SK287004B6 - Spôsob úpravy organického materiálu na tlenie a zariadenie na jeho uskutočňovanie - Google Patents

Abstract

Je opísaný spôsob úpravy organických materiálov na tlenie po sušení za zmrazeného stavu, keď tento organický materiál, výhodne schladený a výhodnejšie zmrazený, sa podrobí rozčleneniu, kde sa toto rozčlenenie uskutočňuje perforovaním vysokotlakovými vodnými dýzami, výhodne bezvzdušnými, vysokotlakovou parou, vysokoenergetickým laserom alebo rastlinným olejom pod vysokým tlakom alebo podobne, a potom sa vysuší za zmrazeného stavu predtým, ako sa odovzdá na uloženie na zotlenie. Zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu pozostáva z uzatvorenej nádoby (1) vybavenej vstupným otvorom na organický materiál, vstupom a výstupom (5, 6) tekutého dusíka, napojením na zdroj vákua a zariadením na rozčlenenie pozostávajúce z vysokotlakového potrubia (8) s vodnými dýzami (9), výhodne bezvzdušnými, vysokotlakovou parou, vysokoenergetickým laserom alebo rastlinným olejom pod vysokým tlakom alebo podobne.

Description

Oblasť vynálezu

Vynález sa týka spôsobu úpravy organického materiálu určeného na zotletie po jeho sušení v mrazenom stave. Hlavne sa vynález týka spôsobu predprípravy organického materiálu na proces tienia. Vynález sa týka aj zariadenia na uskutočňovanie takéhoto spôsobu. Cieľom vynálezu je aj poskytnúť také balenie uvedeného vopred upraveného organického materiálu, v ktorom môže zotlieť.

Doterajší stav techniky

Organické odpady môžu byť pripravované niekoľkými rôznymi spôsobmi tak, aby boli schopné byť použité ako nutričný zdroj. Pri kompostovaní organického materiálu, často tzv. záhradného odpadu alebo kuchynského odpadu, sa ukladá tento materiál do kompostéra, t. j. do kompostovacej nádoby a za prítomnosti kyslíka, rozdielnych mikroorganizmov, hmyzu, červov a iných malých živočíchov môže byť rozložený na nutrične bohatú pôdu, takže z nej môžu rastliny znovu čerpať výživný obsah.

Ako bolo uvedené, toto tlenie sa uskutočňuje za prítomnosti kyslíka, čo znamená, že kompost by nemal mať žiadny svoj obsah vzdialený viac ako 25 cm od prevzdušňovacieho povrchu. V dobre fungujúcom komposte sa neodohráva žiadne hnitie, ale sa uvoľňujú plyny ako para, kysličník uhličitý a rovnako tak aj prípadne plyny dusíka. Teplota normálneho kompostuje v rozsahu od 30 do 35 °C, čo poskytuje optimálne tlenie. V priebehu zimného obdobia však teplota klesá, pričom sa rýchlosť tienia spomaľuje, ale stále prebieha.

Takzvané horúce kompostovanie znamená, že sa kompostovanie uskutočňuje za veľmi zvýšenej teploty 60 až 70 °C a znamená, že nejde o čisté tlenie, pretože chrobáky, hmyz a veľká časť mikroorganizmov nemá rada takéto teploty a tlenie je uskutočňované len pomocou teplu odolných mikroorganizmov. Toto rozkladanie je navyše pomalé, deje sa pri hnití, pričom sa uvoľňujú veľmi zapáchajúce plyny.

Zloženie domového odpadu môže taktiež prispievať k nevýhodám, pretože do kompostu, pokiaľ nezotlie dostatočne rýchlo, priťahuje krysy a myši. Najväčšie problémy sa však objavujú, pokiaľ je potrebné kompostovanie omnoho komplexnejších štruktúr, ako je to pri porážkach a honoch.

Pri pochovávam ľudí do zeme umiestňujeme ľudské telo do hĺbky cca 180 až 200 cm, kde už k tleniu nedochádza, vzhľadom na neprítomnosť kyslíka, ale dochádza skôr vplyvom síry produkujúcich mikroorganizmov k hnijúcemu procesu. Zhnité telo potom vytečie vo forme kvapaliny do hrobnej dutiny. Pôda ani rastliny tak nemôžu prijať z organickej časti tela jeho nutričný obsah.

Dôvody na pochovávanie ľudských tiel do veľkých hĺbok idú niekoľko rokov späť do času, kedy malo zastaviť zvieratá od vyhrabávania tela po pohrebe.

Pri kremácii je ľudské telo spálené pri vysokej teplote a zvyšky pozostávajú z popola bohatého na minerály, ktorý môže byť uložený do umy alebo, čo je dnes častejšie, rozptýlený v pamätnom parku. Pri rozptýlení popola v pamätnom parku sa popol rozpúšťa dažďom alebo inými zrážkami na minerálny soľný roztok, ktorý odtečie a vnikne do hlbších vrstiev pôdy bez toho, aby bol asimilovaný okolitou rastlinou vegetáciou. Z hľadiska ochrany životného prostredia sa kremácia neodporúča, pretože pri spaľovaní sa jednak uvoľňuje z výplní zubov plynná ortuť a jednako uvoľnené množstvo kysličníka uhličitého prispieva k ozónovému efektu.

Do dnešnej doby neexistuje žiadny spôsob pochovávania ľudského tela, pri ktorom by sa premenilo tienim a ktorý by umožnil, aby nutričný obsah organického materiálu mohol byť využitý pozemnou vegetáciou.

Ale existuje viera, že sa vrátime do zeme, ktorá je odrazená vo výraze „zem zemi, popol popolu, prach prachu“ pohrebnej ceremónie, čo poskytuje základ celej našej životnej filozofie. Skutočnosť však ukazuje, že sa do zeme nevrátime, ale odtečieme v kvapalnou stave.

Táto životná filozofia nemôže byť vyplnená pri vysokom stupni balzamovania mŕtvych tiel, hlavne vo veľkých mestách, kde sú pohrebné kapacity malé vzhľadom na preferovaný spôsob pochovávania, kedy by mal byť pohreb uskutočnený v rozsahu niekoľkých dní v týždni. Balzamovanie znamená, že sa do tela napumpuje veľké množstvo ochranného formaldehydu a nahradí krv a ostatné telové tekutiny. Formaldehyd spôsobí, že sa neuskutoční správne tlenie.

Telo by malo byť do pohrebu uchované v schladenom stave alebo zmrazené.

Spis US-A-4 607 091 opisuje spôsob sušenia ľudského tela v zmrazenom stave tak, aby bolo pripravené na pohreb do zeme a má za cieľ poskytnúť zotleté zvyšky. Celý spôsob sa uskutočňuje hlbokým zmrazením tela, kedy sa telo spracováva teplotou pod -100 °C, mechanicky dezintegruje do určitej formy pomocou napr. kladivového drviča, častice sa usušia v zmrazenom stave, až sa odníme 95 % obsahu vody a potom sa zvyšky z tohto sušenia uložia. Dezintegrácia ľudského tela týmto spôsobom však nie je z etického hľadiska obranyschopná.

Spis DE-3 842 341 opisuje spôsob odstránenia vody zo zvieracích tiel a/alebo slepačích vajec pomocou sušenia v zmrazenom stave pri teplotách -15 až -30 °C a tlaku v rozsahu od lxlO² do 3xl0² Pa, doplnkovo po dezintegrácii v rozsahu od 15 do 25 °C. Mrazom sušená hmota môže byť potom uchovávaná pri izbovej teplote, môže byť spálená alebo môže byť použitá ako hnojivo.

Existuje teda požiadavka na vytvorenie takého spôsobu úpravy organického odpadu, ako sú materiály rastlinného alebo živočíšneho pôvodu, aby mohli byť zotleté prirodzeným spôsobom, ktorý by bol tiež, pokiaľ by to bolo požadované, eticky vyhovujúci.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje spôsob úpravy organických materiálov na tlenie po sušení za zmrazeného stavu, ktorého podstata spočíva vtom, že organický materiál, výhodne schladený a výhodnejšie zmrazený, sa podrobí rozčleneniu, kde toto rozčlenenie sa uskutočňuje perforovaním vysokotlakovými vodnými dýzami, výhodne bezvzdušnými, vysokotlakovou parou, vysokoenergetickým laserom alebo rastlinným olejom pod vysokým tlakom alebo podobne, a potom sa vysuší za zmrazeného stavu predtým, ako sa odovzdá na uloženie na zotletie.

Vo výhodnom uskutočnení sa perforácia uskutočňuje aspoň z dvoch strán usporiadaných na seba vhodne kolmo.

V ďalšom výhodnom uskutočnení sa rozčlenenie uskutočňuje hlbokým zmrazením na teplotu -190 °C v tekutom dusíku alebo v inom chladiacom médiu.

V ďalšom výhodnom uskutočnení sa sušenie za zmrazeného stavu uskutočňuje súčasným pôsobením ultrazvuku.

V ďalšom výhodnom uskutočnení sa sušenie za zmrazeného stavu uskutočňuje súčasným pôsobením vákua. Výhodne sa v uvedenom spôsobe spracováva odpad z porážky dobytka.

Vo výhodnom uskutočnení sa spracováva domový alebo kuchynský odpad, resp. sa spracovávajú ryby a/alebo mäkkýše.

Termín rozčlenenie tu znamená, že telo je podrobené perforačnému procesu v súlade s ďalej uvedeným, alebo je podrobené tak rýchlemu a rozsiahlemu zmrazeniu, že štruktúra tkaniva už nedrží pri sebe a má trhliny. Rozčleňovací proces tak neznamená fŕagmentáciu do určitej formy, ale len to, že sa v tkanive vytvoria kanáliky alebo trhliny, ktorými sa môže voda jednoducho odpariť.

Pomocou tohto vynálezu je dosiahnuté to, že sa rýchle zmrazenie deje použitím rozumného množstva energie. Uskutočnené prepočty ukazujú, že spálenie vyžaduje prinajmenšom rovnaké alebo väčšie množstvo energie, aby sa získal minerálny popol.

Perforácia organickej látky, primáme zvieracieho materiálu, môže byť uskutočnená pomocou vysokotlakových vodných dýz, prednostne bezvzdušných dýz, t. j. bez akéhokoľvek pridania vzduchu, vysokotlakovou parou alebo vysokoenergetickým laserom. Voda môže byť v tomto prípade nahradená aj rastlinným olejom pod vysokým tlakom.

Perforácia bude uskutočnená s takou hustotou a z takých smerov, že sa vytvoria kockové prvky so stranami od 1 do 2 cm. Tým je myslené to, že perforačné dýzy vytvoria jednu alebo viacero hrán tejto kocky pred sušením za mrazu. To znamená, že sa uskutočňuje perforácia aspoň z dvoch strán, výhodne usporiadaných ako kolmé jedna na druhú. Primáme sa perforácia uskutočňuje pozdĺž tela tak, aby sa perforovali veľké spojujúce tkanivové štruktúry tela.

Potom, ako bolo uskutočnené sušenie za zmrazeného stavu, je takto sušený materiál podrobený miernemu nadvihnutiu/pádu, takže sa zrúti, potom je pozbierané a umiestnené do vhodnej nádoby.

Ak budeme hovoriť o pohreboch do zeme zomretej osoby upravenej sušením za zmrazeného stavu, je možné súčasne v blízkosti pohrebiska vysadiť strom, ktorý asimiluje zotlené zvyšky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude následne detailne popísaný s odkazom na pripojený obrázok, na schematicky bočný nákres zariadenia na sušenie tiel za zmrazeného stavu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie na úpravu tiel na zotletie sušením za zmrazeného stavu podľa vynálezu obsahuje veľkú nádobu 1, ktorá obsahuje priestor na mŕtve telo 2 a je vybavené obklopujúcimi stenami a vekom 3 tak, aby bolo možné telo úplne uzatvoriť do tekutého dusíka. Steny a veko 3 v tomto prípade obsahujú členy na prijatie odparenej vody, t. j. chladný kontaktný povrch. Veko 3 zariadenia, ktoré v tomto prípade slúži aj na vkladanie tela, je vybavené spojovacím potrubím 4 ku zdroju vákua (nie je zobrazené), čím sa v celom zariadení vy tvorí vákuum. Nádoba 1 je ďalej vybavená vstupom 5 a výstupom 6 na tekutý dusík. Doplnkovo môže byť do nádoby umiestnená ultrazvuková sonda 7, ktorá prenáša do obsiahnutého tekutého dusíka a organického materiálu v ňom ponorenom, čím sa urýchli odparovanie vody. Zariadenie tiež obsahuje nádobu 1, ktorá je vytvorená ako kanál so zariadením na priebežné prinášanie a odnášanie organického materiálu, čím sa dosiahne kontinuálne sušenie organického materiálu za zmrazeného stavu.

K veku 3 je ďalej pripevnený rad vysokotlakových potrubí 8 s dýzami 9, ktoré sú schopné uskutočniť perforáciu tela, vloženého do nádoby 1 pomocou vysokotlakovej pary.

Pod nádobou 1 je ústrojenstvo 10, ktoré môže vibrovať. Toto ústrojenstvo 10 zaisťuje roztrasenie takto upraveného materiálu tak, že sa materiál zrúti a môže byť jednoducho pozbieraný na ďalšie zabalenie v nádobe schopnej zotletia (nie je zobrazená).

Predpríprava materiálu na sušenie za zmrazeného stavu, či už obsahuje mŕtve ľudské telo, odpad z porážky alebo domový odpad znamená, že materiál je schladený/zmrazený na -70 °C, kedy je materiál podrobený perforačnej úprave vo vopred stanovenej hustote a tvaru obrazca pomocou vysokotlakovej pary. Potom je materiál ponorený do tekutého dusíka na teplotu -190 °C, pričom obsiahnutá voda sa nechá skondenzovať na kondenzačnom povrchu doplnkovo pomocou prechodu teplejšej pary alebo vzduchu s väčšou schopnosťou prenášať vlhkosť.

Na podporenie sublimácie môže byť materiál podrobený pôsobeniu podtlaku v rozsahu lxlO² až 3xl0² Pa a/alebo môže byť podrobený pôsobenie ultrazvuku.

Po odobratí vypočítaného množstva vody, ktoré sa ľahko určí kontrolou skondenzovanej vody, je materiál podrobený traseniu, načo sa materiál zrúti a môže byť pozbieraný.

Test

Bolo uskutočnené sušenie hovädzieho a bravčového mäsa a bravčovej masti a nožičiek. Sušenie bolo uskutočnené v klasickom laboratórnom mraziacom sušiči pri teplote -50 °C a pomocou vákua lxlO² Pa. Súbežne sa v chemickom laboratóriu určovala koncentrácia tuku a obsah vody a sušenie vyústilo do toho, že všetka voda, ktorá bola zaznamenaná ako obsah vody laboratórneho testu, bola eliminovaná. Zostatkové množstvo vody bolo vo väčšine prípadov menšie ako 1 %.

Úprava pomocou ponorenia do tekutého dusíka vyústila tak do prasklín kostí, ako do tkaniva. Vytvorenie týchto prasklín nebolo pozorované vo vzorkách, ktoré boli schladené na -80 °C. To indikuje, že spontánne rozčlenenie mäsa je možné uskutočniť extrémne rýchlym schladením, ako je použitie prostriedkov obsahujúcich tekutý dusík. Ak začal proces perforácie a doplnkovo bol podporený ultrazvukovou úpravou, nastalo spontánne rozčlenenie. Toto je extrémne dôležité z etického hľadiska a je to hlavný dôvod, ktorým sa tento spôsob líši od známeho spôsobu zo spisu US-A-4 067 091.

Bolo uskutočnených 10 odlišných testov, z ktorých sú tu uvedené štyri, ktoré môžu byť považované za najtypickejšie pre dosiahnuté výsledky.

Tabuľka

Chem. labor. analýza

Výsledok sušenia

	Obsah tuku	Obsah vody	Pôvodná hm.	Usušená hm.	Vysušená
	(%)	(%)	(g)	(g)	(%)
1.	22,97	59,58	61,190	24,462	60,02
2.	22,35	59,78	167,767	68,483	59,20
3.	33,91	57,97	38,642	18,580	51,90
4.	31,95	52,72	142,125	67,975	52,17

voda

Z uvedenej tabuľky je zrejmé, že bolo dosiahnuté takmer úplné odobratie vody z materiálu. Materiál bol perforovaný na kocky s veľkosťou 1-2 x 1-2 x 1-2 cm.

Takto za zmrazenia usušený materiál na zotletie bol pozbieraný do vhodnej nádoby, ako je napr. stlačená rašelina, papier, lepenka, preglejka a podobné materiály a bol umiestnený na vhodnom mieste do pôdy do hĺbky do 25 cm. V spojení so znovu zavodnením a vplyvom mikroorganizmov, hmyzu, červov a malých zvierat materiál zotlel bez akéhokoľvek zápachu na kompostovú pôdu s vysokou nutričnou hodnotou, ktorá by bola asimilovaná okolitou vegetáciou.

Doplnkovo, vzhľadom na to, že usušený materiál je ľahko hygroskopický, môže byť nádoba vhodne vybavená vodotesnou vrstvou, akou je ľahko rozložiteľný škrobový polymér, tzv. kukuričný plát, ktorý vytvorí efektívnu bariéru pri uložení materiálu pod zem.

Organický materiál, ktorý je rýchlo rozložiteľný za súčasného vytvárania zápachu, ako sú ryby a mäkkýše, je tiež vhodný na uvedenú úpravu, rovnako ako tam, kde môže byť znížený obsah vody na určité percento a materiál môže byť potom skompostovaný, doplnkovo po predchádzajúcom zabalení do kontajnera vhodného na zotletie.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález je využiteľný hlavne na pochovávanie ľudských tiel, na likvidáciu mŕtvych zvierat, domového odpadu a podobne.

Claims (12)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob úpravy organického materiálu na tlenie po sušení za zmrazeného stavu, vyznačujúci sa t ý m , že organický materiál, výhodne schladený a výhodnejšie zmrazený, sa podrobí rozčleneniu perforovaním vysokotlakovými vodnými dýzami, výhodne bezvzdušnými, vysokotlakovou parou, vysokoenergetickým laserom alebo rastlinným olejom pod vysokým tlakom alebo podobne, a potom sa vysuší za zmrazeného stavu predtým, ako sa odovzdá na uloženie na zotletie.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že perforácia sa uskutočňuje aspoň z dvoch strán usporiadaných na seba vhodne kolmo.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že rozčlenenie sa uskutočňuje hlbokým zmrazením na teplotu -190 °C v tekutom dusíku alebo v inom chladiacom médiu.
4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že sušenie za zmrazeného stavu sa uskutočňuje súčasným pôsobením ultrazvuku.
5. 5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov laž 3, vyznačujúci sa tým, že sušenie za zmrazeného stavu sa uskutočňuje súčasným pôsobením vákua.
6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci odpad z porážky dobytka.
7. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci domový alebo kuchynský odpad.
8. 8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci ryby a/alebo mäkkýše.
9. 9. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa nárokov laž 8, vyznačujúce sa tým, že obsahuje uzatvorenú nádobu (1) vybavenú vstupným otvorom na organický materiál, vstup (5) a výstup (6) tekutého dusíka, spojovacie potrubie (4) ku zdroju vákua a zariadenie pozostávajúce z vysokotlakového potrubia (8) s vodnými dýzami (9), výhodne bezvzdušnými, na rozčlenenie vysokotlakovou parou, vysokoenergetickým laserom alebo rastlinným olejom pod vysokým tlakom alebo podobne.
10. 10. Zariadenie podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že obsahuje ultrazvukovú sondu (7).
11. 11. Zariadenie podľa nároku 9 alebo 10, vyznačujúce sa tým, že nádoba (1) pozostáva z tunelovitej nádoby s priebežným prívodom a odvodom organického materiálu.
12. 12. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 9 až 11, vyznačujúce sa tým, že ďalej obsahuje ústrojenstvo (10) na trasenie organického materiálu po jeho usušení za zmrazeného stavu.