Composición para su uso como fertilizante y procedimiento de obtención.

La presente invención describe un material obtenido a partir de la mezcla de cenizas de calcinación de concha de mejillón, lodos de EDAR y cenizas de combustión maderera o bien concha de mejillón, en unos porcentajes determinados. El material resultante de la presente invención puede ser utilizado como fertilizante o substrato para vegetales, a la vez que como producto que retiene diversos contaminantes, mejorando las prestaciones de otros fertilizantes o substratos comerciales.

Composición para su uso como fertilizante y procedimiento de obtención.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al tratamiento, reciclado y valorización de biosólidos, más concretamente se refiere al tratamiento de las cenizas de calcinación de concha de mejillón en combinación con otros materiales para la preparación de fertilizantes.

Antecedentes de la invención

Las conchas de moluscos, y en particular las de mejillón, son residuos, con producción anual muy importante (algunos años supera las 90 000 toneladas, sólo en Galicia) y han venido experimentando una reutilización parcial tradicional por medio de su reciclaje agrario, aunque sólo de una pequeña proporción del total de residuo generado, y además acarreando ciertos problemas, destacando los ligados a olores desagradables cuando ese material no sufría ningún tratamiento previo para eliminar los restos de materia orgánica.

En varias solicitudes de patente se contempla la utilización aislada de la concha. Un ejemplo de este uso aislado se describe en la solicitud de patente P200002042, en la que partiendo de la concha de mejillón se obtiene carbonato cálcico tras su molienda, disolución y re-precipitación, esencialmente. También la solicitud de patente P200000674 plantea la reutilización aislada de la concha, obteniendo carbonato cálcico a partir de los restos de los procesos industriales de cocción del mejillón, que son triturados, secados, calcinados, molidos y finalmente tamizados.

En otras patentes se mezcla la concha con otros materiales. La solicitud de patente P200402475 describe la combinación de las conchas mediante aglomeración con productos no residuales, para lograr un resultado con utilización en la industria de la construcción. Esto evidentemente no supone la utilización de la concha para tratar otros residuos y obtener un substrato adecuado para promover el crecimiento de vegetales y facilitar la reutilización agronómica del conjunto.

En la solicitud de patente KR20020094811(A) se describe la combinación de residuos orgánicos con concha que ha sufrido un proceso de sinterización a 900-1000ºC (tratamiento térmico a temperatura inferior a la de fusión para incrementar la fuerza y la resistencia del material, creando enlaces fuertes entre sus partículas constitutivas). En este caso el procedimiento consiste en la elaboración de compuestos con capacidad de liberación lenta de nutrientes, pero limitado a nutrientes para recursos marinos según se indica explícitamente en dicha patente, y no para ser empleados como sustrato de vegetales. Concretamente, con el polvo sinterizado de concha se promueve la estabilización alcalina de la mezcla, que junto con las reacciones exotérmicas producidas reduce los niveles de malos olores y microorganismos dañinos; adicionalmente, se requiere del aporte de una cierta cantidad de carbón activado.

La solicitud de patente KR20020077966(A) describe un procedimiento de obtención de un fertilizante por mezclado de concha calcinada y residuos orgánicos (residuos de animales, basuras domésticas, lodos de EDAR y residuos de alimentos).

Por otra parte, existen otros residuos de diferente procedencia, concretamente los lodos de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) y las cenizas de combustión maderera, de los que se producen elevadas cantidades año tras año, y que sí son bien conocidos y han sido ampliamente estudiados. Hasta la fecha actual se han registrado numerosos procedimientos conducentes al tratamiento y valorización de lodos de EDAR, por ejemplo mezclándolos con cenizas de biomasa solas o combinadas con encalantes tradicionales del tipo de la cal, como se describe en la solicitud de patente ES2192144A1.

También se han publicado resultados de estudios experimentales referentes a efectos muy concretos de la aplicación conjunta de lodos residuales y conchas de mejillón parcialmente fragmentadas, además de restos vegetales, en zonas degradadas (p. ej. Vega F.A., Covelo E.F. & Andrade M.L. "Effects of sewage sludge and barley straw treatment on the sorption and retention of Cu, Cd and Pb by coppermine Anthropic Regosois". Journal of Hazardous Materials, 2009, 169(1-3): 36-45). En este caso, las conchas no se encuentran trituradas ni calcinadas, sino sólo parcialmente fragmentadas, se añaden restos vegetales no combustionados a las mezclas, y además se combinan distintos materiales residuales específicamente para elaborar tecnosoles, en lugar de para lograr el tratamiento de los residuos y obtener un producto eventualmente utilizable como sustrato para vegetales.

También se han realizado estudios experimentales de mezclas constituidas por lodos residuales, residuos de la industria del mejillón y cenizas de una industria papelera (Asensio V., Cerqueira B., Andrade M.L., Alonso F. & Fernández E. "Efecto del Tratamiento con Tecnosoles en la Recuperación de Escombreras de Mina Ricas en Sulfuros Metálicos". Macla, 2008, 10: 107-110), concretamente dichas mezclas experimentales están constituidas por, opción 1: un 35% de biodepósitos de batea de mejillón, un 35% de residuos de una industria de pasta para papel (lodos y cenizas de biomasa) y un 30% de madera de eucalipto triturada; y opción 2: un 50% de desdoble de mejillón y otro 50% de lodos de depuradora y cenizas de biomasa de una industria de pasta de papel. Sin embargo, no se hace uso de concha de mejillón específicamente, sino de biodepósitos de batea de mejillón, u otros detritus o mezclas residuales de la industria mejillonera, que pueden incluir algunas porciones muy variables y no concretadas de conchas, y su finalidad no es elaborar mezclas para lograr el tratamiento de los residuos y a raíz de ello obtener un substrato utilizable por los vegetales, sino que se combinan diferentes materiales específicamente para obtener tecnosoles.

Recientemente se han puesto en funcionamiento factorías que aplican procesos conducentes al adecuado tratamiento de las conchas residuales, con el fin de transformarlas en productos finales ricos en carbonatos y óxidos, de tamaños de partícula apropiados y desprovistos de restos de materia orgánica y de los inconvenientes que estos acarrean. En estas factorías se realizan distintas labores y procesos, de los que cabe destacar especialmente el lavado, triturado, calcinación y tamizado de las conchas (Barros M.C., Bello P.M., Bao M., Torrado J.J. "From waste to commodity: transforming shells into high purity calcium carbonate". Journal of Cleaner Production, 2009, 17: 400-407).

Pero esta misma actividad transformadora genera nuevos residuos, y en particular origina cenizas procedentes de la calcinación de las conchas de mejillón. Las cenizas de calcinación de concha de mejillón constituyen un material problemático debido tanto a su desagradable olor, como debido a su falta de agregación entre partículas, a su conductividad eléctrica tremendamente elevada, a su muy alto pH y a la presencia de ciertos elementos en concentraciones mayores de las deseables, lo que hace muy difícil su manejo y su reciclaje agronómico.

Hay autores que ya ponen de manifiesto la necesidad de manejar de forma apropiada estas cenizas, así como otros residuos procedentes de la cocha de mejillón ("Implementing by-product management into de Life Cycle Assessment of mussel sector", Resour. Conser. Recy., 2010, 54, 1219-1230).

Para diseñar el reciclaje agronómico de las cenizas de calcinación de la concha de mejillón es imprescindible conocer su composición así como sus propiedades. Sin embargo, hasta la fecha, hay muy poca información sobre las cenizas de calcinación de la concha de mejillón y sólo podemos citar dos trabajos experimentales que indican cuáles son sus contenidos en ciertos compuestos orgánicos (PCBs) (Fernández-González R., Martínez-Carballo E., González-Barreiro C., Rial-Otero R., Simal-Gándara J. "Distribution of polychlorinated biphenyls in both producís and by-products of a mussel shell incinerator facility". Environmental Science and Pollution Research, 2011, 18 (7): 1139-1146), y sus contenidos en hidrocarburos aromáticos policíclicos (Pérez-Gregorio M.R., García-Falcón M.S., Martínez-Carballo E., Simal-Gándara J. "Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from organic solvents by ashes wastes". Journal of Hazardous Materials, 2010, 178: 273-281), pero no son estudios exhaustivos en cuanto al análisis de sus componentes ni de sus propiedades.

Descripción de la invención

Como se acaba de comentar, las características de partida de las cenizas... [Seguir leyendo]

1. Composición para su uso como fertilizante que comprende:

2. Una composición fertilizante, según la reivindicación 1, que comprende cenizas de calcinación de concha de mejillón en una proporción de entre 46% y 48% respecto a peso seco, lodos de EDAR en una proporción de entre 47% y 49% respecto a peso seco, y cenizas de combustión maderera en una proporción de entre 3% y 5% respecto a peso seco.

3. Una composición fertilizante, según la reivindicación 1, que comprende cenizas de calcinación de concha de mejillón en una proporción de entre 40% y 51% respecto a peso seco, lodos de EDAR en una proporción de entre 45% y 47% respecto a peso seco, y concha de mejillón triturada o calcinada en una proporción de entre 4% y 13% respecto a peso seco.

4. Una composición fertilizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

5. Una composición fertilizante, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está caracterizada porque la relación entre carbono y nitrógeno está comprendida en un rango de entre 11 y 16, porque tiene un valor de pH de entre 7,5 y 9,5 y porque tiene un valor de conductividad eléctrica comprendido entre 4,0 y 8,0 mS/cm.

6. Procedimiento para la obtención de una composición, como se describió en la reivindicación 1, que comprende:

7. Procedimiento según la reivindicación 6, donde en la etapa a) se elabora una mezcla que consiste en una proporción de entre 93% y 95% de ceniza de calcinación de concha de mejillón respecto a peso seco y de entre 7% y 5% de lodos de EDAR respecto a peso seco.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, donde los lodos de EDAR de la etapa a) se seleccionan de entre aquellos que presentan una humedad de entre el 40% y el 98%.

9. Procedimiento según las reivindicaciones 6 a 8, donde en la etapa a) se mantiene la mezcla durante al menos 48 horas a un pH superior a 12.

10. Procedimiento según la reivindicación 6, donde el tiempo de almacenamiento de la etapa b) es de entre 48 y 72 horas.

11. Procedimiento según la reivindicación 6, donde en la etapa c) se adicionan cenizas de combustión maderera, en un porcentaje comprendido entre el 3% y el 5% respecto a peso seco, y lodos de EDAR de forma que el porcentaje final de lodos esté comprendido entre el 47% y el 49% respecto a peso seco.

12. Procedimiento según la reivindicación 6, donde en la etapa c') se adiciona concha de mejillón triturada o calcinada, en porcentaje comprendido entre el 4% y el 13% respecto a peso seco, y lodos de EDAR de forma que el porcentaje final de lodos esté comprendido entre el 45% y el 47% respecto a peso seco.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6, 11 y 12, donde los lodos de EDAR de las etapas c) o c') se seleccionan de entre aquellos que presentan contenido en humedad comprendido entre el 40% y el 90%.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 10-13, donde el pH de la etapa c) tras 2 horas es de entre 7 y 10.

15. Uso de una composición según la reivindicación 1, en la fabricación de un fertilizante o sustrato de crecimiento vegetal.

16. Uso de una composición según la reivindicación 1, en la fabricación de un producto apto como regenerador de zonas degradadas.

17. Uso de una composición según la reivindicación 1, en la fabricación de un producto para la retención de elementos contaminantes.

18. Uso según la reivindicación 17, donde los elementos contaminantes se seleccionan de entre arsénico, cromo, cadmio, cobre, y fósforo.

19. Uso de una composición según la reivindicación 1, en la fabricación de un producto para la retención de dióxido de carbono.