WO2018185592A1 - Reconstituyente de suelo - Google Patents

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WO2018185592A1
WO2018185592A1 PCT/IB2018/051958 IB2018051958W WO2018185592A1 WO 2018185592 A1 WO2018185592 A1 WO 2018185592A1 IB 2018051958 W IB2018051958 W IB 2018051958W WO 2018185592 A1 WO2018185592 A1 WO 2018185592A1
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soil
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Juan Aníbal GALLO GUÍÑEZ
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Ganadera Y Multiplicadora Genética Bio-Ñuble S.A.
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Definitions

  • the invention aims at the reconstitution of soils for agriculture, either of soils depleted by previous crops or plantations, erosions caused by natural disasters or that have simply lost their vegetal layer or fertility, the restorative allows to recover these soils in terms of around 1 year.
  • the agronomic definition of soil is "set of organic and inorganic materials of the earth's surface, capable of sustaining plant life.”
  • the soil is located between the earth's surface and the mother rock. While the latter is studied by geology the soil is studied by edaphology, a branch of geology but in practice it is quite far from it, being also studied by biologists, chemists and environmentalists.
  • the soil is a non-renewable resource, if it is defined as non-renewable as that resource that is consumed at a higher rate than that of its renovation. Approximately 100 years are needed to form 1 cm of soil. Not only do infrastructures exert negative externalities on the ground, but much of human activities do so as well. Soil pollution is a big problem today, especially when decontaminating a soil is very expensive and difficult. The soil is a great buffer of pollution, accumulating it without apparently adverse effects are shown on it. However, in order for the soil to exert this damping function, it is necessary that its physical-chemical properties are not greatly altered.
  • the soil is a non-renewable resource and that conserving the soil both quantitatively and qualitatively is vital for the survival of civilization, the crops will be less and less, the products will have less and less quality and See how where vegetation speaks before in the future, vegetation will be scarce and how pollution will affect you the most, and not being able to exert the regulatory function of pollution, it will be transferred to other means such as the hydrosphere. Therefore, the soil is a precious asset that must be protected, at the same level as biodiversity, because they are closely related and because the quality of life depends on it. Only with a healthy soil in full conditions can healthy and prolific societies be developed.
  • the present invention consists of a reconstituent, conditioner and / or organic soil biofertilizer, which can also be referred to as a substrate and its manufacturing process, having an organic base that will increase the availability of nutrients in the soil to be used when plant, or the recovery of degraded soils require it.
  • the process of the invention uses iodes of animal wastes fermented together with dry plant material, such as straw, humus and clays or other granulated minerals, such as SiALO flour (product obtained by crushing Ignea, basaltic, slag or even ashes rock ).
  • SiALO flour product obtained by crushing Ignea, basaltic, slag or even ashes rock .
  • the final product obtained is an excellent restorative, conditioner and / or organic soil biofertilizer.
  • N nitrogen
  • P phosphorus
  • K potassium
  • fertilizer production consumes a lot of energy and emits significant amounts of greenhouse gases. In this regard, it has been estimated that fertilizer production consumes less than 1.7% of total global energy and is responsible for more than less than 1.5% of greenhouse gas emissions.
  • the main greenhouse gas emissions correspond to COs, generated by the combustion of natural gas for the synthesis of ammonia, and nitrous oxide emitted during the production of nitric acid.
  • the production of phosphate fertilizers also emits large amounts of CO2 from the consumption of fossil fuels used in different stages of the production process.
  • the product of the present invention meets all these objectives, it is a natural product that does not produce contamination or saturation of minerals in the soil, does not include volatile components and contains all the components of a restorative substrate, which also allows the soil to be recovered, fertilized. .
  • One of the processes of the invention has the additional advantage of producing methane gas.
  • the product obtained directly allows the recovery or improvement of arid soils, allowing to increase the amount of productive agricultural hectares in our country or in other regions of the world.
  • dry plant material such as straw or others
  • the burning that many farmers make of these plant wastes is avoided, avoiding the reuse of these wastes, both air pollution by smoke, and soil damage from burning or rose of these.
  • the process of the invention allows the use of all agricultural wastes, on the one hand, organic sludges from riles and feces of livestock, which also include sludge from livestock wastewater, product of the washing of pens with the teak of cattle, as well as sludges that contain parts of dead or composted animals, and on the other hand, agricultural wastes such as straw or other dried vegetables, such as crowns and corn plants, rice conch, etc.
  • these agricultural and livestock wastes mixed with clays or Sialo flour, form a reconstituent, conditioner and / or organic soil biofertilizer that allows the reconstitution of the soil at a much higher rate than autonomously or natural.
  • WO200101994QA1 describes a composition comprising mixing plant material, igneous rock powder, surfactant and water, and then treating this compost with an acidifying agent, where said process does not It comprises using animal waste sludge, as the process of the present invention.
  • the application of the University of Concepconstru and the University of Talca, CL 3750-2013 refers to biofertilizers, where agricultural wastes are fermented in solid state, subsequently allophane nanoparticles are added, with the aim of immobilizing enzymes and substrates produced in the fermentation, followed by a new fermentation to favor the development of microorganisms.
  • the invention has the advantage that it does not work with nanoparticles. and that the mineral used may simply be clay, so it is a much cheaper technology than that described in the document, additionally the invention contemplates the use of dry plant material, material not used in CL 3780-2013.
  • EP3037397A1 points to a method for the production of compost, or special soils, and the culture medium for planting seeds or flowers.
  • the method consists of mixing raw materials, digested manure and tertiary soils, until the pH reaches 5.5-7 or 3.5-5.5.
  • the method involves adding 0.5-0.8% by weight of an aggregate to the mixture, where the aggregate is crushed rock such as clay, or mineral or volcanic rock.
  • the method further involves the addition of an adequate amount of trace elements.
  • the method consists of preparing the soil mixture using horn chips, horn flour, blood meal, softwood chips, cotton residues, textile waste, coconut fibers, bark fertilizer, wood fibers and rice husks or grain.
  • the invention differs from this document in that it does not use soil as a component and that it includes a fermentation of raw materials.
  • the present invention consists of a reconstituent, conditioner and / or organic soil biofertii ⁇ zante, and its elaboration process, having an organic base that will allow to increase the availability of nutrients in the soil to be used when the plant require, or soil recovery degraded
  • the process of the invention uses any type of animal waste sludge in conjunction with dry plant material and granulated minerals, this mixture is subjected to fermentation for a period of time between 40 to 210 days, where the reconstituent, conditioner and / or organic soil biofertilizer of the invention.
  • the process of obtaining an organic soil reconstituent, conditioner or biofertilizer of the invention comprises the following steps:
  • animal waste sludge corresponds to primary or secondary sludge of the livestock industry, animal riles and feces.
  • plant waste comprises 20 to 100% dry plant matter.
  • the vegetable waste is chosen from straw, plantation remains, corn waste including crowns, rice conch, dried leaves, pine needles, cracks, husks and / or sawmill waste.
  • the plant material is incorporated in a proportion of between 30 to 60% w / v with respect to the mud used.
  • the granulated mineral is chosen from clay, sialo flour, slags or ashes.
  • the granulated ore is incorporated after fermentation of animal waste sludge and plant waste, and fermentation is maintained for an additional 6 weeks.
  • the fermentation is anaerobic and is carried out in a closed digester or in a warm bed; at a temperature between 60 to 70 ° C and at a pH between 7 to 8.
  • the fermentation stage optionally comprises arranging the product in drying piles for the last 2 weeks of the process, in order to allow cooling of the reconstituent product, conditioner and organic soil biofertilizer.
  • the invention also points to the restorative product, conditioner and organic soil biofertilizer that is obtained by the process described.
  • the process of the invention consists of a fermentation of animal waste sludge and plant matter, which varies according to the composition of the sludge, and a second fermentation stage that includes adding granulated ore.
  • the process of the invention can be developed in any known anaerobic fermentation medium, including batteries, biodigesters, "hot bed", etc.
  • the iodes of animal wastes may correspond to primary or secondary sludge from animal faeces and / or iodine from animal parts wastes, that is, from livestock, fishing, poultry, aquaculture or other industries. It will be clear to the person skilled in the art that the method of the invention can also employ household sewage sludge, whose composition is similar to animal feces sludge. If these sludges have undergone prior fermentation by using a biodigester, they are known as secondary sludges or digestates, and any of them can be used in the method of the present invention.
  • the mixture of animal waste and plant material have a final humidity of 15-50% weight / weight, many times the final iodines do not have this moisture percentage. If the ions are dry, water can be incorporated into the mixture until the desired percentage is reached. In case the sludge is too wet, drier plant material is used. or completely dry, to obtain the appropriate moisture in the final mixture.
  • animal waste iodes are mixed with plant material, it is special, with waste material from the agricultural industry, so as to solve disposal problems of these materials that are often even burned by farmers.
  • plant material straw, corn plantation remains, including crowns, rice shells, dried leaves, pine needles, cracks, husks, sawmill waste and ultimately any other plantation can be used.
  • at least 20% of the plant material must be dry.
  • the plant material is incorporated in a proportion of between 30 to 60% w / v with respect to the mud used.
  • the iodine is raw or primary, it will be applied between 35 - 50% w / v of plant material. Of which at least 20% must be dry, where dry matter is essential to accelerate decomposition and fermentation, facilitating the path to the product of the invention. In a preferred embodiment, between 25-40% w / v of plant material is applied, maintaining a layer between 30 and 60 cm thick of dry surface material on the mixture, for example straw. This allows the mixture to be maintained at an ideal temperature for the process, of an average of 25-65oC.
  • the warm bed is a production process, where the animals are, in all their stages kept in corrals without radiating, with a layer of dry matter (straw) preferably, initial of SO cm. After placing this layer, the animals are entered, the four perform all their organic functions on it. Once the in situ fermentation process is initiated by decomposing organic matter and animal feces, a layer of 30-50 cm of dry matter is permanently applied to keep them dry and protected from moisture that is generated in the fermentation process. This layer is usually applied every 48-76 hours.
  • straw dry matter
  • the sludge is secondary or digestates, it will be applied between 45 to 60% w / v of plant material, with at least 20% of dry plant matter.
  • the additional plant matter allows to counteract carbon, fiber and other components lost in the generation of methane, and obtain an appropriate product for the reconstitution of soils, the ideal temperature for the process is between 55-65 ° C average.
  • the mineral can be clay, siate flour, which is obtained by crushing igneous rock, slags or even ashes.
  • the maximum granulate of the mineral to be used is 200 nm, and the mineral is added in a proportion of 10 to 30% weight / weight to the previous mixture.
  • the granulated mineral can be added after the beginning of the fermentation of sludge and plant material, however, the preferred embodiment comprises incorporating it in the final stage of the process, which determines the last 8 final weeks thereof.
  • the granulated material is added to the fermented mixture in a proportion of 10 to 30% weight / weight, starting the second stage of the process.
  • This second stage of maturation lasts 6 weeks, at a pH between 6 and 7.5, where if the pH drops it is increased by adding lime to the fermented.
  • the stabilized mixture is allowed to cool for 2 weeks, thus ending the process.
  • the final product has between 35 and 48% humidity, it is used as a restorative substrate and organic soil conditioner. If failing that, its humidity is between 10 and 20% is used as organic biofertitizer. This product can be used directly on agricultural soils at the end of the process.
  • the soil reconstituent and biofertilizer substrate of the invention is obtained having the nutritional characteristics described in Table 1; and chemical composition, compound% by mass and element% by mass indicated in Table 2, included below.
  • the product obtained has a pH 7.80, slightly alkaline; an electrical conductivity ⁇ EC) in members of 20.91.
  • a sample of 100 grams was analyzed and the following values were found:
  • the Carbon / Nitrogen C / N ratio is 11.60;
  • Organic composts from hot beds were placed in stacks of (50 m 3 ) 32.5 MT (metric ton) of stabilized, with 40% initial humidity.
  • the product indicated is a stabilized pre-dried organic matter, producing a compost in fermentation in situ, which is achieved in pens of livestock production, stirring and mixing with the hustle and bustle of animals for 200 days ⁇ can be a range of 150 to 210 days): organic sludge generated by them with dry matter.
  • This mixture in a controlled process with average temperatures of approximately 55 ° C during fermentation, it was lowered to 40 * C inside the bed.
  • Manure contribution calculation corresponds 400 animals to 180 days averages.
  • SIALO flour 20% of SIALO flour was added, which was mixed with the fermentation already obtained and coated with dry straw in order to preserve heat. Maturation was allowed for 6 weeks, checking that the pH was maintained above 8, if the low pH is added lime so as to increase it. Finally, the fermentation product was allowed to cool for 2 weeks, for a total of 8 weeks.
  • the final product of any of the processes described, has the appearance of earth, and its constitution is comprised within that described in tables 1 and 2 of the description.

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Abstract

La presente invención corresponde a un reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizante orgánico de suelos, y su proceso de elaboración, teniendo una base orgánica que permitirá incrementar la disponibilidad de nutrientes en el suelo para ser utilizado cuando la planta lo requiera, o la recuperación de suelos degradados. El proceso de la invención utiliza cualquier tipo de lodos de desechos animales en conjunto con material vegetal seco y minerales granulados, esta mezcla se somete a una fermentación por un período de tiempo de entre 40 a 210 días, donde se obtiene el reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizante orgánico de suelos de la invención.

Description

Reconstituyente de suelo
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La invención apunta a la reconstitución de suelos para la agricultura, ya sea de suelos agotados por cultivos o plantaciones anteriores, erosiones producidas por catástrofes naturales o que simplemente hayan perdido su capa vegetal o fertilidad, el reconstituyente permite recuperar estos suelos en plazos de alrededor de 1 año.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La definición agronómica de suelo es "conjunto de materias orgánicas e inorgánicas de la superficie terrestre, capaz de sostener vida vegetal".
Pero el suelo es algo más, es mucho más. Es sobre lo que se asienta toda la vida terrestre, es el receptor directo de muchas de nuestras actividades, es el medio con el que más directamente interaccionamos, junto con la baja atmósfera. El suelo se sitúa entre la superficie terrestre y la roca madre. Mientras que esta última es estudiada por la geología el suelo es estudiado por la edafología, una rama de la geología pero que en la práctica se encuentra bastante lejos de ésta, siendo estudiada también por biólogos, químicos y ambientólogos.
Esta lejanía de la edafología no es nueva, sino que desde siempre el suelo ha pasado desapercibido para la mayoría de los científicos. Esto ha permitido que el estudio edafológico como parte del medio natural se haya obviado, o se le haya otorgado muy poca importancia en todo tipo de estudios ambientales. Por ejemplo, en los estudios de impacto ambiental, tradicionalmente la geología y la geomorfología han primado. Es preferible que una infraestructura lineal (carreteras, vías de tren, etc) pase por una vega de un río (suelos con gran aptitud para la agricultura debido a su excepcional fertilidad) a que lo haga por una montaña donde el impacto visual sea importante. Sin embargo, nunca se ha tenido en cuenta el costo de oportunidad del suelo que ha sido ocupado por dicha infraestructura. El suelo es un recurso no renovable, si se define no renovable como aquel recurso que se consume a mayor tasa que la de su renovación. Aproximadamente, para formar 1 cm de suelo se necesitan 100 años. No solo las infraestructuras ejercen externalidades negativas sobre el suelo, sino que gran parte de las actividades humanas también lo hacen. La contaminación del suelo es un gran problema en la actualidad, especialmente cuando descontaminar un suelo es muy caro y difícil. El suelo es un gran amortiguador de la contaminación, acumulándola sin que aparentemente se muestren efectos adversos en él. Sin embargo, para que el suelo ejerza esta función amortiguadora es necesario que sus propiedades físico-químicas no se encuentren alteradas en gran medida.
Pero hay una actividad por encima de todas cuya influencia sobre el suelo es determinante. La agricultura. Se trata de una actividad cuyo objetivo es obtener la mejor rentabilidad {en términos de cosecha) posible. Para ello, no duda en utilizar agroquimicos (fertilizantes, fitosanitarios...) con el fin de optimizar te producción. Además de la contaminación por estos productos se pueden producir otros efectos como son la pérdida de suelo por erosión, la disminución de la biodiversídad edáfica (invertebrados, microfauna y microflora), pérdida de estructura y en casos extremos la desertización.
Si no se tiene en cuenta que el suelo es un recurso no renovable y que conservar el suelo tanto de forma cuantitativa como cualitativa es vital para la supervivencia de la civilización, las cosechas serán cada vez menores, los productos tendrán cada vez menos calidad y se verla cómo donde antes habla vegetación en un futuro la vegetación será escasa y cómo la contaminación te afectará más, y al no poder ejercer la función reguladora de la contaminación ésta se trasladará a otros medios como la hidrosfera. Por tanto, el suelo es un bien preciado que hay que proteger, al mismo nivel que la biodiversídad, porque se encuentran intimamente relacionados y porque la calidad de vida depende de él. Sólo con un suelo sano en plenas condiciones se podrá desarrollar sociedades sanas y prósperas.
La presente invención consiste en un reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizante orgánico de suelos, que también se puede denominar como un sustrato y su proceso de elaboración, teniendo una base orgánica que permitirá incrementar la disponibilidad de nutrientes en el suelo para ser utilizado cuando la planta, o la recuperación de suelos degradados lo requieran. El proceso de la invención utiliza iodos de desechos animales fermentados en conjunto con material vegetal seco, tal como paja, humus y arcillas u otros minerales granulados, tales como harina de SiALO (producto obtenido por chancado de roca Ignea, basáltica, escorias o incluso cenizas). El producto final obtenido es un excelente reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizantes orgánico de suelos.
La necesidad de producir alimentos en mayores cantidades, menor tiempo y mejoramiento en su calidad y rendimiento, ha provocado un cambio en la agricultura tradicional, permitiendo obtener producciones que cumplan con estos requerimientos en los cultivos. Sin embargo, estos altos estándares se basan en el uso de fertilizantes. Por otro lado, la aplicación desmedida de fertilizantes convencionales, es uno de los factores que más negativamente influye en la degradación de los suelos, por lo que se hace indispensable la incorporación de fertilizantes más inocuos, para asi reemplazar o disminuir, el uso excesivo de fertilizantes de síntesis química.
Los fertilizantes de mayor consumo a nivel mundial son productos inorgánicos que contienen principalmente nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). Estos productos son reconocidos como indispensables para proveer la cantidad de nutrientes necesaria para asegurar el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, existe una serie de factores asociados a los fertilizantes de síntesis química que actualmente son motivo de amplia discusión. Algunos de estos factores son: reducción de las reservas mundiales de roca fosfórica, principaf mineral utilizado para la síntesis de fertilizantes fosforados; contaminación ambiental por la síntesis química de fertilizantes nitrogenados y fosfatados y contaminación ambiental por aplicación de fertilizantes al suelo.
Es reconocido a nivel mundial que la producción de fertilizantes consume mucha energía y emite importantes cantidades de gases de efecto invernadero. A este respecto, se ha calculado que la producción de fertilizantes consume más menos el 1,7% del total de la energía mundial y que es responsable cerca más menos del 1,5% de las emisiones de gases de efecto invernadero.
En el caso de los fertilizantes nitrogenados, las principales emisiones de gases de efecto invernadero corresponden al COs, generado por la combustión de gas natural para la síntesis de amoniaco, y el óxido nitroso emitido durante la producción del ácido nítrico. La producción de fertilizantes fosfatados también emite grandes cantidades de CO2 provenientes del consumo de combustibles fósiles utilizados en tes distintas etapas del proceso de producción.
Los fertilizantes nitrogenados y potásicos en general presentan baja concentración de As. Cd y Pb y por lo tanto, no contribuyen de manera significativa a la acumulación de elementos tóxicos en suelo y cultivos. Por el contrario, el caso de los fertilizantes fosfatados, estos pueden contener metales pesados, dependiendo del tipo y la fuente del mineral del cual se extrae. En este escenario, existe la necesidad de contar con fertilizantes que aporten los nutrientes necesarios al suelo sin contaminarlos, sin aportar metales pesados, y cuyos procesos de producción sean asimismo amigables con el ambiente. El producto de la presente invención cumple con todos estos objetivos, es un producto natural que no produce contaminaciones ni saturación de minerales al suelo, no comprende componentes volátiles y contiene todos los componentes de un sustrato reconstituyente, que permite adicionabnente de recuperar el suelo, fertilizarlo.
Uno de los procesos de la invención, tiene como ventaja adicional la producción de gas metano. Por otra parte, el producto obtenido permite directamente la recuperación o mejora de suelos áridos, permitiendo aumentar la cantidad de hectáreas agrícolas productivas en nuestro país o en otras regiones del mundo. Además, al utilizar material vegetal seco, tal como paja u otros, se evita la quema que muchos agricultores realizan de estos desechos vegetales, evitando con la reutilización de estos desechos, tanto la contaminación atmosférica por humo, como el daño del suelo por la quema o rose de éstos.
De este modo el proceso de la invención permite utilizar todos los desechos agrícolas, por una parte, lodos orgánicos provenientes de riles y heces de la ganadería, que incluyen además lodos de aguas servidas ganaderas, producto del lavado de corrales con las tecas del ganado, como también lodos que contienen partes de animales muertos o compostados, y por otro lado, desechos agrarios como paja u otros vegetales secos, tales como corontas y plantas de maiz, conchuela de arroz, etc. Sorprendentemente, con el proceso de la invención estos desechos agrícolas y ganaderos, mezclados con arcillas o harina de Sialo, forman un reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizante orgánico de suelos que permite la reconstitución del suelo a una velocidad mucho mayor que de forma autónoma o natural.
ARTE PREVIO
En el estado del arte se describen distintos productos fertilizantes provenientes de materia orgánica y rocas volcánicas, pero ningún documento anticipa ni el proceso ni el producto de la invención. Por ejemplo, el documento WO200101994QA1 describe una composición que comprende mezclar material vegetal, polvo de roca ignea, surfactante y agua, y después tratar este compost con un agente acidificador, donde dicho proceso no comprende emplear lodos de desechos animales, como el proceso de la presente invención.
La solicitud de la Universidad de Concepción y la Universidad de Talca, CL 3750-2013, se refiere a biofertilizantes, donde desechos agrícolas se fermentan en estado sólido, posteriormente se agregan nanopartlculas de alofán, con el objetó de inmovilizar enzimas y sustratos producidas en la fermentación, seguido de una nueva fermentación para favorecer el desarrollo de microorganismos. La invención tiene la ventaja de que no trabaja con nanopartfculas. y que el mineral utilizado puede ser simplemente arcilla, por lo que es una tecnología mucho más barata que la descrita en el documento, adicionalmente la invención contempla el uso de material vegetal seco, material que no se emplee en CL 3780-2013.
El documento EP3037397A1 apunta a un método para la producción de compost, o suelos especiales, y el medio de cultivo para plantar semillas o flores. El método consiste en mezclar materias primas, estiércol digerido y suelos terciarios, hasta que el pH alcance 5,5-7 ó 3,5-5,5. El método implica añadir 0,5-0,8% en peso de un agregado a la mezcla, donde el agregado es roca triturada tal como arcilla, o mineral o roca volcánica. El método implica adicionalmente la adición de una cantidad adecuada de elementos traza. El método consiste en preparar la mezcla del suelo usando astillas de cuerno, harina de cuerno, harina de sangre, astillas de madera blanda, residuos de algodón, desechos textiles, fibras de coco, abono de corteza, fibras de madera y cáscaras de arroz o grano. La invención se diferencia de este documento en que no emplea suelo como componente y que incluye una fermentación de las materias primas.
Como puede observarse, el estado del arte no anticipa el método de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Como ya se indicó anteriormente, la presente invención consiste en un reconstituyente, acondicionador y/o biofertiiízante orgánico de suelos, y su proceso de elaboración, teniendo une base orgánica que permitirá incrementar la disponibilidad de nutrientes en ei suelo para ser utilizado cuando la planta lo requiera, o la recuperación de suelos degradados. El proceso de la invención utiliza cualquier tipo de lodos de desechos animales en conjuntó con material vegetal seco y minerales granulados, esta mezcla se somete a una fermentación por un periodo de tiempo de entre 40 a 210 días, donde se obtiene el reconstituyente, acondicionador y/o biofertilizante orgánico de suelos de la invención.
El proceso de obtención de un reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos de la invención comprende las siguientes etapas:
a. mezclar lodos dé desechos animales con desechos vegetales en un biodigestor, cancha de compostaje o pilas de mezcla, donde la mezcla final tiene entre 35 a 45% de humedad;
b. fermentar esta mezcla por entre 40 y 210 días;
c. incorporar mineral granulado a la mezcla;
d. obtener el reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos.
Donde tos lodos de desechos animales corresponden a lodos primarlos o secundarios de la industria ganadera, de riles y fecas animales. Y los desechos vegetales comprenden de un 20 a un 100% de materia vegetal seca. Donde los desechos vegetales se escogen entre paja, restos de plantaciones, desechos de maíz incluyendo corontas, conchuela de arroz, hojas secas, agujas de pino, cuescos, cáscaras y/o desechos de aserraderos. Y el material vegetal se incorpora en una proporción de entre 30 a 60 % p/v respecto al lodo empleado.
Donde el mineral granulado se escoge entre arcilla, harina de sialo, escorias o cenizas. El que se incorpora en una proporción de entre 10 a 30 % p/p respecto a la mezcla de lodos de desechos animales con desechos vegetales. El mineral granulado se incorpora después de la fermentación de los lodos de desechos animales y desechos vegetales, y se mantiene la fermentación por 6 semanas adicionales.
La fermentación es anaeróbica y se realiza en un biodigestor cerrado o en cama caliente; a una temperatura de entre 60 a 70°C y a un pH entre 7 a 8.
La etapa de fermentación comprende opcionaimente disponer el producto en pilas de secado las 2 últimas semanas del proceso, de modo de permitir el enfriamiento del producto reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos.
Lá invención también apunta al producto reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos que se obtiene por el proceso descrito. El proceso de la invención consta de una fermentación de lodos de desechos animales y materia vegetal, la que varía de acuerdo de la composición de ios lodos, y una segunda etapa de fermentación que incluye agregar mineral granulado. El proceso de la invención puede desarrollarse en cualquier medio para fermentación anaeróbica conocido, incluyendo pilas, biodigestores, "cama caliente", etc.
Los iodos de desechos animales pueden corresponder a lodos primarios o secundarios de fecas animales y/o iodos de desechos de partes de animales, es decir de riles dé industrias ganaderas, de pesca, avicultura, acuicultura u otro. Para el experto en el arte será evidente que el método de ta invención también puede emplear lodos de aguas servidas domiciliarias, cuya composición es similar a los lodos de fecas animales. Si estos lodos han sido sometidos a una fermentación previa mediante la utilización de un biodigestor, se conocen con el nombre de lodos secundarios o digestatos, y cualquiera de ellos puede emplearse en el método de la presente invención.
Para el proceso de la invención se requiere que la mezcla de desecho animal y material vegetal tenga una humedad final de 15-50% peso/peso, muchas veces los iodos finales no tienen este porcentaje de humedad. En caso en que ios iodos estén secos se puede incorporar agua a la mezcla hasta llegar al porcentaje deseado. En caso de que los lodos estén demasiado húmedos, se utiliza materia vegetal más seca. o completamente seca, para obtener la humedad apropiada en la mezcla final.
Por lo tanto, los iodos de desecho animal se mezclan con material vegetal, es especial, con material de desecho de la industria agrícola, de modo de solucionar problemas de disposición de estos materiales que muchas veces incluso son quemados por los agricultores. Como material vegetal se puede emplear paja, restos de plantaciones de maiz, incluyendo corontas, conchuela de arroz, hojas secas, agujas de pino, cuescos, cáscaras, desechos de aserraderos y en definitiva cualquier resto de plantaciones. Convenientemente, al menos un 20% del material vegetal debe estar seco.
El material vegetal se incorpora en una proporción de entre 30 a 60 % p/v respecto al lodo empleado.
Si el iodo es crudo o primario se aplicará entre un 35 - 50 % p/v de materia vegetal. De la cual al menos un 20% debe estar seca, donde la materia seca es esencial para acelerar la descomposición y fermentación, facilitando el camino hacia el producto de la invención. En una realización preferida se aplica entre 25 - 40 % p/v de materia vegetal, manteniendo sobre la mezcla una capa de entre 30 a 60 cm de espesor de materia vegetal seca en superficie, por ejemplo, paja. Esto permite mantener la mezcla a una temperatura ideal para el proceso, de 25- 65ºC promedio.
En casó de cama caliente {fermentación in situ, en corral), se aplicarán 50 cm de cama de materia vegetal seca inicial, sobre ei piso de la producción ganadera. Esta cama caliente se deberá mantener con una superficie seca de entre 30 á 60 cm de espesor.
La cama caliente es un proceso de producción, donde los animales son, en todas sus etapas mantenidos en corrales sin radrer, con una capa de materia seca (paja) preferentemente, inicial de SO cm. Luego de colocar esta capa, se ingresan los animales, los cuates realizan todas sus funciones orgánicas sobre ésta. Una vez que se inicia el proceso de fermentación in situ mediante la descomposición de la materia orgánica y las fecas de los anímales, se le aplica permanentemente una capa de entre 30-50 cm de materia seca para mantenerlos secos y protegidos de la humedad que se genera en el proceso de fermentación. Esta capa se aplica generalmente cada 48-76 horas.
Si el lodo es secundario o digestatos, se aplicará entre un 45 a 60 % p/v de materia vegetal, con a lo menos un 20% de materia vegetal seca. La materia vegetal adicional permite contrarrestar el carbono, la fibra y demás componentes perdidos en la generación de metano, y obtener un producto apropiado para la reconstitución de suelos, la temperatura ideal para el proceso es entre 55- 65°C promedio.
Finalmente, se adiciona a estas mezclas mineral granulado, el mineral puede ser arcilla, harina de siato, la cual se obtiene por chancado dé roca Ígnea, escorias o incluso cenizas. El granulado máximo del mineral a emplear es de 200 nm, y el mineral se agrega en una proporción de 10 a 30% peso/peso a la mezcla anterior.
Los inventores han encontrado que el mineral granulado puede adicionarse con posterioridad ai inicio de la fermentación de lodos y material vegetal, no obstante, la realización preferida comprende incorporarlo en la etapa final del proceso, lo que determina las últimas 8 semanas finales del mismo.
Una vez obtenida la mezcla de la invención esta se somete a fermentación anaeróbica, por ejemplo, en "Cama caliente,* o en reactores de fermentación. (Biodigestores)
Es importante que los procesos estén protegidos de la lluvia, ya sea bajo techo o recubiertos con material impermeable, tal como plástico. La digestión en biodigestores produce gas metano, por lo que convenientemente los digestores o reactores deben ser cerrados y poseer un sistema de captación del gas producido. Adicionalmente, la fermentación se realiza a una temperatura de entre 60 a 70 °C y a un pH entre 6,5 a 8,5 en especia! entre 7 y 8.
Durante la fermentación los mío-organismos patógenos mueren por las condiciones anaerobias y las altas temperaturas alcanzadas, de hasta 70°C, mientras que la materia orgánica se degrada a nutrientes apropiados para los cultivos. El aumento de la temperatura se produce naturalmente por la fermentación.
En la segunda etapa se agrega el material granulado a la mezcla fermentada en una proporción de 10 a 30% peso/peso, iniciando la segunda etapa del proceso. Esta segunda etapa de maduración dura 6 semanas, a un pH entre 6 y 7,5, donde si el pH baja se aumenta agregando cal al fermentado. Finalmente, la mezcla estabilizada se deja enfriar por 2 semanas, terminando así el proceso.
Sorprendentemente, al cabo de un periodo muy corto de tiempo, de entre 80 a 210 días, ei proceso ya se ha completado y se ha formado el reconstituyente, acondicionador y/o biofertitizante orgánico de suelos.
Si el producto final posee entre 35 y 48 % de humedad, éste se utiliza como sustrato reconstituyente y o acondicionador de suelo orgánico. Si en su defecto, su humedad es entre 10 y 20% se utiliza como biofertitizante orgánico. Este producto puede emplearse directamente sobre suelos agrícolas al terminar el proceso.
Una vez finalizado el proceso de la invención se obtiene el sustrato reconstituyente de suelos y o biofertilizante de la invención que tiene las características nutritivas descritas en la Tabla 1; y composición química, compuesto % en masa y elemento % en masa señalados en Tabla 2, incluidas a continuación.
Tabla N" 1.- Composición nutritiva reconstituyente de suelos.
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Tabia 2
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La estabilización de lodos secundarios en compostaje normal, realizado actualmente en canchas de composlajes, toma entre 210 y 360 dias. Esto dependerá del clima y humedad ambiental donde se realice este proceso, por lo que el método de la invención permite una aceleración muy significativa de la estabilización de los lodos. El alcance de la invención puede ser comprendido de mejor forma en los ejemplos incluidos a continuación.
EJEMPLOS DE APLICACIÓN
Se describen a continuación distintas realizaciones del proceso de la invención. a) Proceso en biodigestor.
Lodos primarios de desechos de industria ganadera {riles, heces y aguas servidas) se dispusieron en un biodigestor (10 mJ) 10.000 L de lodos, con aproximadamente un 70% de humedad {en este ejemplo se indica una humedad aproximada pues la mezcla no posee una humedad homogénea, sin embargo, la medición registró 71%). El resultado de esto es la generación de gas metano, generador de energía calórica y eléctrica. El gas metano producido en ei proceso fue recolectado y recuperado.
El producto obtenido tiene un pH 7,80, ligeramente alcalino; una conductividad eléctrica {CE) en mieromhos de 20,91. Se analizó una muestra de 100 gramos y se encontraron ios siguientes valores:
MO (materia orgánica) 34%;
CO (carbón orgánico) 19,72%;
N 1,70%;
La relación Carbono/Nitrógeno C/N es de 11,60;
P 0,13%;
Na 0,015%;
K 0,135%;
Ca 0,19%;
Mg 0,18%;
Fe 839 ppm;
Mn 56,3 ppm;
Zn 51,5 ppm y
Cu 5,5 ppm
Estos lodos residuales o biodigestatos, fueron mezclados en contenedores cerrados, con paja, provenientes de fardos secos en proporciones de un 50% de materia seca y de 50% de biodigestatos, lo que equivale a una mezcla de 50% p/v. Ambos componentes se mezclaron, donde la mezcla final tenia un 40% de humedad. Esta mezcla se recubrió con paja seca de modo de preservar el calor. Se permitió la fermentación por 12 semanas, controlando que el pH se mantuviese sobre 8, si el pH bajaba se adicionaba cal de modo de aumentarlo. Se controló la temperatura, la que naturalmente, por el proceso de fermentación, estuvo alrededor de los 65°C. Al tercer mes se agregó un 20% de harina de SIALO, la que fue mezclada con la fermentación ya obtenida y se continuó la mésela en estabilización por 6 semanas más. Finalmente, los compostos obtenidos, se dispusieron en pilas de secada por 2 semanas adicionales, de modo de permitir el enfriamiento del producto reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos, completando así las 8 semanas adicionales del proceso. b) Proceso en pila
Lodos primarios de desechos de industria ganadera intensiva, (riles, heces, guanos, purínes y aguas servidas), provenientes de una piscina decantadora o directamente de corral, se dispusieron en un secado en pila (50 m3-) 50.000 L de lodos, con un 70 % de humedad inicial.
Se le adicionó un 35% de material vegetal con un 75% de materia seca, produciéndose una composta en fermentación, revolviendo y mezclando durante 120 días. Resultado de esta mezcla en proceso de fermentación, se alcanza naturalmente una temperatura entre 55"C y 65°C (específicamente en el ejemplo fue 60ºC), se eliminan patógenos, lixiviados y percolados. Se logró bajar la humedad a un 37%, produciendo una composta de características nutrícionates similares a un bioestabilizado orgánico. A esta mezcla, se agregó un 20% de harina de SIALO, la que fue mezclada con la fermentación ya obtenida y se recubrió con paja seca de modo de preservar el calor. Se permitió la maduración por 6 semanas, controlando que el pH se mantuviese sobre 8, si el pH bajaba se adicionó cal de modo de aumentarlo al valor deseado. Finalmente se permitió que el producto de la fermentación se enfriara durante 2 semanas, totalizando 8 semanas, teniendo un tiempo de proceso total de 180 días. c) Proceso de cama caliente.
Compostas orgánicas provenientes de camas calientes se dispusieron en pilas de mezcla de (50 m3) 32,5 TM (tonelada métrica) de estabilizados, con un 40% de humedad inicial. El producto señalado es un estabilizado de materia orgánica pre- seca, produciéndose una composta en fermentación in situ, que se logra en corrales de producción ganadera, revolviéndose y mezclando con el ajetreo de los animales durante 200 días {puede ser un rango de 150 a 210 días) los: lodos orgánicos generados por éstos con materia seca. Resultado de esta mezcla en proceso controlado con temperaturas promedio de aproximadamente 55°C durante la fermentación, se bajó ésta a 40*C interior al retiro de la cama. Con una humedad de proceso en inicio de entre 25 - 85% (en ei ejemplo fue 40%) en la capa inferior del corral y manteniendo permanentemente una capa de no menos de 30 cm de materia seca superior, se obtuvo en el tiempo indicado, una mezcla final de composto orgánico con una humedad de entre 40% y temperatura superficial de aproximadamente 31 °C. La composición de la cama caliente está en la Tabla 3.
Tabla 3. Composición Nutrícional de la Cama caliente durante la fermentación
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Aporte de estiércol, cálculo corresponde 400 animales a 180 días promedios.
360.000 kg - 3.600.000 kg. La composición nutricional pos fermentación, composta de cama caliente se describe en la Tabla 4.
Tabla 4.
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A esta mezcla, se agregó un 20% de harina de SIALO, ia que fue mezclada con la fermentación ya obtenida y se recubrió con paja seca de modo de preservar el calor. Se permitió la maduración por 6 semanas, controlando que el pH se mantuviese sobre 8, si el pH baja se adiciona cal de modo de aumentarlo. Finalmente se permitió que ei producto de la fermentación se enfriara durante 2 semanas, enterando un total de 8 semanas.
El producto final, de cualquiera de los procesos descritos tiene apariencia de tierra, y su constitución está comprendida dentro de lo descrito en las tablas 1 y 2 de la descripción.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . Proceso de obtención de un reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos CARACTERIZADO porque comprende las siguientes etapas: a. mezclar lodos de desechos animales con desechos vegetales en un biodigestor, cancha de compostaje o pilas de mezcla, donde la mezcla final tiene entre 35 a 45% de humedad; b. fermentar esta mezcla por entre 40 y 210 días; c. incorporar mineral granulado a la mezcla; d. obtener el reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos.
2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque iodos de desechos animales corresponden a lodos primarios o secundarios de la industria ganadera, de rifes y fecas animales.
3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque los desechos vegetales comprenden de un 20 a un 100% de materia vegetal seca.
4. Proceso de acuerdo con la reivindicación 3 CARACTERIZADO porque los desechos vegetales se escogen entre paja, restos de plantaciones, desechos de maíz incluyendo corontas, conchuela de arroz, hojas secas, agujas de pino, cuescos, cáscaras y/o desechos de aserraderos.
5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque el material vegetal se incorpora en una proporción de entre 30 a 60 % respecto ai lodo empleado.
6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque el mineral granulado se escoge entre arcilla, harina de siaio, escorias o cenizas.
7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 6 CARACTERIZADO porque el mineral granulado se incorpora en una proporción de entre 15 a 25 % respecto a la mezcla de lodos de desechos animales con desechos vegetales.
8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 7 CARACTERIZADO porque el mineral granulado se incorpora después de la fermentación de los lodos de desechos animales y desechos vegetales, y se mantiene la fermentación por 6 semanas adicionales.
9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque la fermentación es anaeróbíca y se realiza en un biodigestor cerrado o en cama caliente.
10. Proceso de acuerdo con la reivindicación 9 CARACTERIZADO porque la fermentación se realiza a una temperatura de entre 60 a 70°C y a un pH entre 7 a 8.
11. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 CARACTERIZADO porque la etapa de fermentación comprende opcionalmente disponer el producto en pilas de secado las 2 últimas semanas del proceso, de modo de permitir el enfriamiento del producto reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos.
12. Producto reconstituyente, acondicionador y o biofertilizante orgánico de suelos CARACTERIZADO porque se obtiene por el proceso descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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