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" Perfectionnements à un procédé de fermenta- tion des matières organiques ".
L'invention concerne des perfectionnements à un pro- cédé de fermentation des matières organiques dans lequel la matière est soumise à l'action de bactéries génératrices
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de dégradation et de chaleur et à une oxydation intense.
Jusqu'à présent, on a eu l'habitude de soumettre la ma- tière organique à un procédé de fermentation dans lequel les bactéries se trouvant dans la matière restent libres de la dégrader jusqu'à son stade ultime de dégradation. Ainsi que l'on sait, les bactéries qui agissent sur la matière organi- que pour produire la putréfaction et la dégradation de celle- ci appartiennent à deux classes ou genres; ltune de celles-ci comporte les bactéries qui ne peuvent se développer et agir activement qu'en l'absence de l'oxygène; celles de l'autre ne peuvent se développer et agir aotivement qu'en présence de l'air; ces organismes sont connus, d'une façon générale, sous les appellations de organismes anaérobies et organismes aérobies respectivement.
On s'est déjà proposé de traiter les déchets des villes et les déchets domestiques dans une ohambre close où l'on en- voie de l'air, et en humidifiant les déchets par des liqueurs d'égout; on a proposé ensuite de mélanger et de traiter les boues d'égout en leur ajoutant une certaine quantité de dé- chets. Ces procédés antérieurs au présent procédé ont l'in- convénient de ne pas permettre le contrôle des conditions d' alcalinité, de température et d'humidité nécessaires pour que l'action soit énergique ; on ne s'est pas servi de bactéries cultivées ; il en résulte que, par suite des varia- tions des conditions climatériques et autres, le déclenche- ment et la continuation des processus de fermentation ne se sont pas faits dans les conditions optima.
Il va de soi que ceci a exigé, pour que la dégradation de la matière organique soit complète, des temps considérables; quand, par exemple, on a laissé la matière organique simplement subir la fermen- tation aérobie en masses empilées sur le sol à l'air libre, il a fallu fréquemment attendre jusqu'à un an pour que le
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processus soit terminé; en même temps, il a fallu faire in- tervenir une main d'oeuvre considérable pour retourner la ma- tière afin que l'aération soit suffisante, et sans même, pour cela, obtenir une oxydation adéquate.
Un objet de l'invention est de réaliser un procédé per- fectionné de fermentation et d'oxydation et de déshydratation intenses de la matière organique, assurant un achèvement ra- pide de la fermentation et provoquant une oxydation intense avec une forte teneur en matière humique du produit final et à même de traiter tous les déchets et produits d'égout d'une communauté.
Conformément à l'invention, on réalise un procédé de fermentation des matières organiques par action successive de bactéries anaérobies et aérobies thermophiles qui consiste à placer cette matière organique dans une chambre close et à la maintenir, dans chaque stade, à des conditions de tempéra- ture, concentration en ions H et humidité, favorables à l'ac- tivité bactérienne; et à fournir de la chaleur si c'est né- oessaire. On remarquera que, de cette manière, les bactéries agissent dans les conditions les plus favorables à leur ra- pide propagation, ce qui assure une accélération importante du processus, comparativement aux procédés connus jusqu'à ce jour.
La température varie avec le type de processus de fer- mentation; dans le cas de la phase anaérobie, la température peut s'élever au dessus de 56 C, tandis que dans le cas de la fermentation aérobie, elle peut monter à 85 C et plus.
On se rendra compte de ce qu'en maintenant la température de la chambre et de son contenu à une valeur favorable aux bac- téries, on raccourcit oonsidérablement la période de propaga- tion et qu'ensuite les bactéries augmenteront en plus grands nombres et agiront avec une aotivité beaucoup plus grande que si elles se trouvent aux environs de températures trop basses
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ou trop élevées ou si les conditions d'humidité et de con- centration en ions H sont impropres pour l'action bactérien- ne.
Une caractéristique de l'invention est d'ajouter une matière alcaline à la matière organique en quantités calcu- lées en fonction de l'acidité établie ou développée dans cel- le-ci, en vue de maintenir une concentration en ions H de pH = 7 environ.
De préférence,'aussi, on règle l'humidité de la chambre à une valeur fonction de l'action qui se poursuit dans la chambre; c'est ainsi que, par exemple, l'atmosphère de la chambre doit être chaude et humide pendant la période anaéro- bie et chaude et sèche pendant le stade aérobie.
Une autre caractéristique de l'invention est de se ser- vir d'une culture, d'activité standardisée, des bactéries Spirochaeta Cytophaga et Ammoniagenes thermophile, spéciale- ment développée pour les fins spécifiques de l'invention.
Dans le stade aérobie, on ajoute à la matière organique une aérobie culture bactérienne/qui a été acclimatée à la matière organi- que spéciale à traiter. On se rendra compte de ce que l'em- ploi de cultures bactériennes acclimatées et dont l'activité est standardisée, permet de contrôler le processus plus exac- tement que jusqu'à présent.
Une autre caractéristique de l'invention est que les susdites cultures bactériennes sont transportées dans une li- queur et appliquées à la matière organique à l'état de projec- tion genre brouillard lors du chargement de la chambre.
Pour que les bactéries anaérobies se développent plus rapidement, il est nécessaire de faire en sorte qu'il y ait aussi peu d'oxygène que possible en présence pendant le stade anaérobie; par conséquent, une caractéristique importante de l'invention est l'addition à la matière organique d'un cham-
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pignon consommateur d'oxygène. De préférence, le susdit cham- pignon est un champignon appartenant aux classes connues sous le nom de mycélium, penicilium et aspergillus ( il peut aussi y avoir plusieurs champignons ). Comme par exemple de cham- pignon convenant particulièrement, on citera l'aspergillus Glaucus Ascosporic.
On se rendra compte de ce qu'en employant ce champignon consommateur d'oxygène, l'oxygène se trouvant dans l'air environnant ou qui est entrainé par la matière en traitement, est absorbé et que seuls restent les gaz indiffé- rents résiduaires de telle sorte que les bactéries anaérobies peuvent se développer très rapidement. On a constaté que 1' emploi de ces champignons procure plus efficacement l'exis- tence de conditions anaérobies dans la chambre que si l'on tente de remplacer l'air par du gaz indifférent. Il en résul- te que les bactéries peuvent se développer plus rapidement et plus activement et qu'ainsi la température monte en s'ao- compagnant d'un nouvel accroissement de l'activité des bacté- ries.
Ceci mène à l'obtention de températures allant jusqu'à 80 C. pendant le stade anaérobie, ce qui provoque une oertai- ne déshydratation de la masse.
Un autre trait distinotif de l'invention est que la sus- dite matière organique se compose de déchets de villes ou de déchets domestiques et que la susdite culture anaérobie pro- vient d'une culture de boue d'égout ou est fournie par oelle- ci et par la région intestinale du oheval, tandis que les bac- téries aérobies thermophiles aérobies proviennent d'une oul- ture de sol humique. L'activité des liqueurs bactériennes com- binées peut être déterminée par voie d'échantillonnage et 1' on peut ajouter tout élément nutritif approprié pour mainte- nir le ferment à son activité optimum.
Parmi les bactéries que l'on a employées avec succès, on peut citer B.Ammoniagenes, B.Trauffautii, B. Urea, B. Radi-
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cicola et Azotobacter Chroccoccum.
Ainsi qu'on l'a déjà dit plus haut, le processus de la fermentation s'accomplit en deux stades; un premier stade dans lequel des bactéries anaérobies effeotuent une dégrada- tion préliminaire de la matière; et un second stade dans le- quel les bactéries aérobies thermophiles complètent la dégra- dation et où une oxydation intense, le développement de l'a- cide humique et la déshydratation de la matière se produisent également. Pour que le ferment aérobie thermophile puisse se développer, il est nécessaire de fournir l'air à la masse en fermentation et, conséquemment, une autre caractéristique en- core de l'invention est que le stade de la fermentation aéro- bie comporte le passage de l'air chauffé, de préférence ozo- nisé, à une température réglée, dans la chambre.
En se ser- vant d'air ozonisé sous pression et à une température réglée, l'effet réfrigérant sur la masse qui se produit par suite du passage de l'air à une température considérablement inféri- eure à celle de la masse, est évité, et cette température se maintient à un niveau tel que les bactéries puissent agir avec le maximum d'activité.
Une autre caractéristique encore de l'invention est que l'air en question passe dans la chambre par intermittences, que par exemple le oourant d'air se poursuit pendant quatre heures, puis est arrêté pendant un nouveau laps de temps de quatre heures. De préférence l'air est en excès sur la quan- tité requise pour les bactéries et la température de l'air ozonisé est, à tout moment, sensiblement 1 ou'3 degrés C au- dessous de celle de la matière en fermentation, tandis que la température de l'air ozonisé augmente progressivement à mesure que la température de la fermentation augmente ; si on le désire, on peut se servir de régulateurs thermostatiques pour que la température soit maintenue constante dans les
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limites admissibles.
De cette manière, le processus peut se poursuivre à la vitesse optimum quelles que soient les condi- tions de température régnant à ce moment. Ceci, évidemment, est très important pour le cas où le procédé doit être appli- qué dans des olimats où l'humidité oscille entre des extrêmes.
Tout moyen convenable peut être employé pour faire pas- ser l'air à travers la masse et pour chauffer l'air avant son entrée dans la chambre; mais, de préférence, on chauffe l'air après l'avoir comprimé, si on fait usage d'un compresseur, et, de préférence, par la ohaleur résiduaire fournie par l'instal- lation, étant donné que de cette manière, l'efficacité du com- presseur est maintenue à son maximum.
Pour augmenter l'intensité de l'oxydation de la masse et pour neutraliser les odeurs qui pourraient exister, on fait passer un oourant d'ozone dans le courant d'air, aveo le se- cours d'un ozoniseur.
Par l'emploi d'air ozonisé chauffé, il n'y a pas de re- tard sur l'aotivité bactérienne qui, de ce fait, ne résulte pas seulement d'un degré d'oxydation plus élevé, mais qui est un facteur important au point de vue de l'obtention d'une fixation plus considérable de l'azote; l'air comprimé peut se trouver sous 1 à 5 atmosphères de pression suivant les condi- tions régnantes.
Quand le procédé est appliqué au traitement de très grandes quantités de matières organiques telles que, par exem- ple les déchets des villes et les déchets domestiques, on peut estimer nécessaire d'effectuer le processus dans un certain nombre de chambres que l'on remplit successivement des dé- chets; un autre trait distinctif très important de l'invention est que la matière de chaque oh ambre successive est inoculée par l'introduction d'une partie, venant d'une chambre précé- dente de la matière en fermentation qui s'est trouvée à la
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température de 75 C. pendant pas moins de 24 heures.
On va, à présent, décrire le procédé en se référant à une méthode de traitement de l'ensemble des résidus de ville et domestiques et des égouts d'une communauté, en vue de leur récupération et de produire, par suite de leur dégradation, de leur oxydation et de leur déshydratation, un engrais de valeur. Les déchets de villes et les déchets domestiques qui peuvent renfermer des résidus végétaux et animaux, des cen- dres, des éléments minéraux froids, des bouteilles, des os et des matières métalliques sont rassemblés ; les soumet à un tamisage, de préférence par au moins deux tamis dont le pre- mier peut avoir des mailles de 1,5 pouce et le second des mailles de 3/8 de pouce. Ce processus de tamisage peut toute- fois se faire après la fermentation.
A la suite de ce proces- sus de tamisage, la majeure partie de la matière combustible, telle que les cendres et le charbon, est éliminée des déchets et il reste, en fait, la totalité de la matière organique qui comporte, par exemple, des déchets végétaux, des chiffons, du papier et des déchets animaux.
Les cendres froides et le charbon qui ont été éliminés par le tamisage peuvent être envoyés dans un four pour y être brûlés et la chaleur dégagée par ce four peut être employée pour chauffer l'air ozonisé destiné à la chambre de fermenta- tion et aussi pour contribuer à la produotion de la force mo- trice nécessaire pour actionner le oompresseur ou une autre installation qui pourrait être requise.- Les résidus de cendrée du four se trouvent à l'état d'élément mou et cellulaire; c' est un produit de valeur, car il contient des éléments miné- raux utiles et constitue une base pour le développement aotif du ferment bactérien par lequel on doit traiter la matière dans la chambre de fermentation.
Pour empêcher qu'il y ait de l'acidité et pour arriver
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à un pH d'une valeur de 7, on ajoute un alcali tel que de la chaux de gaz, des scories basiques ou du carbonate de calcium à raison de 1,5 à 5 % ou telle quantité qui est nécessaire pour l'acidité déterminée et qui est susceptible d'exister dans la masse ou de se développer pendant le processus ; on peut aussi ajouter du sulfate de calcium pour absorber les vapeurs ammoniacales et pour réduire au minimum ou empêcher le dégagement des mauvaises odeurs.
Les matières organiques qui peuvent renfermer, en plus des matières dont il a été question plus haut :des des sa- bots, des cornes, des plumes, des chiffons de laine, des sou- liers, du cuir et des bouteilles et des objets en métal.sont envoyées dans la chambre de fermentation.
Comme exemple de procédé d'inoculation de la masse par les bactéries, on donnera l'exemple suivant qui toutefois ne peut pas être considéré comme limitatif quant à la façon de conduire le procédé.
Première phase ( anaérobie ).
On forme à partir d'un égout quelconque, de la boue fraîche d'égout. On la dilue par 5 fois son poids d'eau se trouvant à la température de 37 C ou plus et on la mélange à une matière nutritive anaérobie connue, puis on lui permet de se développer pendant 18 heures dans un réservoir septique.
Pour préparer une culture pure, on procède comme suit ; on isole la bactérie " Spirochaeta Cytophaga " de l'égout frais ou des excréments humains ou animaux et on la oultive dans l'un ou l'autre des milieux bien connus. On dépose alors la culture dans un milieu aqueux renfermant, à l'état finement divisé, la matière organique sur laquelle la bactérie agira en dernière analyse, afin qu'elle puisse s'acclimater.
Seconde phase ( aérobie ).
On prépare une culture de bactéries obtenue à partir de
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sol humique, telle que celle provenant d'un chassis de jardin pour culture de plantes, bien " mûri " à forte teneur en hu- mus et en potasse, par tout procédé convenable ou connu. On établit alors sa teneur en humidité, qui doit être de 45 % approximativement. On élève alors la température de la masse graduellement par application artificielle de la chaleur, en combinaison avec la chaleur dégagée par les bactéries, jusqu' à 80 C.
On retourne la masse deux fois par jour et on laisse se poursuivre le développement bactérien jusqu'à ce que la teneur de la masse en humidité soit descendue à 17,5 - 20 %,
Dans la pratique, on a adopté la procédure bactérienne suivante :
On mêle intimement 100 tonnes de déchets de villes et de maisons avec 100 à 200 livres anglaises de la culture aérobie thermophilique susdite. Pendant que l'on introduit la masse mélangée dans la chambre, on répand dessus ( ou pul- vérise ) la culture anaérobie à l'état de fin brouillard.
Quand la deuxième chambre, et les suivantes, doivent être inoculées avec les bactéries, on prélève une certaine quanti- té de la masse de la ohambre précédente, après qu'elle a été portée à une température pas moindre que 75 C, pendant pas moins de 24 heures et l'on adopte la pratique industrielle suivante :
On ajoute à chaque fraction de 100 tonnes de déchets de ville et de maison, une tonne de matière de la première chambre et l'on mélange intimement ; que l'on charge la masse dans la chambre, on pulvérise dessus 15 tonnes de liqueur bactérienne fraîche diluée et de culture.
Quand on a introduit dans la chambre la matière organique solide avec 3 % de chaux de gaz et les liqueurs bactériennes, on porte la masse graduellement à la température de 56 à 60 C qui est @ favorable au ferment anérobie, en faisant passer de la vapeur
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aqueuse chaude dans la chambre du par des conduites de chauf- fage ménagées dans la paroi de la chambre ou situées dans les parois de la chambre elle même.
A la masse qui a été ainsi imprégnée de cultures bacté- riennes, on ajoute une préparation renfermant un champignon consommateur d'oxygène de la classe mycélium, peniculium ou aspergillus ; on a constaté notamment que l'Aspergillus Glau- ous Asoosporio était particulièrement favorable.
Le premier stade de la dégradation de la matière, à sa- voir la fermentation anaérobie, se produit à présent ; tem- pérature est maintenue au dessus de 56 C et jusqu'à 80 C quand' le champignon oonsommateur d'oxygène est présent. L'aug- mentation de température de la matière dans la chambre s'ac- croît rapidement à mesure que les champignons oroissent et absorbent rapidement l'oxygène en présence ; latempérature monte jusqu'à 60 C environ pendant une période comprise entre 24 et 48 heures et jusqu'à 80 C en trois à cinq jours.
Pendant cette phase, on ramène les liqueurs bactérien- nes qui s'écoulent dans un puisard, à la partie supérieure de la ohambre et on les pulvérise sur la masse à l'état de très fin brouillard ; les liqueurs finales qui s'écoulent du puisard sont reoueillies en vue de mélange à la liqueur bactérienne fraîche se trouvant dans le réservoir de culture.
Quand la phase anaérobie est achevée, ou que la masse a été suffisamment dégradée, ce qui exige généralement 4 à 7 jours, on ouvre tous les robinets pour permettre l'arrivée de l'air comprimé ozonisé et chaud et l'échappement des va- peurs et des gaz dans la chambre de neutralisation et de con- densation. On peut se servir des liqueurs condensées pour di- luer les cultures baotériennes car celles-ci renferment une certaine quantité de matières oontenant de l'azote. La tempé- admis rature de l'air/est réglée de manière qu'il forme une atmos-
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phère dans laquelle les bactéries peuvent se développer et atteindre l'optimum d'activité.
L'air est fourni sous une pression de 3 atmosphères environ. Les vapeurs qui se dégagent de la chambre de fermen- tation sont introduites dans une chambre d'extraction de 1' ammoniaque où, par exemple, les gaz peuvent être lavés par l'acide sulfurique en vue d'absorber l'ammoniaque; ou encore, on peut faire usage d'autres agents absorbants pour extraire l'ammoniaque et/ou d'autres gaz et vapeurs. Pendant les pre- miers stades de l'activité aérobie, on peut régler l'humidité de l'air que l'on fait passer dans la ohambre afin que l'air ait la teneur en humidité requise pour permettre la croissance du ferment bactérien. On peut atteindre ce résultat à l'aide de toute installation de réglage de l'air.
A mesure que le processus de fermentation progresse, la matière continue à se dégrader jusqu'à ce que, finalement, il soit désirable de parfaire le processus en éliminant, de la masse de matière fermentée, l'humidité présente en excès; pour appuyer la déshydratation provoquée par l'activité ther- mophilienne, on peut régler la température, l'humidité et la teneur en ozone de l'air que l'on fait passer dans la masse, par exemple, pour produire une atmosphère chaude et sèche ce qui donne le stade final d'oxydation et de déshydratation in- tenses de la matière.
Pour empêcher la formation de conduits d'air dans la masse et pour assurer une oxydation suffisante de chaque par- ticule de matière organique, on peut se servir d'agitateurs mécaniques, ou de tous autres moyens appropriés pour remuer la masse, de temps à autre, pendant la phase aérobie thermo- phile.
Quand le processus est terminé, on peut ouvrir la oham- bre et enlever les produits de la fermentation. Ces produits
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sont aseptiques et l'on peut les manipuler sans aucun danger de contamination, étant donné que toutes les bactéries patho- gènes ont été détruites sous l'action des températures qui règnent pendant la fermentation.
Le fait que la matière est aseptique permet l'enlève- ment à la main des matières non putrescibles telles que les bouteilles et les objets métalliques. On remarquera toute- fois que ces matières peuvent être retirées de la masse avant que celle-ci ne soit envoyée dans la chambre de fermentation quoique cette masse puisse être alors non aseptique.
D'autres matières organiques qui sont susceptibles de traverser la chambre de fermentation sans subir une dégrada- tion complète,sont les matières plus solides telles que les os, les sabots, les oornes, les objets en laine, les souliers ou les morceaux de ouir. On les retire à la main hors de la masse principale et on peut les envoyer dans un désintégra- teur et ensuite, soit les mêler directement avec le restant de la masse de matière, soit les faire rentrer en vue de mé- lange à la charge suivante de matière qui doit être introdui- te dans la chambre de fermentation.
La masse de matière qui provient ainsi de la chambre de fermentation peut être mélangée à du sulfate d'ammoniaque ou d'autres matières contenant de l'azote provenant des vapeurs d'échappement de la chambre. On constate que ce produit, qu' on lui ait ajouté ou non ces matières azotées,est un engrais organique extrêmement bien équilibré, étant donné qu'il con- tient les agents fertilisants minéraux de valeur combinés à l'humus activé et renferme une forte teneur en aoide humique ce qui est capital pour qu'un engrais rajeunisse le sol qui a perdu son pouvoir de donner de bonnes récoltes, par suite de culture intensive.
L'activité intense des bactéries produite par le con-
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trôle de la température et de l'humidité a pour conséquence que des nombres de bactéries beaucoup plus considérables sont présents pendant la fermentation et que, conséquemment, la teneur en azote du produit final est ainsi notablement accrue; on a constaté qu'un sol auquel on a appliqué l'en- grais fourni par le procédé ci-dessus acouse une fertilité extraordinaire, de loin supérieure à celle procurée par les meilleurs engrais organiques ou chimiques connus à l'heure actuelle.
La méthode qui consiste à faire appel à de l'ozone don- ne un fertilisant fortement oxydé qui constitue un facteur important pour déclencher l'activité des micro-organismes du sol, ce qui libère les facteurs nutritifs de la plante en courant lent et continu.
Le produit fourni par le procédé susdit est unique et nouveau en ce sens qu'il est fortement oxydé, a une teneur accrue en azote, assurant des développements bactériens abon- dants et qu'il possède une forte teneur en acide humique.
REVENDICATIONS.
1.) Procédé de fermentation des matières organiques par l'action successive des bactéries anaérobies et des bactéries aérobies thermophiles, qui consiste dans le fait de placer la susdite matière organique dans une chambre close et de la maintenir, pendant chaque stade, à une température, à une concentration en ions hydrogène et à une humidité favorables à l'activité bactérienne et à fournir de la chaleur, si celle- ci est nécessaire.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.