Un método para tratar material orgánico, caracterizado porque el método emplea al menos dos reactores e incluye los pasos de:

a) realizar una bioconversión en el material orgánico en el primer reactor;

b) tratar el biogas formado en la bioconversión con amoniaco en el segundo reactor; y

c) reciclar solución tampón formada en el segundo reactor al primer reactor

Método y equipo para tratar material orgánico.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a un método para procesar material orgánico y, en particular a un método, que utiliza material orgánico altamente amoniacal al limpiar un biogas producido en degradación, y a equipo para implementar el método. La invención también se refiere a productos obtenidos por el método.

La publicación US 4.824.571 describe un método y equipo para la degradación de varios productos orgánicos y residuos en un medio anaeróbico. El método genera productos degradados y biogas. En el método la masa a degradar se introduce en una cuba de fermentación y se recupera el biogas producido. A continuación, el biogas es realimentado a la cuba por la parte inferior con el fin de realizar un efecto de fluidización.

La publicación US 4.302.236 describe un uso de un sistema de compostaje para lavar efluvios gaseosos. En el método, se quitan constituyentes de formación de ácidos inorgánicos de una corriente de gas de alto contenido de azufre, en particular, grupos inorgánicos que forman ácidos inorgánicos en presencia de oxigeno o agua. La corriente de gas a limpiar se pasa a través de un residuo orgánico biodegradable de compostaje activo, que se mantiene en condiciones de digestión de fase de bacterias termófilas.

La publicación WO 93/06 064 describe un método para neutralizar y recuperar gases formados en conexión con el compostaje húmedo. El objeto de la invención descrita en la publicación es hacer inofensivos los gases de estiércol nocivos, tóxicos y/o contaminantes. Según la publicación, parte de los gases es reciclada a la masa compostada con el fin de mejorar su valor de nutrientes.

La publicación DE 3.134.980 describe un método para mezclar biomasa en un entorno libre de oxigeno en un reactor de biogas por medio de biogas producido por cepas bacterianas y almacenado en un almacenamiento de biogas. En el método la biomasa es mezclada con soplos periódicos de biogas. La presión de biogas necesaria es suministrada por medio de las cepas bacterianas en el reactor de biogas. El reactor está externamente cerrado y comunica con el recipiente de biogas a presión. Se libera la presión del recipiente de biogas a presión y posteriormente se sopla a la biomasa, desde donde el biogas es conducido después a un depósito de biogas.

La solicitud EP 486.466 describe un método para descomposición biológica aeróbica controlada y continua de residuos orgánicos. El material de descomposición, que es inoculado opcionalmente con una mezcla de bacteria y microbios, es alimentado al material en el residuo microbiológico y se quita el material degradado, por lo que se pasa un gas conteniendo oxígeno para la degradación. La finalidad del método descrito en la publicación es controlar la degradación de productos conteniendo nitrógeno. En el método, se añade gas CO₂ al gas conteniendo oxígeno, dependiendo del contenido de NH₃ y el pH del producto de degradación, por lo que el gas se mezcla con una fracción que no contiene nitrógeno, o muy poco. El método descrito en la publicación es un método aeró- bico.

Se recibe material orgánico de varias fuentes de productos de origen vegetal y animal. Un problema de las plantas de degradación de material orgánico es que la disponibilidad de material a procesar depende de la estación y dentro de un período corto de tiempo la planta debe ser capaz de procesar cantidades incluso grandes de materias orgánicas sólidas, porque no permiten un almacenamiento largo. La conservación del material orgánico plantea varios problemas, por ejemplo, la conservación produce NH₃, que es un compuesto tóxico y evita el funcionamiento de los microbios. Actualmente, los reactores de bioconversión permiten la introducción solamente de bajos contenidos de sólidos, porque el NH₃ evita la función microbiana en los reactores. La conservación de material orgánico de producción estacional también origina problemas, porque no se puede conservar en condiciones ácidas ni básicas, si se emplean procesos de bioconversión convencionales, porque son sensibles a las variaciones del pH. Los procesos de bioconversión convencionales también son sumamente sensibles a los cambios de tempera- tura.

Además, los procesos convencionales producen biogas que tiene alto contenido de dióxido de carbono. El dióxido de carbono es un compuesto nocivo para el entorno y el objetivo general es liberarse de él.

Breve descripción de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un método y equipo que implementa el método de tal manera que se resuelvan dichos problemas. Esto se logra con un método y un sistema, que se caracterizan por lo que se describe en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

La invención se basa en la idea de que se pasa biogas de un primer reactor que procesa un proceso de degradación, es decir hidrólisis, a través de un segundo reactor presurizado, que contiene amoníaco o material orgánico altamente amoniacal. Así, el dióxido de carbono en un gas mezclado metano/dióxido de carbono reacciona en el segundo reactor con el amoníaco formando bicarbonato de amonio y/o carbonato de amonio. El (los) compuesto(s) formado(s) constituye(n) una parte de un compuesto tampón que no inhibe los microbios en el proceso en la misma extensión que el amoníaco libre, porque el compuesto tampón formado evita las variaciones del pH que son adversas para los microbios. Por lo tanto, un lodo producido en el segundo reactor, constando el lodo de la masa a hidrolizar y el biogas y conteniendo un compuesto tampón o compuestos tampón, puede ser reciclado al primer reactor.

El material orgánico a procesar puede ser de origen vegetal o animal. En el presente documento el material orgánico se refiere a cualquier constituyente orgánico. El material altamente amoniacal se refiere en este contexto a material conteniendo amoníaco. El amoníaco se puede originar a partir del residuo biológico a procesar solo, o se puede añadir al material a procesar, si es necesario. En particular, los materiales orgánicos ricos en proteínas y/o grasas producen cantidades naturalmente grandes de amoníaco. El amoníaco añadido al material orgánico a procesar, o amoníaco libre producido en él por microbios, ablanda las membranas celulares de tal forma que la bioconversión, es decir hidrólisis, también se acelere considerablemente. El método y equipo de la invención pueden ser utilizados tanto en procesos de bioconversión presurizados como despresurizados.

La presente invención tiene la ventaja de que el material orgánico se puede conservar en condiciones básicas o ácidas antes del proceso de bioconversión. Esto es especialmente ventajoso cuando se ha de digerir residuos de producción estacional. La conservación con un ácido o una base puede ser utilizada finalmente en conexión con un proceso de bioconversión. Esto no era posible previamente, porque el material conservado con un ácido o una base no se puede digerir más. La conservación con un ácido o una base también se refiere al hecho de que el material orgánico puede ser higienizado antes de llevarse a bioconversión. A este respecto, la higienización se refiere a matar las bacterias patógenas en el material. La higienización se realizaba previamente, por ejemplo, por tratamiento de calor, es decir, pasteurización. Así, el sistema de la presente invención proporciona una alternativa a la higienización por tratamiento de calor.

Una ventaja del método y el sistema de la invención es que se puede introducir mayores cantidades de materias sólidas en la bioconversión. Además, los residuos microbiológicamente activos pueden ser almacenados en un estado óptimo en vista del rendimiento de metano, y de tal manera que el nivel higiénico cumpla las directivas EU, sin manipulación térmica. El método de la invención tiene la ventaja de que es posible reintroducir una solución tampón y/o material orgánico conteniendo solución tampón a procesar en los reactores de hidrólisis, que han interrumpido su proceso debido a excesivo contenido de amoníaco, y pueden ponerse en funcionamiento de nuevo. Además, el método de la invención hace posible conservar el material orgánico más tiempo que antes, lo que facilita el almacenamiento. El amoníaco formado ya no evita el procesado, sino que, por el contrario, un tiempo de almacenamiento largo preprocesa los residuos. El método produce un producto de hidrólisis y biogas,...

1. Un método para tratar material orgánico, caracterizado porque el método emplea al menos dos reactores e incluye los pasos de

a) realizar una bioconversión en el material orgánico en el primer reactor;

b) tratar el biogas formado en la bioconversión con amoniaco en el segundo reactor; y

c) reciclar solución tampón formada en el segundo reactor al primer reactor.

2. Un método según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque el material orgánico es material de origen animal.

3. Un método según se reivindica en la reivindicación 2, caracterizado porque el material orgánico es pescado o residuo de pescado, aves o residuo de aves.

4. Un método según se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado porque el material orgánico es material de origen vegetal.

5. Un método según se reivindica en la reivindicación 4, caracterizado porque el material orgánico es una planta cultivada o residuo de plantas cultivadas, tal como repollo, patata o piel de patata.

6. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material orgánico es material de origen microbiano, tal como levadura o residuo de levadura.

7. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la bioconversión es un proceso presurizado.

8. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la bioconversión se realiza a una presión que es superior a la presión atmosférica.

9. Un método según se reivindica en la reivindicación 8, caracterizado porque la bioconversión se realiza a una presión de aproximadamente 1,2 a 6 bar, ventajosamente a una presión superior a 2 bar.

10. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la bioconversión es un proceso no presurizado.

11. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el segundo reactor está presurizado.

12. Un método según se reivindica en la reivindicación 11, caracterizado porque la presión en el segundo reactor es superior a 1,8 bar.

13. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el material orgánico se almacena en condiciones ácidas antes de realizar la bioconversión.

14. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el material orgánico se almacena en condiciones básicas antes de realizar la bioconversión.

15. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la bioconversión es mesófila.

16. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la bioconversión es termófila.

17. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la bioconversión se realiza por medio de microorganismos existentes en el material orgánico.

18. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la bioconversión se realiza por medio de microorganismos añadidos.

19. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque la bioconversión se realiza en condiciones anae- róbicas.

20. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque se emplean al menos dos reactores, por lo que uno se utiliza para la bioconversión y el otro se utiliza para depuración de biogas.

21. Un método según se reivindica en la reivindicación 20, caracterizado porque el reactor, donde se depura el biogas, contiene amoniaco.

22. Un método según se reivindica en la reivindicación 20, caracterizado porque el reactor, donde se depura el biogas, contiene una mezcla de material orgánico y amoniaco.

23. Un método según se reivindica en la reivindicación 22, caracterizado porque el amoniaco se produjo en la hidrólisis del material orgánico.

24. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque al primer reactor, donde tiene lugar la bioconversión, se añade solución tampón y, opcionalmente, material orgánico parcialmente hidrolizado del segundo reactor.

25. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque la solución tampón formada contiene bicarbonato de amonio o carbonato de amonio y amoniaco libre y/o ácido carbónico.

26. Un método según se reivindica en la reivindicación 25, caracterizado porque la solución tampón formada contiene bicarbonato de amonio o carbonato de amonio y amoniaco libre y/o ácido carbónico en la relación de 1:10.

27. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque el producto hidrolizado obtenido del material orgánico en el método se recupera.

28. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque el biogas depurado se recupera.

29. Un producto hidrolizado, caracterizado por prepararse con el método, en el que se lleva a cabo bioconversión en material orgánico, el biogas formado en la bioconversión se trata con amoniaco, la solución tampón producida se recicla de nuevo a la bioconversión y el producto de hidrólisis obtenido se recupera.

30. Uso del producto hidrolizado de la reivindicación 29 como un acondicionador de suelo, un fertilizante o una sustancia parecida a fertilizante.

31. Biogas depurado, caracterizado por prepararse con el método, en el que se lleva a cabo bioconversión en material orgánico, el biogas formado en la bioconversión se trata con amoniaco, la solución tampón producida se recicla de nuevo a la bioconversión y el biogas depurado se recupera.

32. Uso del biogas de la reivindicación 31 como un gas de invernadero, para calefacción, para producción de electricidad o como combustible.

33. Equipo para tratar material orgánico, caracterizado porque el equipo incluye al menos un primer reactor (9), al menos un segundo reactor (10), un tubo (12) para transferir el material orgánico a procesar del al menos único primer reactor (9) a al por lo menos único segundo reactor (10), un tubo (14) para transferir biogas del al menos único primer reactor (9) al por lo menos único segundo reactor (10), un tubo (15) para reciclar material conteniendo compuesto tampón del al menos único segundo reactor (10) de nuevo al por lo menos único primer reactor (9).

34. Equipo según se reivindica en la reivindicación 33, caracterizado por incluir también un tubo (8) para introducir el material orgánico al primer reactor (9), un tubo (13) para descargar el biogas del primer reactor (9) y un tubo (11) para sacar el producto parcial o totalmente hidrolizado del primer reactor (9).

35. Equipo según se reivindica en la reivindicación 33 o 34, caracterizado porque los reactores pueden ser cubas, depósitos o tubos.

36. Equipo como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 33 a 35, caracterizado porque la bioconversión del material orgánico tiene lugar en el primer reactor (9) y se forman un compuesto tampón o compuestos tampón en el segundo reactor (10).