedsel en/of het verwerken van een (agrarische) afvalstroom zoals in de tuinbouw, veeteelt, visteelt en/of voedingsindustrie; waarbij met het systeem tenminste één agrarisch product wordt geproduceerd of een (agrarische) afvalstroom wordt verwerkt; 10 het systeem omvat minstens één productie-eenheid voor het produceren van een agrarisch product of voor het verwerken van een (agrarische) afvalstroom.

In dergelijke systemen voor het produceren van een agrarisch product of het verwerken van een afvalstroom worden functionele eenheden in fysieke nabijheid van 15 elkaar gecombineerd en bedreven - al dan niet voorzien van een wooneenheid - voor het produceren van voedselproducten zoals vee en/of planten onder toepassing van stof- en energiekringlopen voor het opwerken van afvalstromen ter beperking van emissies naar de omgeving of het milieu zoals afvalwater, energie, broeikasgassen. Dergelijke systemen worden in een eenvoudige uitvoering ook wel aangeduid als een 20 landbouwbedrijf of boerderij, waarbij een of meer wooneenheden (bijvoorbeeld woonhuizen) zijn gecombineerd met een of meer staleenheden (bijvoorbeeld grote stallen of stallen complexen voor kippen of varkens) en mogelijk nog zijn gecombineerd met een of meer andere eenheden (zoals bijvoorbeeld een grote kas, kascomplexen of een waterzuiveringsinrichting).

25

Voedsel wordt heden ten dage niet in de nabijheid van de consumenten geproduceerd en moet dus worden getransporteerd over lange aanvoerwegen naar grote bevolkingsconcentraties zoals steden of woonagglomeraties. Dit transport van voedsel over grote afstanden verbruikt veel energie in de vorm van fossiele brandstoffen wat 30 C02/warmte emissie tot gevolg heeft. In de intensieve grootschalige veeteelt worden dieren, zoals koeien, varkens, schapen, geiten, kippen, pelsdieren en dergelijke, in grote aantallen geproduceerd in steeds groter wordende stallen. Daarnaast worden eetbare planten en gewassen ten behoeve van voedsel meestal grootschalig geproduceerd op akkerbouwgronden, al dan niet in kassen. Daar van oudsher deze 35 productielocaties zijn voorzien nabij stedelijke agglomeraties treedt concurrentie op voor de bestemming van de schaarse (bouw)gronden. Met name bij uitbreiding van woonwijken door het bouwen van nieuwe woningen/opstanden moeten bestaande 1037409 2 landbouwgronden aan de rand van de stad/dorp worden ontruimd. De huidige grootschalige inrichting van de landbouwgronden is echter niet flexibel indeelbaar of verplaatsbaar en daarmee vergelijkbaar met grote fabriekcomplexen en/of productielocaties. Verplaatsen van dergelijke landbouwbedrijven is daardoor duur 5 vanwege de kapitaalvernietiging door de nagelvastheid van de productie-eenheden. Bij het wijzigen van het bestemmingsplan moeten deze gronden inclusief opstallen aan de gemeente tegen hoge prijzen gekocht worden. Dit gaat ten koste van gemeenschapsgeld.

Bovendien is gebleken dat het grootschalig produceren van agrarisch producten 10 grote risico's met zich brengt in de vorm van ziektes van plant en dier. Door de monocultuur aan planten en dieren in de grote stal- en kascomplexen kunnen door direct huidcontact ziektes snel worden overgedragen wat tot uitbraak van epidemieën kan leiden. Doordat in stallen grote hoeveelheden dieren in snel wisselende samenstellingen leven kunnen ziektes zeer snel worden overgedragen en verspreid en 15 epidemieën uitbreken wanneer bijvoorbeeld een ziek dier bij gezonde dieren wordt gebracht. Uitbraak van een ziekte zoals de varkenspest of vogelpest in een stal van een (boeren)bedrijf kan ook eenvoudig tot besmetting van een naburige stal of zelfs van stallen bij in de buurt gelegen boerderijen veroorzaken, hetgeen tot grootschalige vernietiging (destructie) van dieren leidt. Het ter plaatse op dezelfde locatie 20 grootschalig produceren van één product zoals bijvoorbeeld varkens leidt ook tot het produceren van grote afvalstromen. De dieren produceren mest in hoofdzaak bestaande uit een combinatie van urine met vaste mest. Dit samenvloeiende mengsel veroorzaakt ammoniakemissie, zowel in de stal, bij het uitrijden uit de stal als bij eventuele opslag buiten, hetgeen tot verzuring van de omgeving of het milieu 25 aanleiding kan geven. Tevens is het voor mens en dier ongewenst dat in de huisvestings/werkruimte een te hoge concentratie aan ammoniakgas aanwezig is. Dit kan aanleiding geven tot long- en leveraandoeningen. Bovendien is gebleken dat de afvalproducten van een stalcomplex niet alleen bestaan uit vloeibare en vaste (mest)componenten, maar dat de afgevoerde ventilatielucht eveneens beschouwd 30 dient te worden als afvalstroom. Deze gasstroom bevat een hoog percentage kooldioxide, evenals een aanzienlijke hoeveelheid warmte, zodat deze stroom in aanmerking komt voor hergebruik.

Een kas daarentegen vangt over het hele jaar gemeten ongeveer vier maal zoveel energie op dan nodig is voor de plantengroei. Toch dient er in gematigde 35 klimaten zoals in Nederland 's winters en 's nachts te worden bijverwarmd, terwijl zomers de overtollige warmte moet worden afgevoerd door het openen van de (dak)ramen.

3

Onder de term productie-eenheid binnen het systeem worden een systeemdeel verstaan met ingaande en/of uitgaande stromen welke systeemdeel is aangepast voor een bepaalde vaste functie of taak of waarbinnen of waarmee bepaalde (productie) processen worden uitgevoerd.

5 Doel van de uitvinding is om een systeem zonder bovengenoemde nadelen te verschaffen voor het produceren van agrarische producten en/of het verwerken van een (agrarische) afvalstroom zoals gebruikelijk is in de landbouw, tuinbouw, veeteelt en visteelt en voedingsmiddelenindustrie, waarbij de productie-eenheden gemakkelijk kunnen worden geconfigureerd en worden aangepast, uitgebreid of ingekrompen 10 nabij stedelijke agglomeraties desgewenst zonder permanent beslag op gronden, zodat plantaardig en dierlijk voedsel geïntegreerd en flexibel kan worden geproduceerd tegen lage (transport) kosten bij een minimale belasting van de omgeving door afvalstromen en waarbij de kans op uitbraak van ziektes sterk wordt verminderd door pathogenenstromen te voorkomen.

15

De uitvinding voorziet derhalve in een systeem voor het produceren van agrarische producten en/of het verwerken van een (agrarische) afvalstroom zoals in de landbouw, tuinbouw, veeteelt en visteelt en voedingsmiddelenindustrie volgens het voorgande waarbij de productie-eenheid één of meer standaard- of eenheidsmodulen 20 omvat van beperkte standaardafmeting (lengte x breedte x hoogte) en met een beperkt gewicht; welke eenheidsmodulen gemakkelijk handelbaar, verplaatsbaar, stapelbaar, schakelbaar, inzetbaar, uitwisselbaar en/of deels demontabel zijn, een en ander zodanig dat de productie-eenheid naar keuze kan worden aangepast, gestapeld, 25 uitgebreid, ingekrompen of verplaatst en daarbij duurzaam in gebruik is. (Deels vergelijkbaar met container handeling)

Door de productie-eenheden van het systeem samen te stellen of te configureren uit eenvoudig aan te passen en/of te verplaatsen en/of te combineren stapelbare, 30 schakelbare, uitwisselbare en/of deels demontabele eenheidsmodulen kan de geïntegreerde productie van voedsel gemakkelijk en tegen lage kosten worden aangepast aan zich wijzigende (milieu)vereisten of vraag terwijl bovendien de kans op uitbraak van epidemieën wordt gereduceerd.

35 In het bijzonder omvat het systeem twee of meer productie-eenheden, al dan niet met dezelfde functie, en naar keuze utiliteitseenheden zoals een wooneenheid.

Hiermee wordt het mogelijk efficiënter lokaal en flexibeler te produceren.

4

Bij voorkeur werken de productie-eenheden onderling in een geïntegreerd productiesysteem samen waarbij minstens één materiaal- en/of energiekringloop of -stroom wordt gegenereerd.

In het bijzonder wordt voor de materiaal- en/of energiekringlopen naar keuze een 5 beroep gedaan op minstens één kringloop uit de volgende reeks: - een restproductenkringloop; - een waterkringloop; - een mineralenkringloop; - een voedingsketenkringloop; 10 - een afvalkringloop.

Door deze materiaal- en/of afvalstromen lokaal te verwerken is transport van deze stromen niet nodig.

In een voordelige uitvoeringsvorm omvat de restproductenkringloop, minstens: 15 - een thermische energiekringloop, waarbij vrijkomende warmte in een (systeem)eenheid - zoals lichaamswarmte van dieren of opgewekte zonnewarmte in een kaseenheid of wooneenheid - via een warmtewisselaar wordt verzameld en opgeslagen in een energie-reservoir, een en ander zodanig dat de aldus opgeslagen energie desgewenst - bijvoorbeeld in de winter - kan worden gebruikt 20 voor verwarming van (systeem)eenheden zoals een staleenheid, kaseenheid of wooneenheid dan wel elders nuttig kan worden aangewend; - een koolstofkringloop, waarbij koolstof bevattende (afval)stromen geproduceerd in (systeem)eenheden - zoals door dieren in een staleenheid of door bewoners in een wooneenheid - worden hergebruikt in (systeem)eenheden; 25

In het bijzonder wordt een waterkringloop opgewekt in een productie-eenheid, waarin condenswater gevormd wordt dan wel andere vloeibare reststromen in productie-eenheden - zoals een modulaire staleenheid, kaseenheid of wooneenheid - wordt gebruikt als bijvoorbeeld toegevoegd leidingwater (gietwater).

30 Bij voorkeur wordt een mineralenkringloop opgewekt in een productie-eenheid, waarbij nuttige mineralen zoals stikstof en kalium en fosfaat in kringloop gebracht worden tussen productie-eenheden zoals kas-, stal- of wooneenheden dan wel andere systeemeenheden.

In het bijzonder wordt een voedingsketenkringloop opgewekt in een productie-35 eenheid, waarbij voedsel voor dier of mens in productie-eenheden wordt geproduceerd.

Bij voorkeur wordt een afvalkringloop opgewekt in een productie-eenheid, waarbij afvalstromen welke door dier, mens en plant in de productie-eenheden worden gegenereerd in productie-eenheden worden opgewerkt en hergebruikt.

5 5 Door het configureren van productie-eenheden uit flexibele eenheidsmodulen met een beperkte afmeting kan beter aan milieu- en emissie-eisen worden voldaan doordat de benodigde opwerking en hergebruik van reststromen ter plaatse, tegen lage kosten, kunnen worden gerealiseerd, waarbij transportkosten en daarmee gerelateerde energieverbruik en C02 emissie sterk kunnen worden beperkt.

10

In het bijzonder wordt een modulaire staleenheid gevormd door afzonderlijke dan wel meerdere eenheidsstalmodulen; waarbij ieder eenheidsstalmoduul is voorzien van een luchtventilatiesysteem omvattende een luchtinlaat en een luchtuitlaat.

Bij voorkeur zijn de luchtinlaat en de luchtuitlaat zodanig gepositioneerd dat 15 terugvoer, of recirculatie, van afvoerlucht naar de inlaatlucht wordt voorkomen.

In het bijzonder wordt in de eenheidsstalmoduul de urine en de vaste mest gescheiden ter voorkoming van de NH3 vorming.

Bij voorkeur is het luchtventilatiesysteem voorzien van één of meer luchtbehandelingsmiddelen, waarbij overtollige warmte via een warmte uitwisseling 20 zonder ventilatielucht uit de stalruimte wordt gevoerd en buiten de stal wordt opgeslagen in buffers dan wel vernietigd.

In het bijzonder worden de luchtbehandelingsmiddelen gekozen uit de reeks: desinfectie-eenheid, filtratiesysteem.

Door het voorzien van een luchtbehandelingsssyteem voor de eenheidsstalmodulen 25 kunnen de modulen snel en gemakkelijk worden gekoppeld tot een grote staleenheid, zodat dan geen aparte luchtverversingseenheid behoeft te worden aangelegd. Ook kan met bovengenoemde maatregelen de luchtkwaliteit en de temperatuur in de modulen goed worden beheerst en besmetting door ziektekiemen van andere modulen en eenheden worden voorkomen.

30

In het bijzonder zijn de eenheidsmodulen voorzien van beweegbare verplaatsbare vloerdelen of roosterlagen.

Bij voorkeur is tenminste één wand van een eenheidsmoduul voorzien van een sandwich structuur.

35 In het bijzonder omvat de sandwich structuur een honingraatkern, dan wel een andersoortige isolatiekern, waarbij de openingen aan weerszijden zijn afgedekt met afdekhuiden.

6

Bij voorkeur is de honingraatkern vervaardigd van een vezel-harscomposiet zoals een papier-hars samenstelling.

Door bovengenoemde maatregelen toe te passen kunnen de eenheidsmodulen eenvoudig en tegen lage kosten worden vervaardigd en naar wens worden aangepast.

5

In een voordelige uitvoeringsvorm bevat het systeem een modulaire kaseenheid waarbij recirculatiemiddelen zijn voorzien voor het onderling uitwisselbare gebruik van afvoerstromen.

In het bijzonder zijn de zijwand en/of de dakwand van de kas voorzien van circulatie 10 kanalen geschikt voor het doorleiden van een koelend medium.

Bij voorkeur zijn de koelkanalen voorzien van een infra rood-filter en/of een ultraviolet-filter.

In het bijzonder is de onderwand van de dakwand aan de binnenzijde van de kas voorzien van een infrarood-filter en de buiten- ofwel bovenwand van het koelkanaal 15 van de kas is voorzien van een ultraviolet-filter.

Door de kasmodulen te voorzien van middelen voor het koelen en verwarmen van de kas en van middelen voor het regelen, zoals opvangen en reflecteren, van de warmte ofwel IR-straling en/of UV-straling van de zon kan worden voorkomen dat de inhoud van de kas kan gaan opwarmen of afkoelen en/of schadelijke straling voor plant, mens 20 en dier in de kas binnentreedt. Het overschot of tekort aan warmte kan via restproductenkringlopen, zoals een thermische energiekringloop, door deze maatregelen gemakkelijk worden afgevoerd respectievelijk aangevoerd.

In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt water uit een modulaire viseenheid als 25 koelend medium gebruikt in systeemeenheden.

Bij voorkeur zijn de modulaire systeemeenheden en de daarin omvatte modulaire eenheden uitwisselbaar en/of demontabel zodat de geïntegreerde productie van voedsel, energie en water flexibel kan worden aangepast, uitgebreid of verplaatst en duurzaam in het gebruik is.

30

Aan de hand van de bijgevoegde figuren wordt de uitvinding nader toegelicht.

In Fig.1 wordt een voorbeeld gegeven van een geïntegreerd systeem van onderling samenwerkende kringloopeenheden voor wonen en werken met productie van voedsel 35 gecombineerd met terugwinning van o.a. energie/water uit reststromen alsmede hergebruik van afvalstromen in andere processen (C02-mineralen); 7

Fig.2 toont enkele uitvoeringsvoorbeelden van modulaire configuraties van het systeem met geïntegreerde kringlopen;

Fig.3A - 3C tonen drie uitvoeringsvormen van eenheidsmodulen;

Fig. 4 toont een modulaire staleenheid en kaseenheid, ieder omvattende drie 5 eenheidsmodulen;

Fig.5 toont nader in detail een eenheidsstalmoduul;

Fig.6 toont een modulaire staleenheid en kaseenheid volgens de uitvinding;

Fig.7A & 7B tonen nader in detail de zijwand en dakwand van een eenheidskasmoduul; 10 Fig.8 toont het systeem volgens de uitvinding met vier productie-eenheden;

Fig.9 toont de gekoppelde modulaire framewerkmodulen en de Piek & Place-inrichting; Fig.10 toont nader in detail een eenheidsstalmoduul in een framewerkmoduul.

Fig. 1 toont het geïntegreerde systeem voor het produceren van agrarische producten 15 en/of het verwerken van een (agrarische) afvalstroom met (van buiten naar binnen) de volgende kringlopen: restproducten kringloop 20, mineralenkringloop 21, voedselketen 22, afvalkringloop 23 en productenkringloop 24. Al deze kringlopen zijn onderling verbonden en gekoppeld zodat energie, water, mineralen, koolstof kunnen worden (her)gebruikt in andere productie-eenheden zoals bijvoorbeeld in een 20 glastuinbouweenheid 14, akkerbouweenheid 15, voedingsmiddelenindustrie 16 en staleenheden voor dieren 10, 11, 12, 13. Voor het (her)gebruiken van energie is een productie-eenheid in de vorm van een biogaseenheid 4 voorzien voor het opwaarderen van organisch afval uit de afvalkringloop 23 tot biogas dat weer omgezet wordt naar elektriciteit/warmte. Voor het (her)gebruiken van water 1 is een 25 (waterzuiverings)eenheid 5 voorzien voor het opwaarderen van waterig afval uit de afvalkringloop 23 tot bruikbaar (drink)water. Voor het (her)gebruiken van vaste en brandbare materialen en afvalcomponenten is een vergassing/verbrandings eenheid 6 voorzien welke (ver)brandbare gassen toevoert aan de energie-eenheid 3.

In Fig.2 worden enkele uitvoeringsvoorbeelden getoond van configuraties van 30 combinaties van productie-eenheden van duurzame integratie 55. Tevens wordt getoond dat systeem- of productie-eenheden bij voorkeur worden opgebouwd uit standaard- of eenheidsmodulen. Bij module functie 52 worden losse individuele autonome eenheidsmodulen getoond zoals een eenheidsstalmoduul 17, een eenheidswaterzuiveringsmoduul 7, een eenheidsbiogasmoduul 27 en een 35 eenheidskasmoduul 18. In een tweede stap 53 worden meer modulen als individuele toepassing gecombineerd toegepast zoals in dit voorbeeld een productie-eenheid oftewel modulaire staleenheid 9 geconfigureerd uit drie eenheidsstalmodulen 17 en 8 een productie-eenheid oftewel modulaire kaseenheid 8 bestaande uit drie eenheidskasmodulen 18. In een derde stap wordt als voorbeeld een combinatie van individuele toepassingen 54 getoond zoals een eenheidsstalmoduul 17 met een waterzuiveringsmoduul 7 en twee eenheidskasmodulen 18 met een biogasmoduul 27.

5 Het systeem voorziet dat andere combinaties met andere modulen eveneens mogelijk zijn waarmee een universeel duurzaam productie systeem economisch en flexibel te realiseren is. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld van de duurzame integratie 55 zijn alle individuele modulen opgenomen in de nabijheid van dorp/wooneenheid 2 (Fig.1).

10 Het is gebleken dat een voordelige configuratie wordt gevormd door een modulaire staleenheid 9, met name een varkensstaleenheid 11, in combinatie met een biogaseenheid 4 en een energie-eenheid 3. De energie-eenheid is bij voorkeur voorzien van een opwaardering van organisch afval tot elektriciteit/warmte 6. De urine wordt gescheiden afgevoerd naar een waterzuiveringsmoduul dat afvalwater omzet 15 naar gietwater voor planten terwijl de vaste organische mest 32 - afkomstig van de varkensstaleenheid 11 - samen met het slachtafval - na productie van het varkensvlees 33 - in een biogaseenheid 4 vergist wordt tot methaan (CH4). In de mestvergister van de biogaseenheid 4 kunnen desgewenst ook nog externe afvalstromen 46 worden meevergist zoals horeca-afval en afval van 20 voedselverwerkende industrie of andere mestproducerende eenheden die eveneens gekoppeld worden zoals een kippenstaleenheid 12 of een rundveestaleenheid 13. Het gevormde methaan wordt daarna gevoed aan een gasmotor met generator voor het opwekken van elektriciteit. De hierbij gevormde warmte en C02 kunnen worden hergebruikt bijvoorbeeld in glastuinbouweenheid 14 of in de algen bioreactor welke 25 onderdeel is van de opwaardering van afvalwater in waterzuiveringsinstallatie 5. In de algen bioreactor wordt de waterige afvalstroom van de dierhouderij tezamen met de C02 uit het systeem als voedingsstof gebruikt om algen of andere organismen te voeden, zoals bijvoorbeeld kroos of vlottende waternavel.

Ook kan een deel van de niet door bacteriën af te breken organische afvalstroom van 30 de mestvergister worden gevoed aan een SSF(solid substrate of droge fermentatie)-moduul waarbij door het schimmelproces cellulose-bevattende componenten worden omgezet in suikers. Deze suikers kunnen dan eventueel weer worden omgezet naar bio-ethanol in een vergister. Deze nageschakelde droge afvalstroomverwerking is bijzonder geschikt gebleken voor kippenmest en dergelijke. Ook kan in een separaat 35 proces fosfaat worden teruggewonnen uit de reststromen van de vergister dan wel uit de waterige stroom van de waterzuiveringsmodule.

9

De organismen die in de algen bioreactor worden geproduceerd, kunnen worden gerecycled en worden hergebruikt als voer in een vissta leen heid 10, varkensstaleenheid 11, kippenstaleenheid 12 en/of een rundveestaleenheid 13. Als alternatief voor het recyclen als voer kunnen de geproduceerde organismen ook 5 worden gebruikt voor farmeceutische producten, cosmetica of voedingsproducten.

Ten behoeve van koeling kunnen ook inrichtingen worden toegepast om de deeltjesgrootte te verkleinen van de mestvloeistof met de daarin opgeloste en te scheiden stoffen zoals atomisers, vernevelaars of mistmakers in combinatie met 10 ventilatoren en/of ultrasone toestellen.

Daarvoor kan afvallucht met een relatief hoge temperatuur, lage relatieve vochtigheid en bewegingsenergie worden toegepast - zoals de afblaas van H&V (Heating, Ventilation) systemen in gebouwen en in specifieke gezondheidszorginstellingen en onderwijsinstellingen (hormonen). Indien geen afvallucht voorhanden is zal door 15 middel van warmtewisselaars de vereiste luchttemperatuur gerealiseerd moeten worden.

Dezelfde technieken zijn ook toepasbaar in andere vloeibare afvalstromen welke niet-vluchtige componenten bevatten zoals zouten en voor de bereiding van drinkwater.

Bij alle processen waarbij de vloeistof omgezet wordt naar kleinere deeltjes wordt veel 20 energie uit de omliggende lucht opgenomen waarmee gemiddeld een temperatuur reductie van 10 °C kan worden bereikt.

Deze koelcapaciteit kan worden benut door direct na de vloeistofdeeltjesverkleiner een warmtewisselaar in te bouwen van een airco koelinstallatie of van een koeling- en condensatie-inrichting welke aan het eind van het scheidingsproces wordt toegepast. 25

In Fig.3A/3B/3C worden drie uitvoeringsvormen van configuraties van eenheidsmodulen 100 getoond met in Fig.3A een eenheidsstalmoduul 17 die - op sub niveau eveneens flexibel en uitwisselbaar - zijn voorzien van een enkele moduullaag 101 voorzien van een of meer roosterplaten 102. Deze stalmoduul 17 is daardoor 30 geschikt voor het houden van grotere dieren zoals kalveren of varkens. In Fig.3B wordt een alternatieve configuratie voor een eenheidsmoduul 100 getoond met drie moduullagen 101 welke ieder zijn voorzien van meer roosterplaten 102. Daarmee is deze eenheidsstalmoduul 17 speciaal geschikt voor het houden van kleinere dieren zoals bijvoorbeeld kippen. In Fig.3C wordt een derde alternatieve uitvoeringsvorm 35 getoond van de eenheidsmoduul 100, waarbij een grote hoeveelheid moduullagen 101 zijn voorzien welke ieder uit een klein aantal roosterplaten 102 zijn gevormd; in dit uitvoeringsvoorbeeld worden de moduullagen 101 gevormd door enkele roosterplaten 10 102 die zich over de gehele lengte en breedte van de kasmoduul 18 uitstrekken. Daarmee is deze kasmoduul 18 in het bijzonder geschikt voor het produceren van plantaardig voedsel dat weinig tot geen zonlicht nodig heeft zoals bijvoorbeeld champignons. De in het uitvoeringsvoorbeeld van Fig.3A/3B/3C getoonde 5 eenheidsmodulen 100 zijn kokervormig en zijn voorzien van een dakwand 110, zijwanden 111 en bodemwand 112. De open uiteinden 113 kunnen zijn voorzien van een afsluiting zoals een deur of kunnen worden aangesloten aan een (eenheids)verbindingsmoduul (zie Fig.4).

In Fig.4 wordt een modulaire staleenheid 9 getoond welke drie 10 eenheidsstalmodulen 17 omvat. Om de integratie en samenwerking van de verschillende modulaire eenheden 100 te verbeteren en te verhogen is een eenheidsverbindingsmoduul 105 aan de uiteinden van de drie eenheidsstalmodulen 17 geplaatst zodat deze eenvoudig bereikbaar zijn. Aan de andere zijde van het eenheidsverbindingsmoduul 105 worden een modulaire kaseenheid 8 aangeschakeld 15 bestaande uit drie eenheidskasmodulen 18 ieder voorzien van een lichtdoorlatende bovenwand 110 en/of lichtdoorlatende zijwanden 111.

In Fig.5 wordt een eenheidsstalmoduul 17 nader in detail getoond. De varkens 120 staan op een moduullaag 101 waaronder een scheidingsinrichting 121 is aangebracht voor scheiding van (vaste) mest 122 en urine 123. Hierdoor wordt 20 ammoniak(NH3)-vorming in het stalmoduul 17 zeer sterk beperkt zodat de hoeveelheid ventilatielucht 124 eveneens en wel met 1/15 van zijn volume kan worden beperkt (van 60 m3/dier/uur naar 4 m3/dier/uur). De stalmoduul 17 is voorts voorzien van koeling/verwarmingsmiddelen 126 welke zijn verbonden met de koeling/verwarming-inrichting 125 buiten de stalmoduul 17. De koeling/verwarming-25 inrichting 125 kan onderdeel zijn van de modulaire staleenheid 9 en zijn verbonden met een of meer systeemeenheden zoals getoond in Fig.1 zoals bijvoorbeeld de restproductenkringloop 20, koude/warmteopslag 25 en energie 3. De ventilatielucht 124 wordt aangezogen via luchtinlaat 127 en via luchtuitlaat 128 weer afgeblazen. Om aanzuigen van verontreinigde en met name van ziektekiemen voorziene lucht te 30 voorkomen worden de luchtinlaat 127 en luchtuitlaat 128 zo ver mogelijk van elkaar af gepositioneerd, bijvoorbeeld nabij beide uiteinden 113. Om het verspreiden van ziektekiemen via de ventilatielucht nog verder te beperken kunnen ook luchtbehandelingsmiddelen 129, 130 zijn voorzien. Nabij de luchtinlaat 127 kan een desinfectie/conditionering luchtbehandeling 129 zijn voorzien, terwijl nabij de 35 luchtuitlaat een stof luchtbehandelingsmiddel 130 kan zijn voorzien. Ook kan de warme, C02 rijke ventilatielucht 124 uit stalmoduul 17 via bijvoorbeeld de 11 restproductenkringloop 20 naar een andere systeemeenheid worden geleid zoals een glastuinbouweenheid 14 al dan niet gevormd uit eenheidskasmodulen 18.

Fig.6 toont een alternatieve configuratie van een systeem volgens de uitvinding omvattende een modulaire kaseenheid 8, een modulaire staleenheid 9 en een 5 modulaire viseenheid 26 alsmede een modulaire energie(=water)buffer; in dit uitvoeringsvoorbeeld samengesteld uit twee eenheidskasmodulen 18, één eenheidsstalmoduul 17 en vier eenheidsvismodulen 19. Door het eenheidsstalmoduul 17 en eenheidskasmodulen 18 op de eenheidsvismodulen 19 te positioneren kan een goede warmteintegratie worden verkregen door bijvoorbeeld het viswater te gebruiken 10 als koelmedium in de eenheidskasmodulen 18 en/of het eenheidsstalmoduul 17. Het koelmedium kan ook zijn verbonden met de koeling/verwarmingsinrichting 125 (zie Fig.5) of een andere kringloop of keten. Deze verticale stapeling heeft het voordeel dat er een gering ruimtebeslag is op de grondprint. Daarom zijn de modulaire systeemeenheden bij voorkeur stapelbaar uitgevoerd en zijn ze bij voorkeur voorzien 15 van bodemwanden 102 met identieke afmetingen of van deelafmetingen die samengevoegd weer de eenheidsafmetingen vormen. Bijvoorkeur is de vorm van een eenheidsmoduul een rechthoek met de grondafmetingen van 12 meter bij 3 meter.

In Fig.7A en 7B wordt een deel van een eenheidskasmoduul 18 getoond met zijwand 140 en dakwand 141. In dit uitvoeringsvoorbeeld zijn zowel de zijwand 140 20 als de dakwand 141 aan de buitenzijde voorzien van een koelruimte 142 geschikt voor het koelen van de kas met behulp van een koelmedium 150 zoals water of lucht. De koelruimte 142 kan zijn onderverdeeld in segmenten of zijn opgebouwd uit een reeks kanalen. Bij voorkeur is de buiten- of bovenwand 148 van de koelruimte 142, aan de binnenzijde ofwel de koelzijde, voorzien van een IR(infrarood) filter 149 welke IR-25 straling 145 afkomstig van de zon 144 absorbeert en/of reflecteert. Restzonlicht 146 van een hogere frequentie wordt wel doorgelaten ten behoeve van de plantengroei in de kas. Gebleken is dat een kas in de zomer en dan met name overdag veel meer energie van de zon ontvangt dan nodig is voor de plantengroei; terwijl dit in de winterperiode en met name 's nachts omgekeerd is. Voor wat betreft de warmte-30 energie, die voornamelijk als IR-straling wordt ontvangen, kan met deze maatregelen in de zomer en overdag een groot deel van de op de dakwand 141 van de eenheidskasmodule vallende IR-straling 145 in het koelmedium 150 worden geabsorbeerd dan wel door het IR filter 149 worden teruggekaatst; zodat deze energie weer kan worden gebruikt bij een energie- of warmtetekort. De door het koelmedium 35 150 afgevoerde energie kan worden gebruikt in bijvoorbeeld eenheidsvismodulen 19 van Fig.6 of in koeling/verwarming-inrichting 125 in Fig.5 of in Fig.1 via de C02-warmte-stroom 31 naar restproductenkringloop 20 of naar energie-eenheid 3. Ook 12 kan de opgevangen laagwaardige energie middels warmtepompen in thermische buffers worden opgeslagen.

Fig.7B toont de eenheidskasmoduul 18 van Fig.7A tijdens een periode van een tekort aan ingestraalde zonne-energie zoals gedurende de nacht of tijdens een 5 winterperiode. Het IR-filter 149 in de onderwand 143 van de dakwand 141 reflecteert nu de IR-straling afkomstig van warme voorwerpen in het inwendige van de eenheidskasmoduul 18 zodat daardoor ook minder warmteverlies naar de buitenomgeving zal optreden. In een voordelige uitvoering is de buiten- of bovenwand 148 van de koelruimte 142 tevens voorzien van een UV(ultraviolet)-filter zodat deze -10 voor plant, dier en mens schadelijke - straling niet of sterk gereduceerd in de eenheidskasmoduul 18 zal kunnen binnentreden. Tevens wordt daardoor voorkomen dat specifieke bacteriëngroei kans krijgt om planten aan te tasten.

Fig.8 toont een uitvoeringsvoorbeeld van het systeem volgens de uitvinding met vier productie-eenheden: een varkensstaleenheid 11, een glastuinbouweenheid 15 14, een energie-eenheid 3 en een eenheid 6 voor opwaardering en verwerking organisch afval. In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt iedere productie-eenheid gevormd door standaard of eenheidsmodulen zoals eenheidsstalmodulen 17 eenheidskasmodulen 18, eenheidsenergiemodulen 203 en eenheidsverwerkingsmodulen 206. De modulen zijn op elkaar gestapeld aangebracht 20 in twee framewerken 210, opgebouwd uit meerdere gekoppelde framewerkmodulen 211. De productie-eenheden werken onderling samen waarbij materiaal- en/of energiekringlopen zijn geconfigureerd.

Fig.9 toont nader in detail de gekoppelde modulaire framewerkmodulen 211 welke ieder vier, twee aan twee gestapelde, eenheidsstalmodulen 17 omvatten. Deze 25 framewerkmodulen 211 kunnen gemakkelijk worden gekoppeld of ontkoppeld, bijgeplaatst, verplaatst door vooraf de eenheidsmodulen te verwijderen. Deze framewerkmodulen 211 kunnen in iedere gewenste grootte worden vervaardigd voor het opnemen van één of meer eenheidsmodulen en zijn voorzien van middelen voor het onderling koppelen en van middelen voor het opnemen van deze 30 eenheidsmodulen.

Fig.8 & 9 tonen ook een zogenaamde Piek 8i Place, wissel- of overzet-inrichting 215 welke in dit uitvoeringsvoorbeeld tussen de beide framewerken 210 gepositioneerd kan worden en waarin de in het inwendige van het eenheidsmoduul aangebrachte moduullagen 101 of roosterplaten 102 ingeschoven kunnen worden. De 35 Piek 8i Place inrichting 215 kan zowel horizontaal als verticaal worden verplaatst om iedere eenheidsmoduul van het systeem te kunnen bereiken en te kunnen overzetten, bevoorraden of ontladen.

13

Fig. 10 toont nader in detail een eenheidsstalmoduul 17 in een framewerkmodule 211. Varkens 120 staan op een, met behulp van wielen in een goot 218, verplaatsbare moduullaag 101 voorzien van een roosterplaat 102. Onder de roosterplaat 102 is een scheidingsinrichting 121 voor de mest is aangebracht. De urine 5 stroomt aan de achterzijde uit de scheidingsinrichting 121, terwijl de vaste mest naar een in het framewerkmoduul aangebrachte mestschroeftransporteur 212 wordt afgevoerd. De eenheidsstal 17 is ook voorzien van een voederbak of -goot 213 en van een schot 214 tussen de varkens ter beperking van de doorgifte van ziektes. Voorts zijn in het eenheidsstalmoduul 17 lichtelementen 217 en ventilatie-elementen 216 10 aangebracht.

Lijst van referentienummers Figuur 1 & 2.

1 Water 15 2 Dorp/Wooneenheid 3 Energie-eenheid 4 Biogaseenheid 5 Opwaardering van afvalwater in waterzuiveringinstallatie 6 Opwaardering organisch afval tot elektriciteit/warmte; 20 vergassing/verbrandingseenheid 7 Waterzuiveringeenheid 8 Modulaire kaseenheid 9 Modulaire staleenheid 10 Visstaleenheid 25 11 Varkensstaleenheid 12 Kippenstaleenheid 13 Rundveestaleenheid 14 Glastuinbouweenheid 15 Akkerbouweenheid 30 16 Voedingsmiddelenindustrie 17 Eenheidsstalmoduul 18 Eenheidskasmoduul 19 Eenheidsvismoduul 20 Restproductenkringloop 35 21 Mineralenkringloop 22 Voedingsketen 23 Afvalkringloop 14 24 Productenkringloop 25 Vijver koude/warmte opslag 26 Modulaire viseenheid 27 Eenheidsbiogasmoduul 5 28 29 30 31 C02-warmte-stroom 32 Urine mest 10 33 Kippenvlees, varkensvlees 34 Boter, kaas, vlees 35 Eieren 36 Vis 37 Restproducten 15 38 Mineralen 39 Groente 40 Graan 41 Voedingsmiddelen 42 Organisch afval 20 43 Afval 44 Reststromen 45 GFT-afval 46 GFT + rest inwoners 47 Riool (fecaliën + urine etc.) 25 48 Vuil water 49 Slib 50 Vast 51 Afzonderlijk toegepast 52 Moduul functie 30 53 Meerdere modulen als individuele toepassing 54 Combinatie van individuele toepassing 55 Duurzame integratie 56 Eiwitrijk voedsel voor dieren uit resten algen en kroos.

1037409

Claims

1. Systeem voor het produceren van agrarische producten zoals voedsel en/of het 5 verwerken van een (agrarische) afvalstroom zoals in de tuinbouw, veeteelt, visteelt en/of voedingsindustrie; waarbij met het systeem tenminste één agrarisch product wordt geproduceerd of een (agrarische) afvalstroom wordt verwerkt; het systeem omvat minstens één productie-eenheid (3 t/m 7, 10 t/m 16) voor het 10 produceren van een agrarisch product of voor het verwerken van een (agrarische) afvalstroom; met het kenmerk, dat een productie-eenheid (3 t/m 7, 10 t/m 16) één of meer standaard- of eenheidsmodulen (17, 18, 19, 100) omvat van een beperkte standaardafmeting 15 (lengte x breedte x hoogte) en met een beperkt gewicht; welke eenheidsmodulen gemakkelijk handelbaar, verplaatsbaar, stapelbaar, schakelbaar, inzetbaar, uitwisselbaar en/of deels demontabel zijn een en ander zodanig dat de productie-eenheid naar keuze kan worden aangepast, gestapeld, uitgebreid, ingekrompen of verplaatst en daarbij duurzaam in gebruik is. (Deels 20 vergelijkbaar met container handeling)

2. Systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het systeem twee of meer productie-eenheden (3 t/m 7, 10 t/m 16) omvat, al dan niet met dezelfde functie, en naar keuze utiliteitseenheden zoals een wooneenheid. 25

3. Systeem volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de productie-eenheden (3 t/m 7, 10 t/m 16) onderling samenwerken in een geïntegreerd productie-systeem waarbij minstens één materiaal- en/of energiekringloop of -stroom wordt gegenereerd. 30

4. Systeem volgens conclusies 3, waarbij voor de materiaal- en/of energiekringlopen naar keuze een beroep wordt gedaan op minstens één kringloop uit de volgende reeks: - een restproductenkringloop (20); 35. een waterkringloop; - een mineralenkringloop (21); - een voedingsketenkringloop (22); 1037409 - een afvalkringloop (23).

5. Systeem volgens conclusies 3 en 4, met het kenmerk, dat een restproductenkringloop (20) minstens omvat: 5. een thermische energiekringloop, waarbij vrijkomende warmte in een (systeem)eenheid - zoals lichaamswarmte van dieren of opgewekte zonnewarmte in een kaseenheid of wooneenheid - via een warmtewisselaar wordt verzameld en opgeslagen in een energie-reservoir een en ander zodanig dat de aldus opgeslagen energie desgewenst - bijvoorbeeld in de winter - kan 10 worden gebruikt voor verwarming van (systeem)eenheden zoals een staleenheid (9), kaseenheid (8) of wooneenheid (2) dan wel elders nuttig kan worden aangewend; - een koolstofkringloop, waarbij koolstof bevattende (afval)stromen geproduceerd in (systeem)eenheden - zoals door dieren in een staleenheid (9) 15 of door bewoners in een wooneenheid (2) - worden hergebruikt in (systeem)eenheden.

6. Systeem volgens conclusies 3 en 4, met het kenmerk, dat een waterkringloop opgewekt wordt in een productie-eenheid, waarin condenswater gevormd wordt 20 dan wel andere vloeibare reststromen in productie-eenheden - zoals een modulaire staleenheid (9), kaseenheid (8) of wooneenheid (2) - wordt gebruikt als bijvoorbeeld toegevoegd leidingwater (gietwater).

7. Systeem volgens conclusies 3 en 4, met het kenmerk, dat een 25 mineralenkringloop (21) opgewekt wordt in een productie-eenheid, waarbij nuttige mineralen zoals stikstof en kalium en fosfaat in kringloop gebracht worden tussen productie-eenheden zoals kas-, stal- of wooneenheden (9, 8, 2) dan wel andere systeemeenheden.

8. Systeem volgens conclusies 3 en 4, met het kenmerk, dat een voedingsketenkringloop (22) opgewekt wordt in een productie-eenheid, waarbij voedsel voor dier of mens in productie-eenheden worden geproduceerd.

9. Systeem volgens conclusies 3 en 4, met het kenmerk, dat een afvalkringloop 35 (23) opgewekt wordt in een productie-eenheid, waarbij waarbij afvalstromen (32, 42, 43, 45) welke door dier, mens en plant in de productie-eenheden worden gegenereerd in productie-eenheden worden opgewerkt en hergebruikt.

10. Systeem volgens een der voorgaande conclusie 1-9, met het kenmerk, dat een modulaire staleenheid (9) wordt gevormd door een afzonderlijke dan wel meerdere eenheidsstalmodulen (17); waarbij ieder eenheidsstalmoduul (17) is voorzien van 5 een luchtventilatiesysteem omvattende een luchtinlaat (127) en een luchtuitlaat (128).

11. Systeem volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de luchtinlaat (127) en de luchtuitlaat (128) zodanig zijn gepositioneerd dat terugvoer, of recirculatie, van 10 afvoerlucht naar de inlaatlucht wordt voorkomen.

12. Systeem volgens een der voorgaande conclusie 10 - 11, met het kenmerk, dat in het eenheidsstalmoduul (17) de urine (123) en de vaste mest (122) wordt gescheiden ter voorkoming van NH3(ammoniak)-vorming. 15

13. Systeem volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat het luchtventilatiesysteem is voorzien van één of meer luchtbehandelingsmiddelen (129, 130), waarbij overtollige warmte via een warmtewisselaar zonder ventilatielucht uit de stalruimte wordt gevoerd en buiten de stal wordt opgeslagen 20 in buffers dan wel vernietigd.

14. Systeem volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de luchtbehandelingsmiddelen worden gekozen uit de reeks: desinfectie-eenheid (129), filtratiesysteem (130). 25

15. Systeem volgens een der voorgaande conclusies 1 - 14, met het kenmerk, dat de eenheidsmodulen (100) zijn voorzien van verrijdbare, te verplaatsen, vloerdelen of moduullagen (101).

16. Systeem volgens een der voorgaande conclusies 1 - 15, met het kenmerk, dat tenminste één wand van een eenheidsmoduul (100) is voorzien van een sandwich structuur.

17. Systeem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de sandwich structuur een 35 honingraatkern, dan wel een andersoortige isolatiekern, omvat waarbij de openingen aan weerszijden luchtdicht zijn afgedekt.

18. Systeem volgens conclusies 17, met het kenmerk, dat de honingraatkern is vervaardigd van een vezel-harscomposiet zoals een papier-hars samenstelling.

19. Systeem volgens conclusie 1 - 18, met het kenmerk, dat het systeem een 5 modulaire kaseenheid (18) bevat waarbij recirculatiemiddelen zijn voorzien voor het onderling uitwisselbare gebruik van afvoerstromen.

20. Systeem volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de zijwand (140) en/of de dakwand (141) van de kas zijn voorzien van circulatie kanalen (142) geschikt voor het doorleiden van een koelend medium (150).

21. Systeem volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de koelkanalen (142) zijn voorzien van een infra rood-filter (149) en/of een ultraviolet-filter.

22. Systeem volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de onderwand (143) van de dakwand (141) aan de binnenzijde van de kas is voorzien van een infrarood-filter (149) en de buiten- ofwel bovenwand (148) van het koelkanaal (142) van de 15 kas is voorzien van een ultraviolet-filter en/of een infrarood-filter.

23. Systeem volgens een der voorgaande conclusies 19 - 22 met het kenmerk, dat water uit een modulaire viseenheid (26), als koelend medium wordt gebruikt in systeemeenheden (100).

24. Systeem volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat de 20 modulaire systeemeenheden en de daarin omvatte modulaire eenheden uitwisselbaar en/of demontabel zijn zodat de geïntegreerde productie van voedsel, energie en water flexibel kan worden aangepast, uitgebreid of verplaatst en duurzaam in het gebruik is. 1037409