Composición fertilizante.

La presente invención se refiere a un nueva composición fertilizante NPK de elevada eficacia,

respetuosa con el medioambiente y sustitutiva de fertilizantes químicos. Dicha composición comprende una mezcla de alpechín y orina reciente ó hidrolizada en proporciones determinadas. Además la presente invención se refiere al procedimiento para la obtención de dicha composición y al uso de la misma como fertilizante, como fijadora de CO2 y de amonio.

Composición fertilizante La presente invención se refiere a un nueva composición fertilizante NPK de elevada eficacia, respetuosa con el medioambiente y sustitutiva de fertilizantes químicos. Dicha composición comprende una mezcla de alpechín y orina reciente ó hidrolizada en proporciones determinadas. Además la presente invención se refiere al procedimiento para la obtención de dicha composición y al uso de la misma como fertilizante, como fijadora de CO2 y de amonio.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Los nutrientes de las plantas son consumidos por el hombre y se pierden a través de los sistemas de tratamiento de aguas residuales en los países industrializados y también por un inadecuado manejo en los países en desarrollo (Winker M, Vinneras B, Muskolus A, Arnold U, Clemens J, 2009. Fertiliser products from new sanitation systems: Their potential values and risks. Bioresource Technology 100 (18) , 4090-4096) . La orina (humana o animal) es un recurso natural en todas las sociedades incluso las más pobres. La urea es el principal componente de la orina. La producción de fertilizantes químicos se ha desarrollado ampliamente durante las últimas décadas siendo la urea uno de los más importantes fertilizantes nitrogenados. (Heinonen-Tanski H, Sjöblom A, Fabritius H, Karinen P, 2007. Pure human urine is a good fertiliser for cucumbers. Bioresource Technology 98, 214-217) .

Si la orina está mezclada con las heces la mezcla es mucho más difícil de manejar en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Para resolver este problema, se han diseñado nuevos urinarios que separan la orina de las heces. La separación de la orina en origen, reduce los costes en las estaciones de tratamiento de aguas residuales y recupera nutrientes que pueden ser utilizados como fertilizantes produciendo un ahorro económico y medioambiental (Ronteltap M, Maurer M, Gujer W, 2007. The behaviour of pharmaceuticals and heavy metals during struvite precipitation in urine. Water Research 41 (9) , 1859-1868) .

La separación y tratamiento de la orina se considera en los últimos años una opción viable para mejorar los sistemas de tratamiento de aguas residuales. Se han indicado varios procesos de tratamiento de la orina: higienización (almacenaje) , reducción de volumen (evaporación, congelación, osmosis inversa) , estabilización (acidificación, nitrificación) , recuperación de fósforo (formación de estruvite) , recuperación de nitrógeno (intercambio iónico, separación de amonio, precipitación de isobutilaldehido-diurea (IBDU) , separación de nutrientes, (anammox) y manejo de microcontaminantes (electrodialisis, nanofiltración, ozonización) . De todos los procesos descritos anteriormente salvo la evaporación y el almacenaje ninguno ha avanzado del estado de laboratorio (Maurer M, Pronk W, Larsen TA, 2006. Treatment processes for source-separated urine. Water Research 40, 3151-3166) .

La reutilización de la orina puede disminuir la contaminación medioambiental de las aguas superficiales y reducir las necesidades de fertilizantes minerales artificiales (Vinneras B, Nordin A, Niwagaba C, Nyberg K, 2008. Inactivation of bacteria and viruses in human urine depending on temperature and dilution rate. Water Research 42, 4067-4074) .. Además podría ser una medida efectiva para resolver los problemas de escasez de agua. Esto es porque mientras un adulto produce aproximadamente 1, 5 litros de orina por día gasta unas diez veces esta cantidad para retirarla en el inodoro. En promedio unos 20 litros de agua por persona y día podrían ser recuperados. (Ikematsu M, Kaneda K, Iseki M, Yasuda M, 2007. Electrochemical treatment of human urine for its storage and reuse as flush water. Science of Total Environment 382, 159-164) . La orina separada de las heces requiere su almacenaje, transporte y conservación.

Durante el almacenamiento la urea presente en la orina humana se hidroliza a amonio y carbonato debido a la actividad microbiana. Esto eleva el pH de 6 a 9 y fomenta la precipitación del calcio y magnesio en forma de carbonatos y fosfatos. El almacenamiento también es una manera de reducir el riesgo de patógenos fecales. Almacenada a 20ºC al menos durante 6 meses, la orina puede ser considerada segura desde el punto de vista microbiológico para usarse como fertilizante en cualquier cultivo (Hoglund C, Stenstron TA, Ashbolt N, 2002. Microbial risk assessment of source-separated urine used in agriculture. Waste Manage Research 20, 150-161) .

La adición de materiales ácidos a la urea reduce su hidrólisis y la volatilización del amoniaco (Ouyang DS, Mackenzie AF, Fan MX, 1998. Ammonia volatilisation from urea amended with triple superphosphate and potassium chloride. Soil Science Society of America Journal 62, 1443-1447) . Si la orina se mantiene en un medio ácido se evita la descomposición de la urea. Así la aplicación de 60 miliequivalentes de ácido sulfúrico o acético por litro de orina evita la hidrólisis de la urea durante más de 100 días de almacenaje (Hellström D, Johansson E, Grennberg K, 1999. Storage of human urine: acidification as a method to inhibit decomposition of urea. Ecological Engineering 12, 253269) .

La aplicación directa de la orina como fertilizante en agricultura es problemática y controvertida debido a los problemas de higiene, almacenaje, transporte y aplicación.

Se ha intentado la nanofiltración para producir una solución libre de microcontaminantes pero aunque la urea y el amonio atraviesan la membrana, los fosfatos y sulfatos son completamente retenidos (Pronk W, Palmquist H, Biebow M, Boiler M, 2006. Nanofiltration for the separation of pharmaceuticals from nutrients in source-separated urine. Water Research 40 (7) , 1405-1412) .

ES 2 386 834 Al Para evitar estos problemas existen diferentes métodos para transformar parte de la orina en minerales sólidos. Así para recuperar el Fósforo se le adiciona MgO, con lo que la mayor parte del Fósforo y cantidades significativas de Potasio y Nitrógeno precipitan en forma de Estruvita [Mg (K, NH4) (PO4) ·6H2O] como componente principal junto con Brucita y Epsonita. Un 65-80% del Nitrógeno se recupera como Amonio cristalino o absorbido. (Lind BB, Ban Z, By den S, 2000. Nutrient recover y from human urine by struvite cr y stallization with ammonia adsorption on zeolite and wollastonite. Bioresource Technology 73 (2) , 169-174) . Si la orina se ha diluido con agua del grifo también se produce la precipitación de Calcita (CaCO3) (Udert K, Larsen T, Gujer W, 2003. Estimating the precipitation potential in urine-collecting systems. Water Research 37 (11) , 2667-2677) .

En la orina fresca cerca del 80% del nitrógeno se encuentra en forma de urea. Para recuperar la urea se hace reaccionar con el aldehido isobutirico (IBA) para producir isobutilaldehido-diurea, un fertilizante de liberación lenta que es utilizado en grandes cantidades en el mundo (Behrendt J, Arevalo E, Gulyas H, Niederste-Hollenberg J, Niemiec A, Zhou J, Otterpohl R. 2002. Production of value added products from separately collected urine. Water Science Technology 46, 341-346) .

El alpechín es producido en los países del área mediterránea. En Andalucía, el alpechín ha resultado tradicionalmente un problema. Y aunque puede ejercer un efecto beneficioso sobre algunas propiedades del suelo, su utilización ha quedado reducida por su alta salinidad y su efecto fitotóxico sobre la germinación de semillas (Paredes MJ, Moreno E, Ramos-Cormenzana A, Martinez J, 1987. Characteristics of soil after pollution with waste water from olive oil extraction plants. Chemosphere 16, 1557-1564) .

Por otro lado, la agricultura intensiva contamina las aguas superficiales y subterráneas debido al exceso de fertilizantes y agua que dan lugar al lixiviado de nutrientes. Mayoritariamente el nitrógeno de los fertilizantes convencionales se convierte en nitratos muy solubles que son los causantes de la polución de las aguas (Maticic B, 1999. The impact of agriculture on ground water quality in Slovenia: Standards and strategy. Agriculture water management 40, 235-247) .

El lixiviado del fertilizante nitrogenado reduce su eficiencia para el cultivo y es un problema agrícola y medioambiental.La porción de nitrógeno que no es tomada por el cultivo es preferentemente volatilizada, o lixiviada por debajo de la zona de raíces. Los nitratos se pierden mayoritariamente por lixiviación, mientras que el amonio se reduce a través de la volatilización y la nitrificación.

Para reducir las pérdidas de nitrógeno algunos autores usan fertilizantes de liberación lenta (Wang F, Alva A,... [Seguir leyendo]

1. Composición que comprende:

a. alpechín; y b. orina reciente ó hidrolizada donde el alpechín está en una proporción de 1:20 a 10:1 en volumen con respecto a la orina.

2. Composición según la reivindicación 1, donde el alpechín está en una proporción de 1:5 a 6:1 en volumen con respecto a la orina.

3. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde el alpechín está en una proporción de 1:1 en volumen con respecto a la orina.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el alpechín presente en la mezcla está diluido en agua en una proporción 1:10 en volumen.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que presenta un pH inferior a 6.

6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde adicionalmente comprende CO2.

7. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, la cual está en estado sólido.

8. Uso de la composición de las reivindicaciones 1 a 7 como fertilizante.

9. Uso de la composición de las reivindicaciones 1 a 7, como fijadora de dióxido de carbono.

10. Uso de la composición de las reivindicaciones 1 a 7, como fijadora de amonio.

11. Procedimiento para la elaboración de la composición de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende mezclar la orina con el alpechín.

12. El procedimiento según la reivindicación 11, donde se añade alpechín en una relación de 1:20 a 10:1 en volumen, con respecto a la orina.

13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12, donde se añade alpechín en una relación de

1:5 a 6:1 en volumen con respecto a la orina.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, donde se añade alpechín en una relación de 1:1 en volumen, con respecto a la orina.

15. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, donde el alpechín está diluido en agua en una proporción 1:10.

16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, donde adicionalmente se añade CO2 a la mezcla.

17. El procedimiento según la reivindicación 16, donde el CO2 es añadido mediante burbujeo.

18. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, donde adicionalmente tras la formación de la composición, esta es secada.

19. El procedimiento según la reivindicación 18, donde el secado se lleva a cabo a pH >10, mediante adición de NaOH.

20. El procedimiento según cualquiera de las reivindicación 18 ó 19, donde tras el secado se disuelve el sólido obtenido, con agua o alpechín diluido 1/5 ó 1/10.

21. Cristales fertilizantes obtenibles según el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20.

22. Procedimiento de aplicación de la composición de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende adicionarla en forma de riego.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, que comprende adicionarla con el riego y dejando secar antes de una nueva irrigación o lluvia.

ES 2 386 834 Al FIG. 1

ES 2 386 834 Al FIG.2

ES 2 386 834 Al FIG.3