PT2155629E

PT2155629E - Método para produzir fertilizantes a partir de lamas

Info

Publication number: PT2155629E
Application number: PT08736852T
Authority: PT
Inventors: Aho Olli
Original assignee: Savaterra Oy
Priority date: 2007-04-19
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2016-06-09
Also published as: HUE028273T2; US20100132421A1; CA2683831A1; EP2155629B1; CN103274770B; EP2155629A1; RU2463281C2; PL2155629T3; FI123396B; FI20075274A; CN101679136B; ES2575120T3; WO2008129127A1; RU2009141917A; CN103274770A; FI20075274A0; HRP20160519T1; CA2683831C; EP2155629A4; CN101679136A

Description

DESCRIÇÃO

"MÉTODO PARA PRODUZIR FERTILIZANTES A PARTIR DE LAMAS" CAMPO A invenção relaciona-se com um método para produzir fertilizantes a partir de lamas, em cujo método a lama é aquecida com vapor superaquecido para atingir a higienização e destruir os organismos patogénicos.

ANTECEDENTES

Existem diferentes alternativas para o tratamento de lamas. Por exemplo, existe uma digestão conhecida que é um tratamento anaeróbico, bem como a compostagem que é um tratamento aeróbico, i.e. tratamento que utiliza oxigénio. Mais ainda, o tratamento térmico é conhecido, por outras palavras o tratamento ocorre por aquecimento.

Os tratamentos ocorreram por aquecimento, por exemplo é conhecida a secagem da lama com ar quente direto, mas a desvantagem desta técnica é a grande quantidade de energia necessária e a formação de poeira no material, resultante da secagem. Os métodos que utilizam aquecimento, também é conhecido o tratamento da lama com água quente, mas um dos problemas com este método é que a água usada no método tem de ser purificada, o que acarreta custos. Mais ainda, os tratamentos que ocorrem através de calor, os métodos que usam vapor de água comum são conhecidos, mas de acordo com as observações do requerente, eles não são completamente satisfatórios no que respeita à eficiência da purificação e da economia térmica.

Na purificação de resíduos ou outros materiais, o uso de vapor superaquecido é também conhecido. 0 vapor superaquecido é uma mistura de gás formada de vapor de água e gás de combustão. Algumas soluções conhecidas são apresentadas nas publicações EUA 5656178, EUA 5613452, EUA 5413129, DE 4226584, EP 0715902, EUA 4336329, WO 01/02027 e WO 02/28556, mas as publicações relacionam-se com a esterilização de material, o que também elimina excessivamente os microrganismos úteis, prevenindo assim a utilização do material como fertilizante.

Relacionado com o âmbito da presente invenção, um método que usa vapor superaquecido é conhecido a partir da publicação EP 101784 para fabrico de fertilizantes a partir da cascas e lama. No método divulgado por esta publicação, a lama é aquecida até uma temperatura de 120 a 140°C usando vapor superaquecido com uma temperatura de 140 a 600°C. No entanto, o método não dá resultados ótimos em relação às propriedades do fertilizador do produto final e a economia térmica do método devido, em particular, à alta temperatura à qual é aquecido o material a tratar.

Outros métodos de tratamento de lamas são conhecidos a partir da FR 2519965 e WO 01 10796.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Um objeto da invenção é implementar o método de um modo que permita a redução dos problemas relacionados com a técnica anterior. Isto é atingido com um método de acordo com a invenção, caracterizada por a lama ser aquecida até uma temperatura de 60 a 100°C com vapor superaquecido, que é uma mistura de gás de vapor de água e de gás de combustão de um combustível, o vapor superaquecido com uma temperatura de 200 a 600°C ativar o aumento da quantidade de carbono solúvel nas lamas e reiniciar a biodegradação das lamas por utilização de microrganismos não patogénicos que ainda permanecem na lama após o aquecimento do tratamento com de vapor sobreaquecido a ser realizado em pressão atmosférica normal numa unidade de tratamento de vapor despressurizado, e o tratamento com vapor superaquecido é realizado como um processo de tipo continuo em vez de um processo fechado do tipo descontinuo.

Formas de realização preferidas da invenção são descritas nas reivindicações anexas. A invenção é baseada na ideia de não aquecimento da lama a ser tratada a uma temperatura demasiado elevada e ainda usando vapor sobreaquecido com uma temperatura suficientemente alta.

Os métodos de acordo com a invenção oferecem várias vantagens. A invenção viabiliza fertilizantes de alta qualidade a ser atingida com vista à economia térmica de um modo que é ainda suficientemente rentável. As formas de realização preferidas da invenção e outras formas de realização mais pormenorizadas, intensificam as vantagens da invenção. 0 controlo das condições de humidade, em particular, intensifica as vantagens da invenção.

LISTA DE FIGURAS A invenção vai agora ser descrita em mais pormenor em conexão com formas de realização preferidas, referindo os desenhos anexados, nos quais

Figura 1 mostra uma modalidade de realização de um aparelho para tratamento com vapor superaquecido, usado no método;

Figura 2 mostra o aparelho ilustrado na Figura 1, visto a partir da direção oposta;

Figura 3 mostra uma visão dos princípios de uma forma de realização do aparelho para tratamento com vapor superaquecido, usado no método;

Figura 4 mostra a quantidade do carbono orgânico solúvel;

Figura 5 mostra a quantidade de azoto solúvel.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

Em referência às figuras, o método pode usar um aparelho do tipo mostrado nas Figuras 1 até 3, por exemplo. 0 aparelho de acordo com as Figuras 1 até 2 é uma unidade móvel suportada por uma grelha 10 e compreendendo os eixos 11 e 12 com pneus 13 a 16 assim como pés de suporte 17 e um ponto de fixação 19 para um veiculo trator.

Em relação à Figura 3, é de notar que as linhas curtas pretendem ilustrar vapor superaquecido por meio de principio, só, e os circulos redondos pretendem ilustrar o material a ser tratado por meio de principio, só, este material sendo, como mencionado, lama, particularmente um ou mais dos seguintes: lamas municipais, lamas agrícolas, lamas de depuração, i.e. lamas de estação de depuração. A lama, por exemplo lamas recebidas de uma estação de purificação de residuos de águas municipais ou outras regionais, é lama que já tinham sido biodegradadas, i.e. tinha sido compostadas, uma vez, e são usadas como um ponto de partida do presente método de produção de fertilizador.

Para receber o material a ser tratado, i.e. a lama, o aparelho compreende uma tremonha de receção 30, na qual a lama pode ser trazida por exemplo com um carregador de balde ou outros meios de transferência, tal como um transportador ou um canal de transferência. Depois de um meio de recolha de lamas 30, como uma tremonha de receção 30, por outras palavras abaixo da tremonha 30, por exemplo, o aparelho compreende um transportador de transferência 32 disposto de modo a transportar o material para uma primeira unidade de tratamento por vapor 40.

Para gerar vapor superaquecido, o aparelho compreende uma unidade de formação de vapor superaquecido 50, a qual por meio de uma linha de distribuição 51, por exemplo, gera vapor superaquecido para a primeira unidade de tratamento de vapor 40. De forma correspondente, o aparelho pode compreender uma segunda unidade de tratamento de vapor 60, para a qual a unidade de formação de vapor superaquecido 50 está disposta de modo a fornecer vapor superaquecido através da linha de distribuição 61, por exemplo. Uma lama tratada na primeira unidade de tratamento de vapor 40 é transferida para a segunda unidade de tratamento de vapor 60 por meio de um ou mais meios de transferência 71, 72 ou meios do tipo de transferência. No exemplo das figuras, o meio de transferência 71 é, por exemplo, um transportador de correia do tipo concha, e o meio de transferência 72 é um meio de transferência do tipo parafuso. É de notar que nem uma tremonha recetora separada 30 nem outros meios de receção separados 30 são necessários, mas o material poderia ser trazido diretamente ou através do transportador, por exemplo, para a unidade de tratamento de vapor 40 ou um unidade de tratamento de vapor rotativa do tipo tambor 60.

Na Figura 2, a unidade de formação de vapor superaquecido 50 é mostrada somente com linhas cortadas afim de não cobrir os pontos de ligação para a ligação da unidade de formação de vapor 50, tais como as abas de ligação 101 e as abas de ligação 102 a 104. Na Figura 2, a aba de ligação ou o ponto de ligação 101 indica o ponto de ligação da linha de distribuição de vapor 51, o qual é mais claramente mostrado na Figura 3, para trazer o vapor superaquecido para a primeira unidade de tratamento de vapor 40. De forma correspondente, os números de referência 102 a 104 na Figura 2 mostra as abas de ligação ou outros pontos de ligação correspondentes aos quais a linha de distribuição 61 mais claramente vista na Figura 3 é ligada para trazer o vapor superaquecido para a segunda unidade de tratamento de vapor 60.

Relativamente à unidade de formação de vapor superaquecido 50, é de notar que é um aparelho que gera uma mistura de gás fora do vapor de água e o gás de combustão de um fuel. O fuel de combustão a partir do qual se gera o gás de combustão necessária pode ser óleo combustível leve, por exemplo.

Em relação às dimensões, é para se notar que o comprimento do aparelho mostrado nas Figuras 1 a 2 é, por exemplo, cerca de 20 metros, enquanto que o diâmetro da segunda unidade de tratamento de vapor 60, como um cilindro 60, por exemplo, é cerca de 1 metro. A capacidade do aparelho para o tratamento com vapor superaquecido é de vários milhares de quilogramas por hora. A invenção envolve um método para a produção de fertilizantes das lamas, em cujo método a lama é aquecida com vapor superaquecido para atingir higienização para destruir os organismos patogénicos. No método, a lama é aquecida até uma temperatura de 60 a 100 °C com o vapor superaquecido tendo uma temperatura de 200 a 600°C para ativar o aumento da quantidade de carbono solúvel nas lamas e reiniciar a biodegradação das lamas usando microrganismos não patogénicos que ainda permanecem numa lama após o aquecimento. O tratamento com o vapor sobreaquecido a ser realizado à pressão atmosférica normal numa unidade de tratamento de vapor despressurizado, e o tratamento com vapor superaquecido é realizado como um processo de tipo continuo em vez de um processo fechado do tipo descontinuo.

Num tratamento de lamas, a temperatura do vapor superaquecido usada no aquecimento é entre 200 e 600°C. De acordo com as observações do requerente, a variação da temperatura desde 300 a 600°C e particularmente 300 até 400°C é especialmente adequada tendo em conta o conjunto formado pela exequibilidade do método, as propriedades do produto final (fertilizante) e a economia térmica do método.

No exemplo das figuras, o vapor superaquecido é usado tanto na primeira unidade de tratamento de vapor 40 como na segunda unidade de tratamento de vapor 60.

No exemplo das figuras, há duas unidades de tratamento de vapor que usam o vapor superaquecido, i.e. as unidades 40 e 60, mas a invenção não se restringe a um dado número de unidades de tratamento de vapor. Se são usadas duas unidades de tratamento de vapor de acordo com uma forma de realização mostrada pelas figuras, as unidades são preferencialmente de diferentes tipos, por exemplo de tal forma que um deles é um cilindro rotativo. Nos exemplos das figuras, a última, i.e. a segunda unidade de tratamento de vapor 60 é um cilindro rotativo como este, rodado por meio de motores 65, por exemplo, da superfície de contacto 66 da periferia exterior do cilindro. A força de rotação do motor 65 do cilindro 60, i.e. a segunda unidade de tratamento de vapor 60, é transmitida ao cilindro através de um sistema de engrenagem 67 e um veio 68, por exemplo.

Um tipo de tremonha ou um tipo de unidade de tratamento de vapor indicadas como a referência numérica 40, onde a gravidade ou uma parte do aparelho condensa o material de modo que este se torne mais denso, é bom no sentido de que o vapor não pode, devido à densidade do material de lama a purificar, i.e. higienizar, prosseguir através do material com muita facilidade, i.e. com demasiada rapidez, i.e. sem emissão de calor. A unidade de tratamento de vapor 60 implementada por intermédio de um cilindro rotativo 60 é bom no sentido em que permite que o material de lama a purificar, i.e. higienizar, para entrar em interação eficaz com o vapor superaquecido. Dito de outro modo, o material encontra no cilindro o que pode ser chamado de uma cortina de vapor ou túnel de vapor.

Se o aparelho tem somente uma unidade de tratamento de vapor, quer dizer se a lama viaja através de uma única unidade de tratamento de vapor, a forma de realização preferida envolve especificamente um cilindro 60, o qual é rodado, como mencionado.

Numa forma de realização preferida, a lama é aquecida até uma temperatura de 60 a 90°C. Preferencialmente, o método é de modo a que a lama seja tratada com vapor superaquecido durante 20 a 60 minutos, o mais preferencialmente durante 20 até 30 minutos.

Durante o tratamento com vapor superaquecido, a humidade da lama é monitorizada e controlada para garantir a secagem substancial da lama. 0 método é preferencialmente de modo a que durante o tratamento com vapor superaquecido, a humidade da lama é monitorizada e controlada de tal forma que a humidade varia no tratamento em ±2 % no máximo para prevenir a secagem substancial da lama.

Um dos objetivos para o controlo da humidade da lama no tratamento por vapor com vapor superaquecido é o desejo de evitar que a secagem da lama seja numa extensão que a torne em pó na fase dos estágios finais após o tratamento com vapor, por exemplo ao ar livre com numa cerca enquanto que na fase de biodegradação, ou mesmo mais tarde, por exemplo quando o fertilizante, i.e. o produto final do método, é transportado ou empacotado.

Outra razão para controlar as condições no tratamento por vapor com vapor superaquecido é o desejo de melhorar as propriedades nutrientes do produto final, i.e. o fertilizante. Assim, o método é, numa forma de realização preferida, de modo a que a evaporação de amónia contendo azoto ou outro composto azotado gerado pela lama é minimizado mantendo um nivel de humidade e/ou de temperatura durante o tratamento com vapor superaquecido. A humidade é ajustada até um nivel suficientemente elevado, e a temperatura é ajustada a um nível suficientemente baixo. Esta característica melhora o conteúdo em nutrientes do produto final, i.e. o fertilizante, porque o azoto é um importante nutriente que é capaz de ser explorado por um solo fertilizado.

Numa forma de realização preferida, o método é tal que durante o tratamento com vapor superaquecido a humidade da lama é controlada de tal forma que a quantidade de água que se mistura no gás de combustão é mudada na formação de vapor superaquecido.

No que se refere às unidades de tratamento de vapor do tipo cilindro 60, é para notar que o fluxo de vapor é arranjado na direção longitudinal do cilindro substancialmente ao longo de todo o cilindro de forma a que no lado da entrada de vapor, o vapor é levado através da linha de distribuição 61 ou a estrutura idêntica para o cilindro 60, e o vapor é descarregado do cilindro para uma câmara de decantação 80, por exemplo, ou a estrutura adequada do mesmo tipo. A lama tratada no cilindro 60 é removida do cilindro 60, e o material tratado pode ser posicionado no solo, por exemplo como uma cerca na vizinhança do cilindro. Alternativamente, a lama tratada pode ser tomada noutros locais, em cujo caso o material tratado obtido do lado de saida do cilindro 60 é levado para um transportador 90 e adicionalmente, por exemplo, ser transportado por uma autobetoneira ou outros meios de transporte mesmo um longo caminho a partir do aparelho de tratamento de vapor.

Portanto, numa forma de realização preferida o método é tal que a re-bio-degradação ocorre pelo menos, principalmente em outros lugares para além do dispositivo de tratamento de vapor ter executado o aquecimento da lama com vapor superaquecido. Numa forma de realização preferida, a bioredegradação de uma lama ocorre, i.e. é realizada, numa cerca ou outra escombreira de formação para a qual a lama tenha sido transportada a partir da unidade de tratamento de vapor realizando o tratamento com vapor superaquecido. A fim de saber quando o fertilizante está pronto para uso direto ou para embalagem, por exemplo, o método é preferencialmente de modo a que o grau de maturidade da bioredegradação da lama é monitorizado pela medida das emissões de gás pela lama. Numa forma de realização preferida, as emissões de dióxido de carbono são medidas, e o mais preferencialmente, a taxa máxima da formação de dióxido de carbono na emissão de dióxido de carbono é menos de 2 mg/g/dia. Numa experiência, uma taxa de formação de dióxido de carbono de 1,3 mg/g/dia foi medida no estádio final após o tratamento de vapor e bioredegradação.

Numa forma de realização preferida, a duração da bioredegradação é 1 a 3 meses. De acordo com as observações do requerente, isto resulta num bom equilíbrio tendo em conta a eficiência e maturidade do adubo.

Retornando à extremidade final do cilindro de tratamento de vapor 60, i.e. as estruturas de saida, é de notar que por exemplo na câmara de decantação 80 o aparelho compreende um filtro 85, como uma tela do tipo grelha, para prevenir partículas na corrente de ar de passar por ai. Dependendo da posição do controlador 100, o fluxo de vapor existente com perda de calor pode ser ou removido dos aparelhos tal como, através de um canal de descarga 110 ou pode ser removido através de um canal de descarga 130 de tal forma que que é queimado por um pós-combustor 120 que queima gases com cheiros nocivos. A remoção do fluxo de vapor pode ser conseguida por meio dos ventiladores 111 e 131. A partir da segunda unidade de tratamento de vapor 60, i.e. o cilindro 60, o vapor é, portanto, removido para a câmara de decantação 80. De forma correspondente, também a partir da primeira unidade de tratamento de vapor 40 o vapor é removido para a câmara de decantação 80 através de um canal de transferência 88, por exemplo, o qual é visto nas Figuras 1 a 2. É para notar que não é sequer a intenção de aquecer lamas, particularmente lamas municipais, lamas agricolas ou lamas de depuração, i.e., lamas de estação de depuração, a uma temperatura tão elevada como a que tem o vapor superaquecido, pois o objetivo principal é o de matar os organismos patogénicos do material enquanto preserva intencionalmente os organismos que são vantajosas para a biodegradação e o fertilizante. No tratamento de higie-nização realizado com vapor superaquecido, o material a ser purificado é aquecido até uma temperatura de 60 a 100°C, a qual é suficientemente elevada para matar organismos patogénicos mas suficientemente baixa para prevenir a esterilização do material a ser purificado. A temperatura demasiado alta, o tratamento realizado durante demasiado tempo faz com que o material a ser esterilizado, mesmo se uma temperatura que é demasiado alta apenas momentaneamente ou por um pouco curto período de tempo não causa necessariamente a esterilização.

Os organismos destinados a serem mortos na higi-enização incluem enterobactérias, bactérias salmonela, bactérias coliformes, patogénios de doenças de plantas, infestantes etc. Os organismos que permanencem no material tratado, i.e. higienizado, no método são os microrganismos naturais, inofensivos, i.e. microrganismos não patogénicos. 0 método é, por natureza, um método micro-biológico que utiliza vapor superaquecido para produzir fertilizantes a partir de lamas, as quais já sofreram biodegradação uma vez, usando higienização por aquecimento gerado pelo vapor superaquecido para ativar a biorede-gradação que ocorre um pouco mais tarde.

As experiências do método de acordo com a invenção resultaram nas seguintes observações, por exemplo.

No arranjo experimental 1, a capacidade do tratamento térmico com vapor superaquecido foi detetada, dependendo das condições (temperatura, taxa de rotação, inclinação do cilindro na direção longitudinal), sendo 50 a 180 tn/h (tons, i.e. 1000 kg, por hora), o consumo de energia que é de 193 MJ/tn (megajoules por tonelada, i.e. 1000 kg). Como comparação, um método antigo, i.e., de secagem de lamas com ar quente, resultou numa capacidade de 50 a 100 tn/h com um consumo de energia perto de dez vezes mais alto, apesar de o valor superior da capacidade (100 tn/h) ser apenas pouco mais de metade do valor máximo obtido com o método da invenção (180 tn/h), e adicionalmente, uma diferença significativa era que, na secagem com ar seco convencional, a perda de nutrientes úteis do fertilizante era consideravelmente grande.

No arranjo experimental 2, o objeto do tratamento com vapor superaquecido era lama que tenha sido compostada durante um ano. Antes do tratamento o número de enteroba-ctérias (parte das quais eram patogénicas) foi 120000 cfu/g (unidade de formação de colónia/g) , mas após o tratamento o número era abaixo de 10 cfu/g, dito de outro modo abaixo da precisão de medição, i.e. abaixo do limite de deteção, o valor máximo legislativo permitido sendo 1000 cfu/g. Também o número de bactérias de clostridios podia ser reduzida para um valor que era menos de metade da anterior, por outras palavras o número antes do tratamento foi 5 600 cfu/g e o número após o tratamento 2 700 cfu/g. Deixar a lama assentar depois do tratamento com vapor superaquecido, por exemplo durante 24 horas, reduziu o número de clostridios a uma proporção de 10 % do original. O Clostridium é uma bactéria esporulante, portanto que endurece mais o tratamento de aquecimento.

Portanto, o tratamento em questão não é a esterilização da lama mas a sua higienização. Um objeto particular é destruir os patogénios possíveis de origem intestinal, i.e. salmonela e E. Coli, que pertencem ao grupo das enterobactérias.

No arranjo experimental 3, o objeto do tratamento com vapor superaquecido foi lama não tratada, i.e. em bruto, lama anaeróbia obtida a partir de uma estação de tratamento de águas residuais. Antes do tratamento, o núme- ro de enterobactérias (parte das quais eram patogénicas) foi 12 000 cfu/g (unidade de formação de colónia/g), enquanto que após o tratamento com vapor superaquecido o número estava abaixo de 10 cfu/g, por outras palavras abaixo da medida de precisão, i.e. abaixo do limite de deteção, o valor máximo legislativo permitido sendo 1 000 cfu/g.

No arranjo experimental 3, também o conteúdo em E. Coli foi significativamente diminuido. Antes do tratamento o conteúdo em E. Coli era 17 000 cfu/g (unidade de formação de colónia/g), enquanto que após o tratamento o número estava abaixo de 10 cfu/g, por outras palavras abaixo da medida de precisão, i.e. abaixo do limite de deteção, o valor máximo legislativo permitido sendo 1 000 cfu/g.

Como no arranjo experimental 2, também no arranjo experimental 3 o conteúdo em clostridio foi reduzido menos do que o conteúdo em enterobactérias. Antes do tratamento, 0 número de clostridios era 7 100 cfu/g e após o tratamento 1 500 cfu/g, por outras palavras o número foi reduzido numa proporção de 20 %, i.e. cerca de um quinto, do original.

Porém, deixando assentar a lama durante um período de tempo tão curto como 24 horas após o tratamento com vapor superaquecido reduziu o conteúdo em clostridios na proporção de 10%, i.e. um décimo, do original.

Em relação ao arranjo experimental 2 (com lama já compostada), o a seguir foi medido em relação às propriedades físicas e químicas da lama.

Tabela 1:

Em relação ao arranjo experimental 3 (lama aeróbica não tratada), o seguinte foi medido em relação às propriedades físicas e químicas da lama.

Tabela 2:

A Figura 4 mostra a quantidade do carbono orgânico solúvel. Na metade esquerda da Figura 4 o ponto de partida é o composto à base de lamas, enquanto que no lado direito da Figura 4 o ponto de partida é estrume de cavalo compostado, i.e. uma mistura de estrume de cavalo e composto de lama. As designações na parte inferior da Figura 4 indicam o seguinte:

Inicio: Amostra feita a partir de material não tratado

Io tratamento: A amostragem depois do primeiro trata mento com vapor 2° tratamento: A amostragem depois do segundo trata mento com vapor 3o tratamento: Amostra colhida após o terceiro trata mento com vapor 1 hora: A amostragem de material que foi tratado uma vez, realizada uma hora após o tratamento 24 horas: A amostragem de material que foi trata do uma vez, realizadas 24 horas após o tratamento

No contexto da Figura 4 e Figura 5, a lama é aquecida até cerca de 80°C. Referindo às leituras da Figura 4, a solubilização do carbono ocorreu em todos os tratamentos. Por outras palavras, o tratamento de vapor e deixando o material assentar após ter quebrado as estruturas biológicas, tais como flocos de lamas, e possivelmente também células nos materiais. Por exemplo, pode notar-se que no caso de composto à base de lamas, a quantidade do carbono orgânico solúvel tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor a partir do valor de 714 mg/kg até ao valor de 2009 mg/kg, i.e. quase três vezes. A solubilização dos contributos de carbono para reiniciar a biodegradação, i.e. compostagem: como resultado do reinicio da biodegradação, o arrefecimento do material após o tratamento de vapor foi mais lento devido ao calor gerado pela biodegradação. Medido a partir do material tratado com vapor apenas uma vez e deixado assentar durante 24 horas, a quantidade de carbono solúvel tinha, no caso do composto à base de lamas, aumentado até ao valor de 1 108 mg/kg a partir do valor original de 714 mg/kg, i.e. até, pelo menos, mais de 1,5 vezes do original.

Um aumento em compostos hidrocarbonetos foi também detetado, o qual resultou da solubilização de carbono ilustrada pela Figura 4. Por exemplo, pode notar-se que aquele do caso do composto à base de lamas, o número de compostos hidrocarbonetos tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor a partir do valor de 30 mg/kg até ao valor de 98 mg/kg, i.e. para mais de três vezes, e com o segundo tratamento de vapor o valor foi tão alto como 398 mg/kg, i.e. cerca de 13 vezes em comparação com a situação inicial. Medido a partir de material tratado com vapor apenas uma vez e deixado assentar durante 24 horas, a quantidade de compostos hidrocarbonetos tinha, no caso do composto à base de lamas, aumentado até ao valor de 2 60 mg/kg a partir do valor original de 30 mg/kg, i.e. para cerca de 9 vezes do original.

Em relação aos principais nutrientes, os seguintes relacionam-se com o azoto solúvel. Em referência à Figura 5, a solubilização do azoto foi conseguida em todos os tratamentos. Isto é um fenómeno paralelo a um aumento no teor de carbono solúvel. Quando as estruturas biológicas se partem, também as proteínas intracelulares, contendo azoto são libertadas. Os títulos para as barras na parte inferior da Figura 5 são como indicado acima, no contexto da Figura 4. Por exemplo, no caso da compostagem com base em lamas, a quantidade de azoto solúvel tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor a partir do valor de 578 mg/kg até ao valor de 719 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de aproximadamente 25 %. Com o segundo tratamento de vapor, o valor foi tão alto como 873 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 50 %. Medido a partir de material tratado com vapor apenas uma vez e deixado assentar durante 24 horas, a quantidade de azoto solúvel tinha, no caso do composto à base de lamas, aumentado até ao valor de 785 mg/kg a partir do valor original de 578 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 35%.

Em relação aos outros nutrientes principais solúveis, i.e. azoto amoniacal, foi observado um aumento na quantidade. Por exemplo, no caso da compostagem de estrume de cavalo, a quantidade de azoto amoniacal tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor a partir do valor de 147 mg/kg até ao valor de 227 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de pelo menos 50 %.

Houve também um aumento na quantidade de ainda outro nutriente principal, i.e. fósforo. O aumento do fósforo está relacionado com o facto de os ácidos nucleicos intracelulares, contendo fósforo, serem libertados quando as estruturas biológicas se partem. Por exemplo, no caso do composto à base de lamas, a quantidade de fósforo tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor do valor de 103 mg/kg para ao valor de 191 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 85 %. Com o segundo tratamento de vapor, o valor foi tão alto como 250 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 142 % em comparação com a situação inicial. Medida a partir de material tratado com vapor apenas uma vez e deixado assentar durante 24 horas, a quantidade de fósforo solúvel tinha, no caso do compostado de lama, aumentado para o valor de 186 mg/kg a partir do valor original de 103 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 80%. O seguinte diz respeito a elementos vestigiais solúveis. A solubilização dos nutrientes vestigiais foi também detetada no que diz respeito a elementos vestigiais, tal como cobre, manganês, magnésio e cálcio. Por exemplo, no caso do composto à base de lamas, a quantidade de cálcio solúvel tinha aumentado após o primeiro tratamento com vapor desde o valor de 105 mg/kg até ao valor de 238 mg/kg, por outras palavras houve um aumento de mais de 125%. Medido a partir de material tratado com vapor apenas uma vez e deixado assentar durante 24 horas, a quantidade de cálcio tinha, no caso do compostado de lama, aumentado até ao valor de 364 mg/kg a partir do valor original de 105 mg/kg, por outras palavras até cerca de 3,5 vezes.

Referindo-se a todos os aspetos acima descritos, é obtido um produto que é bem aplicável como fertilizante.

Referindo-se aos arranjos experimentais 2 a 3, o conteúdo em matéria sólida foi determinado por pesagem, antes da secagem e após a secagem. A condutividade, i.e. a soma de conteúdo em iões solúveis, foi determinado por extracção das amostras com água, e uma condutividade do extrato foi medida com um medidor de condutividade. De forma correspondente, o pH foi determinado por extração das amostras com água, e o pH do extrato foi medido com um medidor de pH. Referindo às Figuras 4 a 5, o conteúdo em enterobactérias foi determinado de acordo com o padrão NMKL 144:00. O conteúdo em Escherichia coli (E. Coli) foi determinado de acordo com o padrão NMKL 125:96. O conteúdo em clostridio foi determinado de acordo com o padrão NMKL 56:95.

Por meio da invenção, o fertilizante que cumpre os requisitos do Fertilizer Act (2007) é fornecido com o tipo correto de tratamento de lamas.

Portanto, a invenção relaciona-se com a solubi-lização do que é chamado de carbono não biodisponivel, realizada com vapor superaquecido. Durante o tratamento de vapor, o carbono não biodisponivel, tal como os ácidos gordos, muda de uma forma normal não extraivel para uma forma solúvel, em que se encontram novamente disponíveis para os microrganismos.

Por meio do método são solubilizados ácidos gordos, esteróis diferentes e outros componentes celulares. Estes componentes não estão normalmente biodisponivel nas lamas. A extensão da solubilização é ainda mais que 5 g/kg (por quilograma de matéria seca). Este fenómeno é representado pelo aumento em compostos orgânicos extraiveis (ácidos gordos, esteróis diferentes e outros componentes celulares) na lama anaeróbica, por exemplo, na Tabela 3.

Tabela 3:

A Tabela 4 indica o mesmo em estrume de cavalo tratado com vapor superaquecido.

Tabela 4:

0 mesmo fenómeno pode ser observado a partir das Tabelas 5 e 6 para DOC (carbono orgânico dissolvido).

Tabela 5:

Tabela 6:

Portanto, a invenção relaciona-se com um método para a produção de fertilizantes das lamas que já tinha sido degradada, uma vez. 0 método compreende o aquecimento da lama biodegradada com vapor superaquecido e, em seguida, aumentando a quantidade de carbono solúvel, após o qual a biodegradação é iniciada.

Embora a invenção tenha sido descrita acima com referência ao exemplo dos desenhos anexos, é óbvio que a invenção não se restringe aos mesmos, mas podem variar de uma pluralidade de maneiras dentro do âmbito das reivindicações .

Lisboa, 3 de junho de 2016

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um método para produzir fertilizantes a partir de lamas, em cujo método a lama é aquecida com vapor superaquecido para a realização de higienização para destruir microrganismos patogénicos, caracterizado por uma lama ser aquecida até uma temperatura de 60 até 100°C com vapor superaquecido, que é uma mistura de gás de vapor de água e de gás de combustão de um combustível, o vapor superaquecido com uma temperatura de 200 a 600°C ativar o aumento da quantidade de carbono solúvel nas lamas e reiniciar a biodegradação das lamas por utilização de microrganismos não patogénicos que ainda permanecem na lama após o aquecimento, o tratamento com o vapor sobreaquecido a ser realizado a pressão atmosférica normal numa unidade de tratamento de vapor despressurizado, e o tratamento com vapor superaquecido é realizado como um processo de tipo continuo em vez de um processo fechado do tipo descontínuo.
2. Um método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a lama ser aquecida a uma temperatura de 60 até 90°C.
3. Um método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a lama ser tratada com vapor superaquecido durante 20 a 60 minutos.
4. Um método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a lama ser tratada com vapor superaquecido durante 20 a 30 minutos.
5. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 4, caracterizado por monitorizar e controlar a humidade da lama durante o tratamento com vapor superaquecido para evitar uma secagem substancial da lama.
6. Um método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por monitorizar e controlar a humidade da lama durante o tratamento com vapor superaquecido de tal forma que a humidade do material varia no tratamento em ±2 % no máximo para evitar uma secagem substancial da lama.
7. Um método de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por controlar a humidade da lama durante o tratamento com vapor superaquecido de tal forma que a quantidade de água a misturar no gás de combustão varia na formação de vapor superaquecido.
8. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 7, caracterizado por minimizar a evaporação de amónia contendo azoto ou outro composto de azoto gerado pela lama mantendo um nivel de humidade e/ou de temperatura durante o tratamento com vapor superaquecido.
9. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 8, caracterizado por a lama ser aquecida com vapor superaquecido com uma temperatura de 300 a 600°C.
10. Um método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a lama ser aquecida com vapor superaquecido com uma temperatura de 300 a 400°C.
11. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 10, caracterizado por a lama a ser tratada uma vez como a seguir: lamas municipais, lamas agrícolas, lamas de depuração, i.e. lamas da estação de depuração.
12. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 11, caracterizado por o tratamento da lama com vapor superaquecido ser realizado com um aparelho de tratamento de vapor o qual compreende pelo menos uma unidade de tratamento de vapor arranjada para uso do vapor superaquecido e no qual o material a ser tratado é trazido.
13. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 12, caracterizado por realizar o método com um aparelho de tratamento de vapor compreendendo uma primeira e uma segunda unidade de tratamento de vapor arranjada para uso do vapor superaquecido, e transferindo o material tratado na primeira unidade de trata mento de vapor para a segunda unidade de tratamento de vapor.
14. Um método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por trazer a lama ao tratamento durante o tratamento com vapor superaquecido num processo de tipo continuo, e removendo a lama do tratamento com vapor superaquecido .
15. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 14, caracterizado por se monitorizar, após o tratamento com vapor superaquecido durante a bioredegradaçao da lama, o grau de maturidade da biodegradação da lama.
16. Um método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por se monitorizar o grau de maturidade da bioredegradaçao da lama medindo as emissões de gás da lama.
17. Um método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por se monitorizar o grau de maturidade da bioredegradaçao da lama medindo as emissões de dióxido de carbono da lama.
18. Um método de acordo com a reivindicação 12 ou 14, caracterizado por a bioredegradação da lama ocorrendo principalmente em locais diferentes do aparelho de tratamento de vapor tendo realizado o aquecimento da lama com vapor superaquecido.
19. Um método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por a bioredegradação da lama ocorrendo numa cerca ou outra escombreira ou formação à qual a lama tem sido tomada a partir da unidade de tratamento de vapor tendo realizado o tratamento com vapor superaquecido.
20. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes 1 a 19, caracterizado por a duração da bioredegradação ser 1 até 3 meses. Lisboa, 3 de junho de 2016