Procedimiento y dispositivo para la separación de materia orgánica fósil y nativa a partir de mezclas de sustancias orgánicas.

Procedimiento para la separación de materia orgánica fósil y nativa a partir de mezclas de sustancias orgánicas,

en el que la mezcla de sustancias orgánicas se somete a un etapa de deshidratación (13), a una lisis celular (14) termomecánica en la que se desmenuza la materia orgánica nativa, a una deshidratación posterior (15) y a un primer tamizado (18), en el que la parte de materia orgánica nativa desmenuzada se separa de la parte de materia orgánica fósil no desmenuzada, caracterizado por que

a) la lisis celular (14) termomecánica se lleva a cabo a temperaturas entre 65 ºC y como máximo 120 ºC,

b) la lisis celular (14) termomecánica se lleva a cabo a una presión entre 106 y x 106 Pa,

c) por que antes del tamizado (18) se lleva a cabo un secado (16),

d) por que la materia orgánica nativa obtenida del primer tamizado con un grano superior >2 mm a 30 mm se devuelve a la etapa de deshidratación (13) o directamente a la lisis celular (14) termomecánica,

e) por que la materia orgánica fósil (22) obtenida del primer tamizado 18 aporta una lisis celular (23) termomecánica de una o dos etapas subsiguiente, preferiblemente con respectiva deshidratación posterior y subsiguiente tamizado (24), y

f) por que el material (10) incorporado se precalienta.

Procedimiento y dispositivo para la separación de materia orgánica fósil y nativa a partir de mezclas de sustancias orgánicas

La eliminación de residuos de urbanizaciones así como residuos industriales representa un problema en relación con la sostenibilidad exigida cada vez más intensamente por la política. Los caminos recorridos hasta ahora, a saber, la reducción de las cantidades de residuos evitando los residuos y la introducción y del registro separado de sustancias valiosas han supuesto unos primeros éxitos. Para los residuos remanentes que esencialmente se componen de una mezcla de tres sustancias a base de sustancias inertes, materia orgánica y agua y que no pueden ser aportados a un aprovechamiento directo, se han establecido ya propuestas en el documento WO 25/51547 A1. Con el fin de generar fracciones material y/o energéticamente aprovechables y evitar lo más ampliamente posible vertederos, se propone un tratamiento mecánico en húmedo de mezclas de sustancias que se componen de sustancias inertes, agua así como sustancias orgánicas con una proporción soluble en agua y biológicamente transformable, combinando primeramente la mezcla de sustancias en un mezclador de forma continua con agua como agente de separación y detergente, sin separar los componentes de la mezcla, hasta ajustar un contenido en sustancia seca de 15% a 25%. Después de ello, en una primera etapa, la mezcla de sustancias se extrae del mezclador con un transportador, permaneciendo disueltos los componentes ligeros en una mezcla de sólidos-líquidos con un contenido en sustancia seca de 1% a 2% mediante la adición de agua, mientras que los componentes pesados se depositan y se separan con el transportador en forma de una primera fracción inerte pesada con un tamaño de grano > 25 mm. A partir de la mezcla de sólidos-líquidos remanente se separan por tamizado las sustancias ligeras orgánicas con un tamaño de grano de 3 mm a 12 mm como primera fracción ligera orgánica, se continúan lavando y se prensan. Esta fracción puede aprovecharse energéticamente mediante combustión o gasificación, eventualmente después de un secado, en la medida en que manteniendo los valores límites correspondientes no entre en consideración ningún aprovechamiento material en la agricultura.

En una segunda etapa, a partir de la suspensión remanente con un contenido en sustancia seca ajustado de 6% a 12%, se separan primeramente sustancias pesadas inertes con un tamaño de grano de 2 mm a 25 mm por parte de la fuerza de la gravedad y, a continuación, otras sustancias ligeras orgánicas con un tamaño de grano de 3 mm a 3 mm mediante tamizado y aclarado. La fracción orgánica separada por tamizado en este caso puede lavarse asimismo con agua y prensarse.

En una tercera etapa, a partir de la suspensión remanente con un contenido en sustancia seca ajustado de 3% a 8% se separan otras sustancias pesadas inertes con un tamaño de grano < 2 mm mediante fuerzas centrífugas y después otras sustancias ligeras orgánicas con un tamaño de grano de 15 pm a 3 pm mediante tamizado y aclarado. La torta de filtración que resulta durante el tamizado fino se puede asimismo separar por prensado y, por ejemplo, se puede emplear en agricultura como fertilizante o como mejorador del suelo, para lo cual la materia orgánica es compostada en instalaciones de compostaje o es fermentada en instalaciones de fermentación y se composta o se seca y se emplea como vertido de compostaje suelto o como fertilizante.

En el tratamiento ulterior de mezclas de sustancias orgánicas que contienen tanto material orgánico fósil como también nativo, se aplica la presente invención.

Según el estado de la técnica, se conoce la extrusión en el tratamiento de materiales sintéticos para el desfibrado de sustancias orgánicas. Así, en el documento DE 44 44 745 se describe un procedimiento para la preparación de un sustrato vegetal altamente valioso a partir de madera o residuos de madera previamente desmenuzados con lodo de clarificación, lodo de estiércol líquido, lodo de fecales o bio-desechos con ayuda de una extrusora de tornillo sinfín, en el que las sustancias mencionadas se introducen en la extrusora de tornillo sinfín con un caudal que desfibra la madera y componentes más toscos y los mezcla intensamente con los aditivos a temperaturas superiores a 1°C. Mediante las temperaturas ajustadas se ha de garantizar que sean exterminados agentes patógenos, bacterias, virus, esporas o semillas de malas hierbas, que se evapore un contenido en agua demasiado elevado y que en el cabezal de la extrusora salga un material que esté ampliamente exento de gérmenes y que se adecúe particularmente bien como sustrato vegetal en su estructura.

El documento DE 1 24 54 468 A1 describe un procedimiento para la fermentación anaerobia de sustratos vegetales con el fin de la producción de biogás, en el que para conseguir una tasa de formación de gas detectablemente elevada se antepone al proceso de fermentación una etapa previa técnica de tratamiento fuera del reactor mediante extrusión de los sustratos vegetales, de manera que se forma una biomasa homogeneizada de alta calidad, cuya estructura celular está ampliamente destruida. Mediante un aumento preestablecido de la superficie del material biógeno se ha de posibilitar una disponibilidad de sustancias nutricias más rápida para los formadores de metano. En el caso de utilizar una extrusora de doble husillo resultan en las zonas de los flancos de los husillos

en el dispositivo encapsulado y blindado relaciones de presión y temperatura que están en condiciones de destruir de modo explosivo la estructura celular de material vegetal y de otra biomasa. En este caso, son posibles presiones superiores a 5 x 16 Pa y temperaturas > 12°C. Lo problemático en estas relaciones es que, por ejemplo, los materiales sintéticos contenidos en la mezcla de sustancias se pegan y se forman aglomerados que dificultan una separación posterior de las sustancias. El procedimiento descrito en el documento mencionado no se puede llevar a cabo, además, sin un tratamiento previo de las sustancias de partida, dado que sin una separación previa de las sustancias inertes, es decir, la separación de piedras, grava, arena y metales, se ha de asumir un elevado desgaste de la instalación. Un tratamiento adecuado posible lo describe el documento WO 25/51547 A1 ya citado.

En el documento US-A-5.413.618 se describe un procedimiento para la preparación de un material sustitutivo de la turba de alto valor a partir de materia orgánica. Después de un proceso de mezcladura del material bruto, éste se aporta a una termoprensa de husillo TSP. En este caso, mediante el tratamiento mecánico del material se libera calor. Para la regulación del calor del material está previsto, además, un dispositivo calefactor o de refrigeración. Después del tratamiento del material en la termoprensa de husillo, el material se tamiza, devolviéndose a la prensa de husillo partículas de material demasiado grandes. Finalmente, el material desmenuzado se seca. Preferiblemente, para la realización de este procedimiento se utiliza una termoprensa de husillo conforme al documento PCT/CH83/59 que se compone de una carcasa, un orificio de carga del lado de entrada, un cabezal de conformación o de briqueteado en el lado de salida y un árbol del husillo accionado a través de una transmisión, estando subdividida la carcasa en elementos de carcasa, entre los que se encuentra un disco de estrangulación que bloquea la sección transversal libre de los husillos bajo formación de una rendija de paso en la periferia del núcleo de los husillos.

Es misión de la presente invención indicar un procedimiento optimizado para la separación de sustancias orgánicas fósiles y nativas.

Este problema se resuelve mediante el procedimiento según la reivindicación 1. Según esto, está previsto que la mezcla de sustancias orgánicas sea sometida a un etapa de deshidratación, a una lisis celular termomecánica en la que se desmenuce la materia orgánica nativa, una deshidratación posterior y un primer tamizado, en el que la parte de materia orgánica nativa desmenuzada se separa de la parte de materia orgánica fósil. Mediante la lisis celular, es decir, mediante una disgregación de las células, la membrana celular o bien la pared celular se destruye, con lo cual se libera el contenido de las células (también denominado lisado celular). De todas las posibles lisis celulares, a saber las enzimáticas, químicas, térmicas o mecánicas, en el presente caso se elige la lisis celular termomecánica como combinación a base de una lisis celular mecánica y térmica, ya que en este caso, con un elevado grado de deshidratación, una higienización así como una estabilización biológica,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la separación de materia orgánica fósil y nativa a partir de mezclas de sustancias orgánicas, en el que la mezcla de sustancias orgánicas se somete a un etapa de deshldratación (13), a una lisis celular (14) termomecánica en la que se desmenuza la materia orgánica nativa, a una deshldratación posterior (15) y a un primer 5 tamizado (18), en el que la parte de materia orgánica nativa desmenuzada se separa de la parte de materia orgánica fósil no desmenuzada, caracterizado porque

a) la lisis celular (14) termomecánica se lleva a cabo a temperaturas entre 65 °C y como máximo 12 °C,

b) la lisis celular (14) termomecánica se lleva a cabo a una presión entre 16 y 5 x 16 Pa,

c) por que antes del tamizado (18) se lleva a cabo un secado (16),

d) por que la materia orgánica nativa obtenida del primer tamizado con un grano superior > 2 mm a 3 mm se

devuelve a la etapa de deshidrataclón (13) o directamente a la lisis celular (14) termomecánica, e) por que la materia orgánica fósil (22) obtenida del primer tamizado 18 aporta una lisis celular (23) termomecánica de una o dos etapas subsiguiente, preferiblemente con respectiva deshldratación posterior y subsiguiente tamizado (24), y

f) por que el material (1) incorporado se precallenta.