La presente invención describe sistemas y métodos para la conversión de estiércol en nuevo fertilizante y / o en productos constituyentes del suelo útiles como entrada para operaciones de explotación orgánica.

Los sistemas del equipo comprenden una unidad generadora de turbina de gas (fuente de calor preferida), un recipiente de secado y una unidad de procesado, tal que la conexión entre la turbina de gas y el recipiente de secado dirige sustancialmente todo el escape de la turbina de gas al recipiente de secado obstaculizando sustancialmente la introducción de aire en el recipiente de secado. El recipiente de secado recibe el estiércol por contacto con los gases de escape de la turbina para convertir el estiércol en un material seco, el cual pasa a la unidad de procesado en la cual se conforma en gránulos, pellets u otras formas deseadas para el producto fertilizante seco final. El método comprende secado, calentamiento y conversión del estiércol para formar un fertilizante autoligado nuevo y productos del tipo constituyentes del suelo para explotación orgánica y otros usos

Proceso y sistema para desecar y tratar con calor materiales.

Campo del invento

Este invento se refiere a procesos, sistemas y equipo para convertir materiales de desecho, intermedios o en crudo, ya sean de naturaleza orgánica o inorgánica, en productos útiles como alimentos para animales o seres humanos, productos combustibles, materiales reciclables para posterior o nuevo tratamiento, productos fertilizantes o para la construcción de suelos, materiales para su eliminación en volúmenes reducidos, y productos finales útiles para el mercado.

Antecedentes del invento

Las instalaciones de procesado industrial para la fabricación, procesado y envasado de de alimentos, papel, medicamentos y otros. están siendo cada vez mayores y estando más concentradas. Por consiguiente, las corrientes de desechos producidas por esas instalaciones están siendo cada vez mayores, más concentradas localmente, y más difíciles y costosas de eliminar, debido a las regulaciones gubernamentales, así como a la disminución de los números y tamaños de lugares que precisen de relleno del terreno que estén disponibles para la eliminación de desechos. Más personas que nunca antes están consumiendo alimentos procesados y preparados comercialmente, tanto en el hogar como fuera de casa. Esto es cierto no solamente en los Estados Unidos de América, sino también en otros países. Este fenómeno crea una enorme cantidad de desechos, es decir, de residuos de alimentos, de alimentos pasados, de recortes, de desperdicios y partes de animales desechadas durante la preparación de los alimentos, que se concentran en grandes instalaciones de tratamiento y que deben ser eliminadas como aguas residuales municipales, rellenos de terreno. o en incineradores. El desecho se produce en cantidades cada vez mayores en instalaciones que producen productos alimenticios previamente preparados, tales como alimentos congelados, mezclas de ensaladas listas para comer previamente preparadas, comidas para calentar y servir, y similares, para el hogar, para instituciones, líneas aéreas, hoteles, y otros usos. Estos desechos son frecuentemente de eliminación difícil y costosa, principalmente debido que corrientemente tienen un alto contenido de agua y son de escaso valor económico como combustible. La técnica está repleta de diversos procesos y sistemas complejos que enfrentan los problemas de la eliminación de tales desechos y/o de su conversión en productos útiles, reciclables o desechables. Sin embargo, la mayor parte de los procesos y sistemas anteriores no son prácticos ni deseables, debido a consideraciones económicas, debido al tipo limitado de desechos que pueden ser tratados o procesados en un sistema particular, debido a los problemas ambientales causados por la operación de los procesos o los sistemas, o bien debido a otras desventajas. Además, la erupción de enfermedades como la encefalopatía espongiforme transmisible (TSE), en particular de la encefalopatía espongiforme bovina (ESE) y la "scrapie" (encefalomielitis desmielizante producida por priones), ha hecho que sea esencial la desactivación de los agentes patógenos, ya sea procesado el material de desecho para reciclado o para su eliminación. Los desechos de animales, tales como los mondongos, las entrañas y los esqueletos, están sujetos a llevar agentes infecciosos, incluidos hongos, bacterias, virus y priones asociados con la BSE, la TSE, etc. Los procesos de la técnica anterior disponibles, o bien no son efectivos en un grado satisfactorio desde un punto de vista técnico, o bien no son económicamente deseables. Existe por lo tanto la necesidad de métodos para el procesado y/o la eliminación de desechos del procesado de alimentos, de mataderos, y similares, sin las desventajas técnicas o económicas de la técnica anterior.

Como ejemplos de las publicaciones de la técnica anterior en las que se han abordado los anteriores problemas mediante la digestión, la incineración, la reducción de volumen y/o la descomposición, se incluyen las Patentes de EE.UU. Nº 5-685.153 concedida a Dickinson y otros; Nº 6.197.081 concedida a Schmidt; Nº 6.506.311 concedida a DeGarmo y otros; Nº 6.534.105 concedida a Kartchner; Nº 6.638.757 concedida a Teran y otros, Nº 6.716.360 concedida a Titmas; y las Solicitudes de Patente de EE.UU. Nº 2002/0122850 de Kartchner, Nº 2003/0098227 de Okamoto y otros, y Nº 2004/0055716 de Landalv y otros, cuyas exposiciones quedan aquí incorporadas en su totalidad por sus referencias.

Otro problema que plantean las operaciones de tratamiento y eliminación de desechos es el de la contaminación del aire, incluyendo las emisiones de gases de efecto invernadero, incluidos el metano y el CO₂, y la emisión de gases de olores malsanos, tales como los de las operaciones en mataderos y en las plantas de función de grasas o clarificación de aceites. Al haberse expandido las áreas destinadas a viviendas presidenciales, muchas de ellas han penetrado en terrenos adyacentes a diversas operaciones de procesado de alimentos y otras industriales, y hay una escalada de quejas de los residentes relativas a los olores malsanos. La técnica anterior ha ofrecido poco en cuanto a abordar de un modo satisfactorio y económico los problemas de control y prevención de los olores malsanos procedentes de las instalaciones de fabricación industrial y de las instalaciones de eliminación de desechos.

Existe también un problema general de la eliminación del agua de las corrientes de procesos diluidas con un alto contenido de agua, ya sea en una corriente de desechos, en una corriente de producto final o en una corriente de un proceso intermedio. La eliminación del agua de las corrientes de procesos que tienen un alto contenido de agua es costosa, y requiere un gran consumo de energía y de tiempo.

Es evidente, de lo expuesto en lo que antecede, que hay una necesidad sustancial no satisfecha de tecnologías aceptables desde los puntos de vista ambiental y económico, para la eliminación de varios materiales de desecho, para el control de los gases malsanos y de efecto de invernadero, para la conversión de desechos en productos útiles o reciclables, y para la eliminación eficiente y económica del agua de las corrientes de los procesos de alto contenido de agua. El presente invento se refiere a métodos, aparatos, sistemas y productos para satisfacer algunas de estas necesidades, o todas ellas.

Sumario del invento

El presente invento proporciona métodos, sistemas y aparatos económicos y simplificados para convertir materiales de desecho orgánicos e inorgánicos en productos que sean útiles como alimentos para animales, combustibles, materiales reciclables para procesado, y otros usos. El presente invento proporciona además métodos, sistemas y aparatos económicos y simplificados para controlar y contener los gases malsanos, odoríferos y de efecto de invernadero procedentes de varias operaciones de tratamientos industriales y de desechos.

En un aspecto, este invento proporciona un método para procesar una materia prima de material de desecho que comprende hacer funcionar un generador de turbina de gas para producir electricidad y gases de escape; poniendo en contacto los gases de escape con la materia prima de material de desecho que tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 30% en peso en un vaso desecador durante un tiempo de contacto suficiente para producir, sin oxidación significativa de la materia prima de material de desecho, un material desecado que tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 20% en peso; y proporciona opcionalmente el procesado y la conformación del material desecado en una forma de producto granular, en nódulos o en gotas solidificadas, adecuada para su manipulación y transporte habituales.

En otro aspecto, este invento proporciona un método para procesar una materia prima de material de desecho que comprende operar un generador de turbina de gas para producir electricidad y gases de escape a una temperatura de más de 538ºC; poner en contacto los gases de escape que están a una temperatura de más de 538ºC con materia prima de material de desecho que tiene un contenido de humedad de al menos aproximadamente el 30% en peso en un vaso desecador durante un tiempo de contacto suficiente para producir un material desecado con un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 20% en peso, y proporciona opcionalmente la granulación, nodulización o solidificación de gotas del material desecado, convertido a una forma de producto adecuada para su manipulación...

1. Un método para el tratamiento de materia prima de material de desecho, que comprende:

operar un generador de turbina de gas para producir electricidad y gases de escape que tienen una temperatura de más de 538ºC;

poner en contacto los gases de escape que están a una temperatura de más de 538ºC con materia prima de material de desecho que tiene un contenido de humedad de al menos aproximadamente el 30% en peso en un vaso desecador durante un tiempo de contacto suficiente para producir sin oxidación significativa de la materia prima de material de desecho un material desecado que tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 20% en peso.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los gases de escape que hacen contacto con la materia prima de material de desecho están a una temperatura inicial comprendida entre aproximadamente 594ºC y aproximadamente 871ºC.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la materia prima de material de desecho comprende al menos aproximadamente el 50% en peso de humedad.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además los pasos de granular, convertir en pastillas, o en gotas solidificadas el material desecado, para producir un producto adecuado para manipulación, transporte o uso habituales del producto seco.

5. Un método para el tratamiento de materia prima de material de desecho, que comprende:

operar un generador de turbina de gas para producir electricidad y gases de escape;

poner en contacto los gases de escape con la materia prima de material de desecho que tiene un contenido de humedad de al menos aproximadamente el 30% en peso, en un vaso desecador, durante un período de tiempo suficiente para producir, sin oxidación significativa de la materia prima de material de desecho, un material desecado que tiene un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 20% en peso; y

procesar y conformar el material desecado en una forma granular, de pastillas o de gotas solidificadas de producto, adecuada para manipulación transporte o uso habituales de un producto seco.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el producto seco comprende un contenido de humedad de menos de aproximadamente el 10% en peso.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la materia prima comprende un desecho orgánico.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la materia prima comprende desecho inorgánico.

9. Aparato para tratar materia prima de material de desecho, que comprende:

una turbina de gas, y

un vaso desecador adaptado para recibir los gases de escape desde la turbina de gas a través de una conexión y adaptado para recibir la materia prima de material de desecho;

en el que la conexión entre la turbina de gas y el vaso desecador está adaptada para excluir sustancialmente la introducción de aire en el vaso desecador.

10. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la conexión entre la turbina y el vaso desecador está además adaptada para dirigir esencialmente el 100% del escape de la turbina de gas al vaso desecador.

11. Aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el vaso desecador está adaptado para secar o tratar térmicamente una materia prima de material de desecho por contacto directo de los gases de escape y la materia prima de material de desecho para producir un material convertido.

12. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además una unidad de procesado adaptada para recibir el material convertido del vaso desecador y conformar el mismo en forma granular, de pastillas o de gotas solidificadas.

13. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de gas.

14. Aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el vaso desecador está adaptado para calentamiento indirecto de la materia prima de material de desecho mediante calor procedente de los gases de escape.

15. Un material convertido que comprende una materia prima de material de desecho tratada térmicamente a temperaturas suficientes, sin oxidación significativa y durante un período de tiempo suficiente para destruir o convertir a formas inofensivas sustancialmente todos los componentes no deseados presentes en la materia prima de material de desecho, que comprende organismos, microorganismos, semillas viables, pesticidas, antibióticos, hormonas, priones o virus, no deseados.

16. Un producto que comprende el material convertido de la reivindicación 15 en forma de gránulos, pastillas o gotas solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso habituales del producto seco.

17. Un producto que comprende materia prima de material de desecho tratada térmicamente a temperaturas suficientes, sin oxidación significativa y durante un período de tiempo suficiente para proporcionar un material de desecho autoaglutinante adecuado para conformación en productos de gránulos, pastillas o gotas solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso habituales del producto seco.

18. Un producto de acuerdo con la reivindicación 17, que comprende menos de aproximadamente el 15% en peso de humedad.

19. Un producto que comprende una materia prima de material de desecho tratada térmicamente a temperaturas suficientes, sin oxidación significativa y durante un período de tiempo suficiente para hacer autoaglutinante el material de desecho y conformado en gránulos, pastillas o gotas solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso habituales del producto seco.

20. Un material fertilizante orgánico o material para construir suelos, de acuerdo con la reivindicación 19, que comprende menos de aproximadamente el 15% en peso de humedad.

21. Un sistema portátil para procesado de materia prima de material de desecho, que comprende:

al menos una unidad secadora portátil adaptada para secar una materia prima de material de desecho para producir un material convertido; y

al menos una unidad portátil de procesado adaptada para conformar el material convertido de la unidad secadora en un producto que tiene una forma adecuada para su manipulación, transporte o uso habituales.

22. Un sistema portátil de acuerdo con la reivindicación 21, en el que la unidad secadora comprende un generador de turbina de gas y un vaso desecador.

23. Un sistema portátil de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la turbina de gas y el vaso desecador están conectados mediante una disposición adaptada para pasar los gases de escape de la turbina de gas al vaso desecador, y adaptada para excluir sustancialmente la introducción de aire dentro del vaso desecador.

24. Una materia prima de material de desecho tratada térmicamente, que contiene componentes de NO_x, SO_x, o CO_x absorbidos o formando complejos en la misma por el contacto de la materia prima de material de desecho con los gases de escape de la turbina de gas en un espacio confinado en ausencia de oxidación significativa de la materia prima de material de desecho.

25. Un material tratado térmicamente, de acuerdo con la reivindicación 24, en forma de gránulos, pastillas o gotas solidificadas, adecuado para manipulación, transporte o uso habituales.

26. Aparato para procesar gases de emisión, que comprende:

una turbina de gas que tiene una admisión de aire para la combustión; y

una instalación de fabricación que tiene aire de ventilación al que se da escape desde la instalación,

en el que la admisión de aire para la combustión está adaptada para recibir al menos una parte del aire de ventilación al que se da escape desde la instalación.

27. Aparato de acuerdo con la reivindicación 26, en el que la admisión de aire para la combustión está conectada a la instalación por un conectador adaptado para dirigir al menos una parte del aire de ventilación al que se escape adentro de la admisión de aire para la combustión.

28. Aparato de acuerdo con la reivindicación 27, en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de gas.

29. Aparato de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el escape de la turbina de gas está conectado a un vaso desecador adaptado para recibir materia prima de material de desecho.

30. Aparato para tratar materia prima de material de desecho, que comprende:

una turbina de gas que tiene una admisión de aire para la combustión adaptada para conexión a, y para recibir aire desde, un respiradero de la instalación de fabricación adaptado para dar escape al aire desde la instalación; y

un vaso desecador que tiene una conexión adaptada para recibir gases de escape de la turbina de gas y que tiene una entrada para recibir materia prima de material de desecho.

31. Aparato de acuerdo con la reivindicación 30, en el que la conexión entre el vaso desecador y la turbina de gas está adaptada para excluir sustancialmente la introducción de aire en el vaso desecador.

32. Aparato de acuerdo con la reivindicación 30, en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de gas.

33. Un método para reducir la liberación a la atmósfera de gases de emisión desde una operación de fabricación, que comprende:

encerrar al menos una parte de la operación que produce gases de emisión, para contener los gases;

dirigir al menos una parte de los gases a una admisión de aire para la combustión de una turbina de gas, un quemador de aceite o de gas, o un motor alternativo;

dirigir al menos una parte de los gases de escape desde la turbina, el quemador o el motor, a un vaso desecador para desecar o tratar una materia prima de material de desecho.

34. Un método de acuerdo con la reivindicación 33, en el que la turbina de gas comprende un generador de turbina de gas.

35. Un método de fabricación de un producto que comprende:

producir gases de escape de la combustión calientes, de una turbina de gas, un quemador de aceite o de gas, o un motor alternativo;

dirigir aire de ventilación desde una instalación de fabricación a la admisión de aire para la combustión de la turbina, el quemador o el motor; y

poner en contacto los gases de escape de la combustión calientes con una materia prima de material de desecho.

36. Un método de acuerdo con la reivindicación 35, que comprende poner en contacto los gases de escape con la materia prima de material de desecho en un sistema encerrado, adaptado para prevenir sustancialmente una oxidación significativa de la materia prima de material de desecho.