WO2012107603A1 - Procedimiento de obtencion de un fertilizante biologico y fertilizante biologico asi obtenido - Google Patents

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phosphorus
phosphate
rock
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PCT/ES2011/070076
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Sergio Atares Real
Ramon Marques Mascarell
Julia R. MARTIN PEREZ
Rosa M. ALIGUE ALEMANY
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Fertinagro Nutrientes, S.L.
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    • C05B17/00—Other phosphatic fertilisers, e.g. soft rock phosphates, bone meal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Definitions

  • the present invention relates to a process for obtaining a biological fertilizer, as well as to the biological fertilizer obtained by said method.
  • the process of the invention makes it possible to obtain a biological fertilizer with phosphorus from the apatite mineral (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, CI, OH)), said process allowing the solubilization of the apatite, and thereby the phosphorus that it contains, through the use of a mixture of degradable raw materials and minerals that are used as a source of nitrogen, energy and minerals by phosphate solubilizing organisms, with high efficiency, on alumino-calcium phosphate, preferably on the rock aluminum-calcium
  • the biological fertilizer obtained in accordance with the process of the invention is a product rich in available (assimilable) phosphorus and can be used as an organic amendment in agricultural and / or forest soils or can be mixed with other materials to obtain an organo-mineral fertilizer or fertilizer (mixture or combination of mineral and organic fertilizers).
  • Phosphorus as an essential nutrient for plants, can only be used if it is found in an assimilable form.
  • soluble phosphoric fertilizers when soluble phosphoric fertilizers are applied with a view to enriching the phosphorus content of the soil solution, generally most of them go into less soluble forms, being retained or fixed, making it unusable by the plant. This phenomenon varies between different soils and regions of the world, but, where it is intense, phosphorus doses must be applied high enough to saturate the fixation points of this nutrient and maintain an adequate concentration of it in the soil solution or use amendments that reduce phosphorus fixation capacity (Sánchez, 1976).
  • apatites are mineralized rocks and constitute the mother substance and, at the same time, the original source of all phosphates that occur in nature, with the highest percentage of phosphorus in the form of tricalcium phosphate (Ca3 (PO 4 ) 2), containing chlorine or fluorine in the form of salts, and may also contain a certain amount of silicic acid and, occasionally, iron, aluminum and manganese.
  • the most frequent phosphorus compounds are, among others, fluorapatite ((PO 4 ) 2 Ca 3 ) 3 -F 2 Ca, hydroxyapatite ((PO 4 ) 2 Ca 3 ) 3 Ca (OH) 2 and chloropatite ((PO 4 ) 2 Ca3) 3-CI 2 Ca.
  • tricalcium phosphates constitute a form of insoluble phosphorus, so, in order to be used as fertilizers, they need to be solubilized by chemical (strong acids) or biological (solubilizing microorganisms).
  • the main phosphate fertilizers obtained by chemical treatment are:
  • dephosphorus slags (Thomas phosphates, Thomas slags), partially solubilized natural phosphate, bicalcium precipitated phosphate dihydrate, calcined phosphate, aluminum-calcium phosphate, soft natural phosphate.
  • the biological processes suppose an important energetic saving in front of the chemical methods and, at the same time, they are much less aggressive from the environmental point of view.
  • anaerobic microbial fermentation must be carried out from different phosphorus sources (see for example document US2008 / 0105018 A1), which makes it necessary to have specific industrial facilities, such as fermentation reactors, that involve a significant investment in both assets and high-cost raw materials (see for example patent application EP1698595 A1).
  • the process of the invention makes it possible to obtain a biological fertilizer with phosphorus from the apatite mineral (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, CI, OH)), said process allowing the solubilization of the tricalcium phosphate of the apatites, and thereby of the phosphorus that it contains, through the use of a mixture of degradable raw materials and minerals that are used as a source of nitrogen, energy and minerals by phosphate solubilizing organisms, with high efficiency, on alumino-calcium phosphate, preferably on the alumina rock -calcic, so that the optimal environmental and nutritional conditions of those phosphate solubilizing organisms are satisfied.
  • apatite mineral Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, CI, OH)
  • a first object of the invention is to provide a process for obtaining a biological fertilizer with phosphorus from the apatite mineral (Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, CI, OH)), said process allowing the solubilization of the tricalcium phosphate of the apatites, and with it the phosphorus it contains, by using a mixture of degradable raw materials and minerals which are used as a source of nitrogen, energy and minerals by phosphate solubilizing organisms, with high efficiency and transferable on an industrial scale, on aluminum-calcium phosphate, preferably on the aluminum rock (mostly composed of Millisite, Crandalite and Wavelite, containing an average grade of phosphorus of about 24% in crude and a large amount of aluminum), so that the optimal environmental and nutritional conditions of those phosphate solubilizing organisms are satisfied.
  • This procedure in addition to resulting in a product rich in phosphorus available with high efficiency, allows to avoid cost disadvantages both in terms of raw materials and from an energy point of view
  • the process of the invention is based on the biological process of aerobic fermentation whereby the apatite and soil phosphorus is solubilized, with greater activity on the alumino-calcium phosphate rock, through the use of multiple and important phosphorus solubilizing microorganisms important advantages, for example economic savings, conservation of the environment, and allows obtaining a new biological product that increases the phosphorus assimilated by the plant from the fertilizer itself and the soil, along with other benefits provided by microorganisms, such as increasing the fixation of the nitrogen in the plant, enhance the production of siderophores, antibiotics and other substances that stimulate plant growth.
  • a biological fertilizer or biofertil izante is obtained with part of the apatite phosphorus already solubilized during composting prior to obtaining the final product, but with an added value, which is the content of a certain number of these microorganisms or their forms of resistance, which are capable of creating a symbiosis with the roots of plants, further favoring their survival and multiplication.
  • both the phosphorus contributed by the fertilizer and the one present in the soil will be available to the plant in a similar way to a slow release, since the symbiosis created between the roots and the microorganisms will determine when the action of these should increase microorganisms on phosphate to solubilize it and, therefore, be available to the plant.
  • the process for obtaining a biological fertilizer comprises the following steps: i) Obtaining a homogeneous mixture from alumino-calcium phosphate rock powder to which a protein concentrate, posidonia, manure is added fresh, magnesium sulfate, ferrous sulfate, as degradable raw materials and minerals that are a source of nitrogen, energy and minerals for phosphate solubilizing organisms, as well as phosphate solubilizing organisms themselves as a seed inoculum, in addition to the water needed to get a humidity of 25-35%.
  • the temperature both during the mixing process and the mixture itself is kept below 42 ° C.
  • ii) Turning of the mixture obtained in i) in order to maintain aerobic and temperature conditions, below 42 ° C, which favors the activity of mesophilic bacteria. These turns allow oxygen to be added to the mixture (minimum oxygen contained in the mixture of 5%) to favor the development of aerobic fermentation as well as to cool the mixture, so the perioricity of said turns will depend on the above-mentioned conditions of temperature and oxygen iii)
  • the mixture is maintained under the conditions cited in i) and ii) for a period of 90-120 days, depending on the solubilization percentage of Desired match In this period of time, the microorganisms present in the mixture and under the conditions mentioned can solubilize 20-25% of the phosphorus of the apatite mineral.
  • the mixture must be protected under adequate coverage and carried out on a surface that prevents its flooding by rainwater, for example, or its contamination by other agents present in the medium.
  • the water necessary to continuously maintain a humidity of 25-35% is added to the mixture.
  • the temperature of the mixture is allowed to rise to a temperature above 65 ° C for at least 1 hour to eliminate possible pathogenic germs by suppressing flips.
  • the product obtained is screened for later use as part of another fertilizer, pelletized or used directly.
  • the temperature of the homogeneous mixture is maintained, by turning, below 42 ° C, preferably at a temperature between 37 and 42 ° C.
  • the pH of the mixture ranges from 6-9, preferably between 7.2-8.
  • slurry and / or other sludge or primary waste from urban or livestock waste can be used as nutrients for phosphate solubilizing organisms.
  • other components such as structured carbohydrates, for example cellulose, lignin and pectin
  • other components such as structured carbohydrates, for example cellulose, lignin and pectin
  • CaCO3, Fe (III) NaCI, Na2CO3, Na 2 SO 4 , CaCI 2 , MgCI 2 , KCI, KBr, SrCI 2 , H 3 BO 3 , (NH 4 ) NO 3 , Na 2 HPO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 , Mg
  • the mixture cited in i) includes 10% -20% alumino-calcium phosphate rock, 5% -10% protein concentrate, 10% -30% posidonia, a 15% -25% fresh manure, 3% -5% magnesium sulfate, 3% -5% ferrous sulfate, as degradable raw materials and minerals that are a source of nitrogen, energy and minerals for solubilizing organisms phosphate, as well as the phosphate solubilizing organisms themselves in the form of 10% - 15% planting inoculum, as well as water to obtain a humidity of 25-35%.
  • the mixture i) includes at least 5 g of protein concentrate / 100 g of product to be composted.
  • the mixture of materials i) includes, for every 100 g of product to be composted, at least 5 g of cellulose, 10 g of fiber in the form of lignin and pectin, 0.2 g of CaCO 3 , 0.016 g of Na 2 CO 3 , 0.01 g of Fe (III), 2 g of NaCl, 0.016 g of Na 2 CO 3 , 0.32 g of Na 2 SO 4 , 0.178 g of CaCI 2 , 0.088 g of MgCI 2 , 0.055 g of KCI, 0.008 g of KBr, 3.4-10 "3 g of SrCI 2 , 2.2-10 " 3 g of H 3 BO 3 , 0.16-10 " 3 g of (NH 4 ) NO 3 , 0.8-10 "3 g of Na 2 HPO 4 , 0.05 g of (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.025 g of MgSO 4 -7H 2 O
  • phosphate solubilizing organisms consist of a pool of organisms that exert the action of solubilizing phosphoric rock phosphorus selected from, but not limited to, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Pseudomonas spp and Streptomices spp or mixtures thereof.
  • the alumino-calcium phosphate rock used in step i) of the process according to the invention consists of alumino-calcium rock of, in particular Variscite AIPO 4 -2H 2 O.
  • applying the process of the invention obtains a final product containing at least 22% of the soluble phosphorus from the solubilization of the alumino-calcium rock carried out by the microorganisms.
  • the process described here allows the biological solubilization of apatites with a high yield, thanks to the type of rock used alumino-calcium phosphate, since aluminum traces can favor phosphorus solubilizing microorganisms and other raw materials that favor the proliferation and action of the phosphorus solubilizing aerobic microorganisms so that they are more efficient on this type of rock, as well as the contribution of posidonia, which gives the composting mixture a spongy structure, favoring its aeration.
  • the biological fertilizer obtained by the procedure described above contains part of the apatite phosphorus already solubilized during stage i) of composting prior to obtaining the final product, but with an added value, which is the content of a certain number of microorganisms or their forms of resistance, which are capable of creating a symbiosis with the roots of plants, which further favors their survival and multiplication.
  • the fertilizer obtained according to the present process therefore includes a mixture of protein concentrate, alumino-calcium phosphate rock, ferrous sulfate, posidonia, fresh manure, magnesium sulfate and seed inoculum, as defined above in the description of stage i).
  • This fertilizer may also include bacterial cells, phytohormones and other plant growth stimulating substances obtained concomitantly with the development of the process of the invention.
  • the organic phosphorus organic fertilizer obtained is thus more efficient and of greater agronomic value, since it retains certain units of the solubilizing microorganisms as well as their forms of resistance in an organic fertilizer, rich in phosphorus, which lengthens the period of viability of said microorganisms.

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Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de un fertilizante biológico, así como al fertilizante biológico obtenido mediante dicho procedimiento. El procedimiento permite obtener un fertilizante biológico con fósforo procedente del mineral apatita mediante la utilización de una mezcla de materias primas degradables y minerales, un concentrado proteico, posidonia, estiércol fresco, sulfato de magnesio, sulfato ferroso, como materias primas degradables y minerales que son fuente de nitrógeno, energía y minerales para los organismos solubilizadores de fosfato, así como los propios organismos solubilizadores de fosfato como inoculo de siembra, con una alta eficiencia, sobre fosfato alumino-cálcico, preferentemente sobre la roca alumino-cálcica.

Description

PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE UN FERTILIZANTE BIOLÓGICO Y FERTILIZANTE BIOLÓGICO ASÍ OBTENIDO
La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de un fertilizante biológico, así como al fertilizante biológico obtenido mediante dicho procedimiento.
Más en particular, el procedimiento de la invención permite obtener un fertilizante biológico con fósforo procedente del mineral apatita (Ca5(PO4)3(F,CI,OH)), permitiendo dicho procedimiento la solubilización de la apatita, y con ello del fósforo que ésta contiene, mediante la utilización de una mezcla de materias primas degradables y minerales que son utilizadas como fuente de nitrógeno, energía y minerales por los organismos solubilizadores de fosfato, con una alta eficiencia, sobre fosfato alumino-cálcico, preferentemente sobre la roca alumino-cálcica
El fertilizante biológico obtenido de acuerdo con el procedimiento de la invención es un producto rico en fósforo disponible (asimilable) y puede emplearse como enmienda orgánica en suelos agrícolas y/o forestales o puede mezclarse con otras materias para obtener un fertilizante o abono órgano- mineral (mezcla o combinación de abonos minerales y orgánicos).
El fósforo, como nutriente esencial para las plantas, solo puede ser aprovechado si se encuentra en forma asimilable. A este respecto, cuando se aplican fertilizantes fosfóricos solubles con vistas a enriquecer el contenido de fósforo de la solución del suelo, generalmente la mayor parte pasa a formas menos solubles, quedando retenido o fijado, haciéndose poco aprovechable por la planta. Este fenómeno varía entre los diferentes suelos y regiones del mundo, pero, donde es intenso, deben aplicarse dosis de fósforo suficientemente elevadas como para saturar los puntos de fijación de este nutriente y mantener una concentración adecuada del mismo en la solución del suelo o emplear enmiendas que disminuyan la capacidad de fijación de fósforo (Sánchez, 1976). Desde mediados del siglo XIX, la principal fuente natural de fósforo para la industria de los fertilizantes procede de las rocas ígneas, sedimentarias y de los meteoritos, donde se encuentra como apatitas cristalinas. Estas apatitas son rocas mineralizadas y constituyen la sustancia madre y, al mismo tiempo, la fuente original de todos los fosfatos que se presentan en la naturaleza, encontrándose el mayor porcentaje de fósforo en forma de fosfato tricálcico (Ca3(PO4)2), conteniendo cloro o flúor en forma de sales, pudiendo también contener cierta cantidad de ácido silícico y, en ocasiones, hierro, aluminio y manganeso. Los compuestos de fósforo más frecuentes son, entre otros, fluorapatita ((PO4)2Ca3)3-F2Ca, hidroxiapatita ((PO4)2Ca3)3 Ca(OH)2 y cloroapatita ((PO4)2Ca3)3-CI2Ca.
Estos fosfatos tricálcicos constituyen una forma de fósforo insoluble, por lo que, para poder ser utilizados como fertilizantes, necesitan ser solubilizados por medios químicos (ácidos fuertes) o biológicos (microorganismos solubilizadores).
Habitualmente, para solubilizar el fósforo del mineral apatita presente en las rocas fosfóricas es necesario llevar a cabo un tratamiento químico, lo que supone un elevado coste económico, además de la posible contaminación del medio ambiente, siendo necesario disponer de unas determinadas instalaciones para poder llevar a cabo tal tratamiento químico. Los principales fertilizantes fosfatados obtenidos mediante tratamiento químico son:
• Superíosfato normal o superfosfato simple. Producto obtenido por reacción del fosfato mineral triturado con ácido sulfúrico y que contiene, como componentes esenciales, fosfato monocálcico y sulfato de calcio.
• Superíosfato triple. Producto obtenido por reacción del fosfato mineral triturado con ácido fosfórico y que contiene, como componente esencial, fosfato monocálcico.
• Otros: escorias de defosforación (fosfatos Thomas, escorias Thomas), fosfato natural parcialmente solubilizado, fosfato precipitado bicálcico dihidratado, fosfato calcinado, fosfato alumino-cálcico, fosfato natural blando.
Por otro lado, los procesos biológicos suponen un importante ahorro energético frente a los métodos químicos y, al mismo tiempo, son mucho menos agresivos desde el punto de vista medioambiental. En la mayoría de los casos, para que estos procesos biológicos permitan obtener un rendimiento eficiente a nivel industrial, se debe llevar a cabo una fermentación microbiana anaeróbica a partir de diferentes fuentes de fósforo (véase por ejemplo el documento US2008/0105018 A1 ), lo que hace necesario disponer de instalaciones industriales específicas, tales como reactores de fermentación, que suponen una inversión importante tanto en activos como en materias primas de elevado coste (véase por ejemplo la solicitud de patente EP1698595 A1 ).
Los procesos de fermentación biológica son bien conocidos desde hace décadas. Mediante estos procesos se persigue conseguir fermentar la materia orgánica a partir de diferentes materias primas de origen animal o vegetal (CN101 186879 A), recurriendo en muchos casos a una inoculación microbiana con microorganismos específicos para favorecer dicha fermentación. Aprovechando el proceso de fermentación de la materia orgánica, muchos autores han intentado solubilizar roca fosfórica, consiguiendo muy bajos rendimientos, bien debido al tipo de roca utilizado o bien debido al resto de materias primas utilizadas en el compostaje, las cuales pueden intervenir en dicho procesos, dando como resultado un producto final con niveles casi insignificantes de fósforo disponible (de aproximadamente 472,66 mg/kg, Marcano y col., 1999).
El efecto positivo de la materia orgánica sobre la solubilización del fósforo de apatitas de rocas fosfóricas (Mishra y col., 1983; Subehia y col. 1993; Reyes y col., 1991 ) se debe a la formación de ácidos orgánicos que contribuyen a una disminución del pH. Los microorganismos, así como las sustancias húmicas, son las responsables de la disolución del fosfato de la roca fosfórica; los primeros al producir ácidos orgánicos y quelatos durante la descomposición, que ayudan a la liberación del fósforo proveniente de la estructura del mineral apatita de la fosforita, y los ácidos húmicos al acomplejar el calcio del polifosfato, ayudando a la liberación del fosfato en forma soluble.
La gran mayoría de estudios realizados sobre microorganismos solubilizadores de fósforo han consistido en ensayos in vitro con medios de cultivo líquidos específicos para ciertos microorganismos (Gómez-Guiñán y col., 2001 ; Reyes, 1991 ) e, incluso con esta adaptación, sólo han permitido obtener niveles de fósforo solubilizado escasamente significativos como para poder trasladar estos ensayos a nivel industrial (10.153,60 mg/l, Valenzuela y col., 2002).
En el estado de la técnica existen multitud de productos que contienen microorganismos en su formulación, siendo alguno de ellos solubilizadores de fósforo. Estos productos pueden contener bacterias y/u hongos, pudiendo encontrar productos que presentan una sola cepa o, en algunos casos, que contienen un pool de estos microorganismos. Éstos se incorporan al fertilizante junto con otros constituyentes para favorecer su viabilidad y ejercer su acción una vez aplicados al suelo (véanse, por ejemplo los documentos CN101429059 A, WO2009070966 A1 , CN101468924 A, CN101066897 A, ES 2 234 417 A1 ).
El procedimiento de la invención permite obtener un fertilizante biológico con fósforo procedente del mineral apatita (Ca5(PO4)3(F,CI,OH)), permitiendo dicho procedimiento la solubilización del fosfato tricálcico de las apatitas, y con ello del fósforo que ésta contiene, mediante la utilización de una mezcla de materias primas degradables y minerales que son utilizadas como fuente de nitrógeno, energía y minerales por los organismos solubilizadores de fosfato, con una alta eficiencia, sobre fosfato alumino-cálcico, preferentemente sobre la roca alumino-cálcica, de forma que se satisfagan las condiciones óptimas tanto medioambientales como nutricionales de aquellos organismos solubilizadores de fosfato.
Así, un primer objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para obtener un fertilizante biológico con fósforo procedente del mineral apatita (Ca5(PO4)3(F,CI,OH)), permitiendo dicho procedimiento la solubilización del fosfato tricálcico de las apatitas, y con ello del fósforo que ésta contiene, mediante la utilización de una mezcla de materias primas degradables y minerales que son utilizadas como fuente de nitrógeno, energía y minerales por los organismos solubilizadores de fosfato, con una alta eficiencia y trasladable a escala industrial, sobre fosfato alumino-cálcico, preferentemente sobre la roca alumino (compuesta mayoritariamente por Millisita, Crandalita y Wavelita, conteniendo un grado medio de fosforo de alrededor del 24% en crudo y una gran cantidad de aluminio), de forma que se satisfagan las condiciones óptimas tanto medioambientales como nutricionales de aquellos organismos solubilizadores de fosfato. Este procedimiento, además de dar como resultado un producto rico en fósforo disponible con una alta eficiencia, permite evitar las desventajas de coste tanto referente a las materias primas como desde un punto de vista energético, así como minimizar los problemas medioambientales derivados de los procedimientos conocidos en el estado actual de la técnica.
Es igualmente objeto de la presente invención el fertilizante biológico obtenido mediante el citado procedimiento, fertilizante que contiene una alta proporción de fósforo disponible y adecuado para su utilización como enmienda orgánica en suelos agrícolas y forestales y/o para ser mezclado con otras materias con el fin de obtener un abono órgano-mineral.
El procedimiento de la invención se basa en el proceso biológico de fermentación aeróbica por el cual se solubiliza el fósforo de apatitas y del suelo, con mayor actividad sobre la roca fosfato alumino-cálcica, mediante el uso de microorganismos solubilizadores de fósforo con múltiples e importantes ventajas importantes, por ejemplo ahorro económico, conservación del medio ambiente, y permite obtener un nuevo producto biológico que incrementa el fósforo asimilable por la planta procedente del propio fertilizante y del suelo, junto con otros beneficios que aportan los microorganismos, como aumentar la fijación del nitrógeno en la planta, potenciar la producción de sideróforos, antibióticos y otras sustancias estimuladoras del crecimiento vegetal. De esta manera, se obtiene un fertilizante biológico o biofertil izante con parte del fósforo de la apatita ya solubilizado durante el compostaje previo a la obtención del producto final, pero con un valor añadido, que es el contenido de un cierto número de estos microorganismos o sus formas de resistencia, los cuales son capaces de crear una simbiosis con las raíces de las plantas, favoreciendo todavía más su supervivencia y multiplicación. Así, tanto el fósforo aportado por el fertilizante como el presente en el suelo estará disponible para la planta de una forma similar a una liberación lenta, ya que la simbiosis creada entre las raíces y los microorganismos hará que determine cuándo debe aumentar la acción de estos microorganismos sobre el fosfato para solubilizarlo y, por consiguiente, estar disponible para la planta.
De acuerdo con una realización preferente del procedimiento de obtención de un fertilizante biológico, éste comprende las siguientes etapas: i) Obtención de una mezcla homogénea a partir de roca fosfato alumino- cálcica en polvo a la que se añade un concentrado proteico, posidonia, estiércol fresco, sulfato de magnesio, sulfato ferroso, como materias primas degradables y minerales que son fuente de nitrógeno, energía y minerales para los organismos solubilizadores de fosfato, así como los propios organismos solubilizadores de fosfato como inoculo de siembra, además del agua necesaria para conseguir una humedad del 25-35%. La temperatura tanto durante el proceso de mezclado como de la mezcla en sí misma se mantiene por debajo de 42°C. ii) Volteo de la mezcla obtenida en i) con el fin de mantener las condiciones aerobias y de temperatura, inferior a 42°C, lo que favorece la actividad de las bacterias mesófilas. Estos volteos permiten aportar oxígeno a la mezcla (oxígeno mínimo contenido en la mezcla del 5%) para favorecer el desarrollo de la fermentación aerobia así como para enfriar la mezcla, por lo que la perioricidad de dichos volteos dependerá de las condiciones mencionadas anteriormente de temperatura y oxígeno. iii) La mezcla se mantiene bajo las condiciones citadas en i) y ii) durante un periodo de 90-120 días, en función del porcentaje de solubilización de fósforo deseado. En este periodo de tiempo, los microorganismos presentes en la mezcla y bajo las condiciones mencionadas pueden solubilizar del 20-25% del fósforo del mineral apatita. Para ello, la mezcla debe protegerse bajo una cobertura adecuada y llevarse a cabo sobre una superficie que impida su encharcamiento por agua de lluvia, por ejemplo, o su contaminación por otros agentes presentes en el medio. iv) Si es necesario, durante el proceso de compostaje descrito anteriormente se añade a la mezcla el agua necesaria para mantener continuamente una humedad del 25-35%. v) Al final del proceso de compostaje, se permite que la temperatura de la mezcla ascienda a una temperatura superior a 65°C durante al menos 1 hora para eliminar posibles gérmenes patógenos suprimiendo los volteos. vi) Por último, el producto obtenido se criba para su uso posterior formando parte de otro abono, se pelletiza o se utiliza directamente.
Tal como se ha descrito anteriormente en la etapa i), la temperatura de la mezcla homogénea se mantiene, mediante volteo, por debajo de 42°C, preferentemente a una temperatura entre 37 y 42°C. Igualmente, el pH de la mezcla oscila entre 6-9, preferentemente entre 7,2-8.
Opcional o adicionalmente al empleo de estiércol en la mezcla i) se pueden emplear purines y/u otros lodos o residuos primarios procedentes de residuos urbanos o ganaderos como nutrientes para los organismos solubilizadores de fosfato.
Adicionalmente, en la mezcla i) se puede incorporar otros componentes, tales como hidratos de carbono estructurado, por ejemplo celulosa, lignina y pectina, así como incluir, bien debido a los materiales ya citados en i) o bien como componentes minerales adicionales CaCO3, Fe (III), NaCI, Na2CO3, Na2SO4, CaCI2, MgCI2, KCI, KBr, SrCI2, H3BO3, (NH4)NO3, Na2HPO4, (NH4)2SO4, MgSO4-7H2O, MnSO4 H2O, FeSO4-7H2O. Según una realización preferente del procedimiento de la invención, la mezcla citada en i) incluye un 10%-20% de roca fosfato alumino-cálcica, un 5%- 10% de concentrado proteico, un 10%-30% de posidonia, un 15%-25% de estiércol fresco, un 3%-5% de sulfato de magnesio, un 3%-5% de sulfato ferroso, como materias primas degradables y minerales que son fuente de nitrógeno, energía y minerales para los organismos solubilizadores de fosfato, así como los propios organismos solubilizadores de fosfato en forma de un 10%- 15% de inoculo de siembra, así como agua para obtener una humedad del 25- 35%. Preferentemente, la mezcla i) incluye al menos 5 g de concentrado proteico / 100 g de producto a compostar.
Salvo citado expresamente de otra manera, los porcentajes incluidos en la presente solicitud se refieren a porcentajes en peso.
De acuerdo con otra realización preferente del procedimiento de la invención, la mezcla de materiales i) incluye, por cada 100 g de producto a compostar, al menos 5 g de celulosa, 10 g de fibra en forma de lignina y pectina, 0,2 g de CaCO3, 0,016 g de Na2CO3, 0,01 g de Fe (III), 2 g de NaCI, 0,016 g de Na2CO3, 0,32 g de Na2SO4, 0,180 g de CaCI2, 0,088 g de MgCI2, 0,055 g de KCI, 0,008 g de KBr, 3,4-10"3 g de SrCI2, 2,2-10"3 g de H3BO3, 0,16-10"3 g de (NH4)NO3, 0,8-10"3 g de Na2HPO4, 0,05 g de (NH4)2SO4, 0,025 g de MgSO4-7H2O, 0,0002 g de MnSO4 H2O y 0,0002 g de FeSO4-7H2O.
En una realización preferente de la invención, los organismos solubilizadores de fosfato consisten un pool de organismos que ejercen la acción de solubilizar el fósforo de la roca fosfórica seleccionados de, pero sin limitarse a, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Pseudomonas spp y Streptomices spp o mezclas de los mismos.
Preferentemente, la roca fosfato alumino-cálcica utilizada en la etapa i) del procedimiento según la invención consiste en roca alumino-cálcica de, en particular Variscita AIPO4-2H2O. De esta manera, aplicando el procedimiento de la invención de obtiene un producto final conteniendo al menos un 22% del fósforo soluble procedente de la solubilización de la roca alumino-cálcica llevada a cabo por los microorganismos. A este respecto, el procedimiento aquí descrito permite la solubilización biológica de apatitas con un alto rendimiento, gracias al tipo de roca utilizada fosfato alumino-cálcica, ya que las trazas de aluminio pueden favorecer a los microorganismos solubilizadores de fósforo y a otras materias primas que favorecen la proliferación y acción de los microorganismos aeróbicos solubilizadores de fósforo de forma que sean más eficientes sobre este tipo de roca, así como al aporte de posidonia, que dota de una estructura esponjosa a la mezcla de compostaje, favoreciendo su aireación.
Igualmente, con este proceso se consigue la solubilización del fósforo insoluble de la roca fosfórica, ya que se favorece la acción de los microorganismos solubilizadores de fósforo mediante el aporte de los nutrientes necesarios para incrementar la actividad solubilizadora, al mismo tiempo que se incrementa su multiplicación y supervivencia, así como se mejoren las condiciones medioambientales para favorecer esta actividad controlando la humedad, la temperatura y la oxigenación.
Es igualmente objeto de la presente invención el fertilizante biológico obtenido mediante el procedimiento descrito anteriormente, fertilizante que contiene una alta proporción de fósforo disponible y adecuado para su utilización como enmienda orgánica en suelos agrícolas y forestales y/o para ser mezclado con otras materias con el fin de obtener un abono órgano-mineral. El fertilizante biológico obtenido por el procedimiento de la invención contiene parte del fósforo de la apatita ya solubilizado durante la etapa i) de compostaje previa a la obtención del producto final, pero con un valor añadido, que es el contenido de un cierto número de microorganismos o sus formas de resistencia, los cuales son capaces de crear una simbiosis con las raíces de las plantas, lo que favorece todavía más su supervivencia y multiplicación. Así, tanto el fósforo aportado por el fertilizante como el presente en el suelo estará disponible para la planta de una forma similar a una liberación lenta, ya que la simbiosis creada entre las raíces y los microorganismos hará que determine cuándo debe aumentar la acción de estos microorganismos sobre el fosfato para solubilizarlo y, por consiguiente, estar disponible para la planta. El fertilizante obtenido de acuerdo con el presente procedimiento incluye, por tanto, una mezcla de concentrado proteico, roca fosfato alumino-cálcica, sulfato ferroso, posidonia, estiércol fresco, sulfato de magnesio e inoculo de siembra, tal como se ha definido anteriormente en la descripción de la etapa i). Este fertilizante puede incluir, además, células bacterianas, fitohormonas y otras sustancias estimuladoras del crecimiento de las plantas obtenidas de forma concomitante con el desarrollo del procedimiento de la invención. El fertilizante biológico orgánico fosforado obtenido resulta así más eficiente y de mayor valor agronómico, ya que conserva ciertas unidades de los microorganismos solubilizadores así como sus formas de resistencia en un fertilizante orgánico, rico en fósforo, que alarga el periodo de viabilidad de dichos microorganismos.

Claims

REIVINDICACIONES
Procedimiento para obtener un fertilizante biológico con fósforo procedente del mineral apatita solubilizado por microorganismos caracterizado porque comprende las etapas de: i) Obtener una mezcla homogénea a partir de roca fosfato alumino- cálcica en polvo a la que se añade un concentrado proteico, posidonia, estiércol fresco, sulfato de magnesio, sulfato ferroso, como materias primas degradables y minerales que son fuente de nitrógeno, energía y minerales para los organismos solubilizadores de fosfato, así como los propios organismos solubilizadores de fosfato como inoculo de siembra, además del agua necesaria para conseguir una humedad del 25-35%, manteniéndose la temperatura tanto durante el proceso de mezclado como de la mezcla en sí misma por debajo de 42°C; ii) voltear la mezcla obtenida en i) con el fin de mantener las condiciones aerobias, manteniendo la proporción mínima de oxígeno en la mezcla en un 5% para favorecer el desarrollo de la fermentación aerobia, así como para enfriar la mezcla, dependiendo la periodicidad de dichos volteos de las condiciones de temperatura y oxígeno; iii) mantener la mezcla bajo las condiciones citadas en i) y ii) durante un periodo de 90-120 días, en función del porcentaje de solubilización de fósforo deseado, del 20-25% del fósforo del mineral apatita, protegiendo la mezcla bajo una cobertura adecuada y llevándose a cabo sobre una superficie que permita el mantenimiento de las citadas condiciones de humedad y temperatura; iv) si es necesario, durante las etapas de compostaje i)-iii) añadir a la mezcla el agua necesaria para mantener continuamente una humedad del 25-35%; v) al final del proceso de compostaje, se permite que la temperatura de la mezcla ascienda a una temperatura superior a 65°C durante al menos 1 hora para eliminar posibles gérmenes patógenos suprimiendo los volteos. vi) cribado del producto obtenido para su uso posterior formando parte de otro abono, pelletización o utilización directa del mismo.
Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la temperatura de la mezcla homogénea se mantiene, mediante el volteo, a una temperatura entre 37°C y 42°C.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque el pH de la mezcla de la etapa i) oscila entre 6-9, preferentemente entre 7,2-8.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque en la mezcla de la etapa i) se sustituye el estiércol fresco por purines y/u otros lodos o residuos primarios procedentes de residuos urbanos o ganaderos como nutrientes para los organismos solubilizadores de fosfato.
Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque en la mezcla de la etapa i), además de estiércol fresco se incluyen purines y/u otros lodos o residuos primarios procedentes de residuos urbanos o ganaderos como nutrientes para los organismos solubilizadores de fosfato.
6. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque en la mezcla de la etapa i) se incorpora adicionalmente celulosa, lignina y pectina, CaCO3, Na2CO3, Fe (III), NaCI, Na2CO3, Na2SO4, CaCI2, MgCI2, KCI, KBr, SrCI2, H3BO3, (NH4)NO3, Na2HPO4, (NH4)2SO4, MgSO4-7H2O, MnSO4 H2O, FeSO4-7H2O.
7. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la mezcla de la etapa i) incluye un 10%-20% de roca fosfato alumino-cálcica, un 5%-10% de concentrado proteico, un 10%-30% de posidonia, un 15%- 25% de estiércol fresco, un 3%-5% de sulfato de magnesio, un 3%-5% de sulfato ferroso, como materias primas degradables y minerales que son fuente de nitrógeno, energía y minerales para los organismos solubilizadores de fosfato, así como los propios organismos solubilizadores de fosfato en forma de un 10%-15% de inoculo de siembra, así como agua para obtener una humedad del 25-35%.
8. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la mezcla de la etapa i) incluye al menos 5 g de concentrado proteico / 100 g de producto a compostar.
9. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la mezcla de materiales i) incluye, por cada 100 g de producto a compostar, al menos 5 g de celulosa, 10 g de lignina/pectina, 0,2 g de CaCO3, 0,016 g de Na2CO3, 0,01 g de Fe (III), 2 g de NaCI, 0,016 g de Na2CO3, 0,32 g de Na2SO4, 0,180 g de CaCI2, 0,088 g de MgCI2, 0,055 g de KCI, 0,008 g de KBr, 3,4-10"3 g de SrCI2, 2,2-10"3 g de H3BO3, 0,16-10"3 g de (NH4)NO3, 0,8-10"3 g de Na2HPO4, 0,05 g de (NH4)2SO4, 0,025 g de MgSO4-7H2O, 0,0002 g de MnSO4 H2O y 0,0002 g de FeSO4-7H2O.
10. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque los organismos solubilizadores de fosfato consisten en un pool de organismos que ejercen la acción de solubilizar el fósforo de la roca fosfórica seleccionado de entre Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Pseudomonas spp y Streptomices spp o mezclas de los mismos.
11. Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la roca fosfato alumino-cálcica utilizada en la etapa i) es roca alumino-cálcica , en particular Variscita AIPO4-2H2O.
12. Fertilizante biológico obtenido según el procedimiento descrito en las reivindicaciones 1 a 1 1 caracterizado porque incluye una mezcla de concentrado proteico, posidonia, estiércol fresco, sulfato de magnesio, sulfato ferroso y organismos solubilizadores de fosfato.
13. Fertilizante biológico según la reivindicación 12, caracterizado porque contiene al menos un 22% del fósforo soluble procedente de la solubilización de la roca alumino-cálcica llevada a cabo por los microorganismos.
14. Fertilizante biológico según las reivindicaciones 1 1 -13, caracterizado porque incluye además células bacterianas, fitohormonas y sustancias estimuladoras del crecimiento de las plantas obtenidas de forma concomitante con el desarrollo del procedimiento según las reivindicaciones 1 -1 1 .
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