EQUIPO Y PROCESO PARA LA ELIMINACION DE RESIDUOS ORGANICOS MEDIANTE LARVAS DE INSECTO.

Equipo y proceso para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto.

Especialmente previsto para utilizar la Hermetia Illucens en tratamiento de residuos tales como purines de cerdo, -consiste en un digestor (1) en el que se define la cámara de digestión (2) delimitada inferiormente por una malla separadora (3), sobre la que se forma una capa de compost seco (22), debido a que los residuos que se introducen superiormente a nivel de la tapa (7) descienden por la cámara de digestión (2) a contracorriente con el aire generado por una bomba (5) situada a nivel inferior y que atraviesa toda la masa de residuos, oxigenándolos, haciendo que el compostaje se produzca homogéneamente en toda ella y consecuentemente el porcentaje de materia orgánica descienda progresivamente en sentido descendente, con lo que las larvas llegan a la zona inferior del digestor en fase terminal de desarrollo, en forma de prepupas, que se recogen en una cámara inferior (14) donde se conviertenen imagos y efectúan la puesta de huevos, los cuales son reintegrados a la parte alta del digestor, concretamente a una huevera (8) I cerrándose el ciclo

Equipo y proceso para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un equipo y a su complementario proceso para la eliminación de residuos orgánicos, mediante la utilización de larvas de insecto, concretamente mediante la cría en masa de las mosca Soldado negra o "Hermetia Illucens", con la que colaboran microorganismos tales como hongos, bacterias, actinomicetos, levaduras y otros, que a su vez actúan en el compostaje convencional.

De forma más concreta y a partir de residuos orgánicos como pueden ser purines de cerdo, en un proceso de digestión se obtienen larvas utilizables para la obtención de proteínas y grasas, compost y pupas, de manera que estas últimas se convierten en imagos cuyos huevos se incorporan en ciclo cerrado al proceso de digestión.

Se trata concretamente de un proceso biológico, anaerobio, que tiene lugar en estado sólido, mediante el cual la materia orgánica se mineraliza, obteniéndose un producto biológicamente estable, apto para su empleo como abono o substrato para agricultura.

Antecedentes de la invención

La eliminación de residuos orgánicos mediante el empleo de larvas de insecto ha sido objeto de varios estudios, de entre los que destaca el trabajo de Sheppard, de la Universidad de Georgia (Bioresource Technology 50 (1994) 275-279), con excrementos de gallina, Newton, de la misma Universidad (State of the Science, Animal Manure and Waste Managmenent. Jan. 5-7, San Antonio, TX.), con purines de Cerdo, P. Oliver con basuras domésticas y Warburton, de la Universidad de Queensland (Proceedings of the InFoRM 2000), con lodos de depuradora. Los ratios de conversión en biomasa y de eliminación del residuo dependen de la especie empleada, el contenido en materia fácilmente biodegradable y las condiciones empleadas.

Además de la reducción en el volumen de los residuos, el empleo de larvas presenta ventajas adicionales: Schiffman, de la Universidad de Carolina del Norte (2005 Animal Waste Management Symposium) ha determinado que el tratamiento de purines de cerdo con larvas de mosca es la técnica más efectiva para la reducción de los malos olores. Mientras que Sheppard (Environ. Entornol. (1983) 12, 1439-42), describe que la eliminación de los residuos de gallina mediante larvas, evita la presencia de moscas domésticas.

Pese a que existen varios estudios sobre el proceso de eliminación de residuos mediante la cría en masa de insectos, únicamente hay un equipo patentado para llevar a cabo este proceso, en las Patentes de Paul Olivier US6579713 y US6391620 que describen un equipo para la cría en masa de insectos (preferentemente la Hermetia Illucens) en un compostador en continuo, con desplazamiento vertical descendente. El compost se retira por la parte inferior mediante un sistema mecánico, mientras que las prepupas se retiran por la parte superior mediante rampas.

Esto es debido a que las larvas se sitúan únicamente en una capa superficial, comprendida entre 2 y 5 centímetros, debido a que a mayor profundidad no existe oxígeno, de manera que el rendimiento del digestor resulta limitado a esta pequeña porción superior del mismo, y además las larvas o prepupas no pueden ser extraídas por la zona inferior del mismo, dado que para ello tendrían que atravesar una zona carente de oxígeno donde obviamente morirían.

Descripción de la invención

La invención resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta.

Para ello, de forma más concreta, el equipo que participa en la misma consiste lógicamente en un digestor, en cuyo seno los residuos están destinados a desplazarse vertical y descendentemente, ya que la entrada de residuos se realiza por la parte superior y la salida de compost y larvas se produce por la parte inferior, quedando la cámara de digestión definida por una malla separadora inferior, sobre la que se establecerá una capa de compost seco, situándose bajo dicha malla una cámara de separación a la que se insufla aire mediante una bomba, aire que atraviesa el cuerpo del digestor en sentido ascendente, es decir en sentido inverso al del desplazamiento de los residuos, alcanzando una cámara de aire superior, situada lógicamente por encima del nivel o superficie superior del residuo, cámara provista de una salida de aire preferentemente contrapuesta a la bomba de impulsión del mismo, y en la zona central de la misma una huevera, con una malla separadora inferior que permite el paso o salida de las larvas tras la eclosión de los huevos, mientras que perimetralmente se establece también en esta cámara un deflector anti-fugas para las mismas.

Bajo la malla separadora inferior se establecen rampas marginales que confluyen hacia un depósito central de almacenamiento del compost, existiendo además una lámina deflectora perimetral que canaliza el material hacia el citado depósito de almacenamiento.

Cabe señalar también la existencia de elementos de medida establecidos en el seno de la cámara de digestión, concretamente para control de la temperatura, humedad, y niveles de O₂ y CO₂ en el seno de dicha cámara. Un control permite incidir sobre cualquiera de los parámetros del proceso.

El equipo opera de manera continua, los residuos se disponen en la parte superior de la cámara de digestión a través de la correspondiente tapa, y el compost y las prepupas se retiran por la parte inferior, inyectándose la corriente de aire a contracorriente como anteriormente se ha dicho.

Como consecuencia de estos flujos en la cámara de digestión, ésta no tiene las propiedades homogéneas, sino que se establecen varios gradientes, uno que afecta a la composición del sustrato, que varía según avanza a lo largo del digestor, es decir según se desciende en el mismo, ya que la materia orgánica se va degradando y mineralizando, la humedad que se va reduciendo a medida que se avanza en la cámara de digestión, debido a que el agua presente en los residuos se va evaporando, la temperatura que también se reduce a medida que la materia avanza por el digestor, y los agentes biológicos, que además de la Hermetia Illucens citada consisten en mesófilos, termófilos y degradadores de celulosas, dejan de actuar cuando la humedad relativa desciende por debajo de un 40%.

Las larvas se distribuyen buscando las zonas húmedas, cálidas y con alimentos, y las prepupas se mueven buscando la parte más seca, fría y con poca materia orgánica, donde se sienten más protegidas.

De acuerdo con otra de las características de la invención, cada uno de los productos que facilitan el procedimiento tiene un tiempo de residencia diferenciado, concretamente un tiempo de residencia hidráulico, un tiempo de residencia de las larvas, un tiempo de residencia del compost, un tiempo de residencia del material biodegradable, y un tiempo de residencia de la celulosa, lo que, como se verá más adelante, determina una alta eficiencia del equipo.

También influye en el buen desarrollo del proceso la estructura del sustrato, concretamente su granulometría y porosidad para facilitar el paso del aire, lo que se consigue de forma automática, ya que son las larvas en su propio movimiento a lo largo del residuo las que aumentan la porosidad del mismo.

Para conseguir una estructura del sustrato adecuada se pueden incorporar al digestor materiales estructurantes que aumenten la porosidad de los residuos para mejorar el flujo de aire, la movilidad de las larvas, la disipación del calor, etc.

La inyección forzada de aire mantiene homogénea la cantidad de oxígeno en todo el volumen del digestor, lo que permite que las larvas se distribuyan a su vez homogéneamente por todo él, en contra de lo que sucede en ausencia de aireación forzada, en que las larvas únicamente se sitúan en una capa superficial comprendida entre 2 y 5 cm, precisamente derivado de la falta de oxígeno.

El sistema se complementa, como anteriormente se ha dicho, con medios de refrigeración, de secado y de retirada del CO₂, para mejorar los procesos biológicos.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña...

1. Equipo para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto, en particular de Hermetia Illucens, de los que incorporan un sistema operativo en continuo, con desplazamiento vertical descendente de los residuos, que se retiran por la parte inferior, caracterizado porque incorpora una cámara de digestión (2) delimitada inferiormente por una malla separadora (3), bajo la que se establece una cámara de separación (4), disponiéndose por encima de dicha cámara de digestión (2), es decir, por encima de la superficie (21) del residuo, una huevera (8), cerrada inferiormente por una malla separadora (10), de dimensiones apropiadas para permitir el paso de las larvas, las cuales acceden a término de su fase de crecimiento a una cámara (14) de recogida de prepupas, establecida a nivel inferior del digestor (1), concretamente entre la tapa lateral del mismo y una rampa perimetral (13) en cuyo centro se sitúa un depósito de almacenamiento de compost, quedando la citada cámara (14) cubierta superiormente por una lámina deflectora (15), con la especial particularidad de que el deflector es atravesado en sentido ascendente, es decir en sentido contrario al de avance de los residuos, por una corriente de aire generada por una bomba (5).

2. Equipo para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la bomba (5) insufla aire directamente en la cámara de separación (4), es decir, la cámara delimitada superiormente por la malla separadora (3), que sale por la zona extrema superior del digestor a través de la correspondiente salida de aire (6).

3. Equipo para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto, según reivindicación 1ª, caracterizado porque la bomba (5) insufla aire bajo la rampa perimetral (13), accediendo a la cámara de separación (4) a través de la superficie perforada de dicha rampa (13).

4. Equipo para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque por encima del nivel (21) de los residuos, se establece un deflector anti-fugas (11).

5. Equipo para la eliminación de residuos orgánicos mediante larvas de insecto, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona superior de la cámara de digestión (2) incorpora medidores (17, 18 y 19) de temperatura, humedad así como de CO₂, que suministran información a un controlador (20) para mantener tales parámetros en los valores preestablecidos.

6. Proceso de eliminación de residuos con el equipo de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los residuos (23) acceden a una fase de digestión (24) de la que se obtienen larvas (25) transformables por un lado en proteínas para piensos (26) y por otro en grasas (27) utilizables como combustibles, generándose también en el proceso de digestión (24) compost (28) y pupas (29), estás últimas transformables en imagos (30) cuyos huevos (31) serán aportados al digestor (24) en ciclo cerrado.

7. Proceso, según reivindicación 6ª, caracterizado porque en el mismo con la Hermetia Illucens colaboran una pluralidad de microorganismos agrupables en tres grupos: mesófilos, termófilos y degradadores de celulosa.

8. Proceso, según reivindicaciones 6ª y 7ª, caracterizado porque merced a una aireación de todo el volumen del digestor, la actividad biológica se produce también en todo el volumen citado.

9. Proceso, según reivindicaciones 6ª a 8ª, caracterizado porque en el seno del digestor se establecen gradientes de temperatura, humedad y composición de los residuos en transformación, de manera que la temperatura desciende a medida que el producto desciende por el digestor, lo mismo que sucede con la humedad, a la vez que la materia orgánica se va degradando progresivamente en sentido descendente, produciéndose una mineralización de la misma.

10. Proceso, según reivindicaciones 6ª a 9ª, caracterizado porque las prepupas descienden siguiendo el gradiente de humedad, temperatura y porcentaje de materia orgánica, y en su búsqueda de un lugar donde pupar remueven y trituran el compost, generando un efecto autocribante.

11. Proceso, según reivindicaciones 6ª a 10ª, caracterizado porque las prepupas son recolectadas neumáticamente, a cuyo efecto se dispone en el digestor de una capa de compost seco, con un espesor comprendido entre 1 y 50 cm, preferentemente 10 cm, donde, en ausencia de comida para las larvas éstas lo abandonan, evitándose la pérdida de las mismas arrastradas por el compost.

12. Proceso, según reivindicaciones 6ª a 11ª, caracterizado porque la ubicación de las larvas es controlable mediante variaciones de temperatura, humedad y oxígeno en la zona prevista al efecto.

13. Procedimiento, según reivindicaciones 6ª a 12ª, caracterizado porque el digestor, además de su función básica como tal, actúa como incubadora para los huevos, al verse éstos afectados por el caudal de aire que penetra en la cámara de digestión y que llega caliente a la huevera.