ES2297345T3 - Proceso productivo para fabricar un complemento organico basado en especies alga para fertilizacion vegetal. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la elaboración de un complemento fertilizante, en el que un estimulador orgánico del crecimiento vegetal se obtiene a partir de algas Ulva rigida y Macrocystis pyrifera, que comprende las etapas de acidificar la Macrocystis pyrifera con ácido clorhídrico (HCl) como agente acidificante, y digerir la Macrocystis pyrifera y la Ulva rigida acidificadas con carbonato potásico (K2CO3) como agente alcalinizante.
Description
Proceso productivo para fabricar un complemento
orgánico basado en especies alga para fertilización vegetal.
La presente solicitud reivindica prioridad sobre
la solicitud de Patente Chilena CL 24-2003,
presentada el 8 de enero de 2003.
El aumento de la demanda de fertilizantes
orgánicos en países desarrollados y la actual tendencia a su
sostenibilidad respecto a la gestión de residuos industriales, lo
que minimiza los impactos ambientales, son situaciones consideradas
pertinentes. En este contexto, se prevé provocar un impacto
medioambiental positivo que genera una alternativa productiva
dirigida al uso de algas de bajo valor comercial para la producción
de un complemento orgánico para fertilización.
Las características de este complemento de
crecimiento orgánico se basan en función de las contribuciones de
las algas marinas, que comprenden un amplio intervalo de elementos
minerales, aminoácidos, vitaminas y fitohormonas de tipo auxina y
citoquinina.
El producto resultante contiene estos elementos
en una forma activa; por lo tanto, puede obtenerse una mayor
producción de plantas y/o un mejor rendimiento cuando se
complementan los cultivos vegetales con una fertilización basal
adecuada para el tipo vegetal. Adicionalmente, este producto
satisface los siguientes estándares orgánicos: EU Nº 2092/1;
USDA/NOP - Norma Final (USA), y las Normas Agrícolas Japonesas JAS
para Productos Agrícolas Orgánicos (Japón).
Este complemento orgánico para fertilización
basal permite una mejor germinación de la semilla, un aumento en el
desarrollo de la raíz, una estabilización de la planta más rápida y
uniforme, un aumento en la absorción de nutrientes, un
aprovechamiento de los nutrientes más eficaz, mejoras en la
composición de los tejidos, mayor resistencia a heladas, mayor
resistencia a la sequía y una recuperación más rápida, mayor
resistencia a enfermedades y plagas (por hongos e insectos), y
mayor vida útil durante el almacenamiento.
La expresión "fertilización basal" debe
entenderse como la fertilización del suelo que es necesaria aplicar
a un suelo una vez comprobado que el suelo necesita macronutrientes
(nitrógeno, fósforo y potasio) y micronutrientes (molibdeno,
magnesio, boro, etc.) considerando el tipo de plantas que se va a
cultivar.
Cuando se aplica este producto como un
complemento de la fertilización se consigue un efecto máximo dentro
de un programa de fertilización controlado, con un análisis
constante del suelo. Usando este producto, los suelos no requieren
(como por lo general), una sobredosificación, ya que una
contribución de fertilizante mínima pero exacta es suficiente para
conseguir rendimientos óptimos.
Adicionalmente, es importante observar que el
"producto orgánico" obtenido como se prepara a partir de una
materia prima orgánica está compuesto por fuentes "orgánicas",
mediante el proceso descrito en este documento, permite
proporcionar un complemento fertilizante para el cultivo de plantas
certificable para usarlo para cultivos alimentarios cultivados
orgánicamente.
La Figura 1 muestra un diagrama de flujo para un
proceso típico para fabricar el complemento fertilizante
orgánico.
La Figura 2 muestra un balance de masa y un
diagrama de flujo del estado de proceso para la fabricación de un
complemento fertilizante orgánico que representa la invención.
La Figura 3 muestra un sistema de equipo de
procesado típico para producir el complemento orgánico.
La presente invención proporciona un complemento
fertilizante orgánico, y el método de fabricación del complemento
fertilizante. El complemento fertilizante orgánico se fabrica a
partir de algas verdes (Ulva rigida, denominadas en lo
sucesivo en este documento "ulva") y algas parduscas
(Macrocystis pyrifera, denominadas en lo sucesivo en este
documento "macrocystis"). El producto orgánico
proporciona características de un estimulador de crecimiento
vegetal para plantas. El producto proporciona una eficacia de
absorción mejorada de los nutrientes suministrados por los
fertilizantes, garantizando un crecimiento óptimo para las especies
vegetales, y consiguiendo una mayor producción en un corto periodo
de tiempo, el producto es biodegradable y beneficioso para los
suelos.
El proceso para obtener el complemento
fertilizante de ulva y macrocystis típicamente incluye
las etapas de lavado, molienda, digestión ácida y alcalina,
filtrado y envasado, otras materias primas típicas son ácidos
inorgánicos y sales, tales como ácido clorhídrico y fosfórico, y
carbonato potásico.
\sqbulletRecepción de Materias Primas:
se recibe Macrocystis, fresca, entera, lavada previamente con
agua salada para retirar la arena y organismos extraños. Se recibe
Ulva, secada y picada. Ambas materias primas deben estar en
buenas condiciones y sin malos olores u otros olores extraños.
Cualquiera de los artículos del equipo usados en la descripción a
continuación se muestran entre paréntesis y se referencian en la
Figura 3.
\sqbulletMolienda: la Ulva
secada se muele hasta aproximadamente 0,2 mm en un molino de
cuchillas (12) para conseguir una buena homogenización cuando se
mezcla posteriormente con la Macrocystis durante la etapa de
digestión alcalina, descrita a continuación.
\sqbulletPesado: el alga
Macrocystis fresca y el alga Ulva molida y secada se
pesan en porciones a una proporción en peso de 1:1 en base a algas
frescas. La proporción en peso puede variar hasta 10:1 si se usa
Ulva secada.
\sqbulletLavado: el alga
Macrocystis fresca se pone en la cestilla perforada (16), y
se sumerge en un recipiente cónico (1) que contiene agua corriente
fría. Esta operación se repite hasta que se establece que la
Macrocystis está limpia y que las sales se han retirado
satisfactoriamente. Puede realizarse típicamente una comprobación
de la retirada de sal vertiendo aproximadamente 20 ml de líquido de
lavado en un tubo y añadiendo 3 gotas de AgNI_{3}. Si se forma un
precipitado blanco, entonces aún están presentes excesivas sales.
Esta operación y la comprobación se realizan hasta que el
precipitado formado es mínimo. Los medios de comprobación
alternativos pueden incluir un análisis continuo o discontinuo de
la conductividad eléctrica del líquido de lavado usando
instrumentación que conocen bien los especia-
listas en la técnica. Para acelerar el proceso de lavado en el momento de vaciar el recipiente, puede pulverizarse agua.
listas en la técnica. Para acelerar el proceso de lavado en el momento de vaciar el recipiente, puede pulverizarse agua.
\sqbulletPicado: el alga
Macrocystis lavada se pica después en un molino de turbina
(13) hasta que se consigue un tamaño de partícula típico de
aproximadamente 1 cm de diámetro. Las algas picadas se ponen
posteriormente en una cestilla perforada (16). Esta etapa tiene
como primer objetivo facilitar el manejo del alga durante el
proceso, y como segundo objetivo conseguir un tamaño de partícula
que permita a los reactivos posteriores penetrar uniformemente
dentro del alga, consiguiendo de esta manera reacciones más
homogéneas y un mejor control del tratamiento químico.
\sqbulletTratamiento Ácido: la
cestilla perforada con la Macrocystis picada se sumerge en el
recipiente encamisado (2) que contiene, por cada kg de
Macrocystis, 2 partes en peso de agua y 25 ml de HCl 0,2 N,
durante 30-40 minutos a \pm 50ºC con agitación
constante (mezcladora 17). Este tratamiento retira las sales
minerales y el exceso de material orgánico soluble que no se había
retirado en la etapa de lavado previa, así como los sedimentos y
organismos asociados con las algas brutas. Se realiza una reacción
química de intercambio iónico, principalmente entre los iones
calcio y otros iones divalentes como magnesio y estroncio contenidos
en las algas como el alginato metálico divalente correspondiente,
produciendo así ácido algínico (HAlg).
\vskip1.000000\baselineskip
La reacción química es la siguiente:
Ca(Alg)_{2} + 2HCl
. . . . . . . 2HAlg +
CaCI_{2}
\sqbulletEscurrido: para realizar la
separación del líquido residual y el sólido, la cestilla perforada
(16) se eleva fuera del recipiente encamisado (2), dejando que el
líquido escurra por gravedad.
\sqbulletLavado: los sólidos
escurridos resultantes se lavan con agua fría, tal como pulverizando
agua mediante una manguera hacia la cestilla que contiene las
algas, para una retirada completa del ácido algínico.
\sqbulletMolienda: las algas
Macrocystis lavadas se muelen en el molino de turbina (13)
que tiene un tamiz con orificios de 0,4 cm, para reducir
mecánicamente las partículas de alga para ayudar en su disolución
durante la posterior etapa de digestión; de esta manera, cuanto
menor sea el tamaño de partícula, más eficaz será la reacción.
\sqbulletDigestión: un agente
alcalinizante, sal carbonato potásico (K_{2}CO_{3}), se
solubiliza en agua caliente en un recipiente encamisado (3). Las
proporciones de las algas y sal son, para 2 litros de agua: 1 kg de
Macrocystis molida y 10 g de K_{2}CO_{3}. La cestilla
perforada (16) de Macrocystis recién molida se sumerge en un
recipiente encamisado (3). Las algas Ulva secas, molidas, se
añaden y se mezclan. El pH de la solución se controla (cerca de pH
10), a una temperatura de 65 \pm 5ºC, durante un tiempo de 2 h, a
agitación constante (mezcladora 17), para obtener un alto
rendimiento de extracción de alginato potásico. En esta etapa,
ocurre una reacción de neutralización entre el ácido algínico
comprendido en las partículas de alga y el álcali potásico, que
produce alginato potásico en solución acuosa.
\vskip1.000000\baselineskip
La reacción realizada es la siguiente:
HAlg +
K_{2}CO_{3} . . . . . . . KAlg + CO_{2} +
H_{2}O
Esta reacción es importante ya que el
rendimiento y la calidad del producto final dependen en gran medida
del control de los parámetros fisicoquímicos que intervienen en la
misma.
\sqbulletMedida del pH:
inmediatamente después de terminar la etapa de digestión, el pH se
reduce con un agente ácido, ácido fosfórico (H_{3}PO_{4}) de un
pH de aproximadamente 9-5-10 a pH
4,5-6,2 a una temperatura de aproximadamente 50ºC,
para conseguir una mejor estabilización del producto final.
\sqbulletFiltrado: usando una prensa
de filtro de placa y tambor (7) usando un medio de celulosa como
medio de filtrado. Un objetivo de la filtración es clarificar la
solución de extracto de pH ajustado retirando las partículas no
solubles que permanecen después de la digestión.
\sqbulletAlmacenamiento: usar tanques
de fibra de vidrio (8, 9, 10 y 11) donde la solución de fertilizante
producto se deja enfriar durante aproximadamente entre 1 a 2 días.
El almacenamiento incluye evitar cualquier clase de contaminación,
daño o deterioro del producto, mientras no se despache, y controlar
sus condiciones ambientales: temperatura y exposición a luz.
\sqbulletEnvasado: el producto
líquido de complemento fertilizante se envasa en recipientes de
plástico para su posterior transporte y distribución. Es necesario
observar la importancia del envasado como un aspecto de la calidad
en la distribución del producto, ya que es la forma principal para
mantener la calidad en los productos distribuidos.
El complemento fertilizante puede comprender
adicionalmente elementos minerales, aminoácidos, vitaminas y
fitohormonas de tipo auxina y citoquinina, basados en las
contribuciones de las algas marinas Ulva y
Macrocystis.
El complemento fertilizante de acuerdo con la
presente invención comprende partículas de alga así como algunos
compuestos inorgánicos como se indica en la tabla 1, en la que se
muestran los porcentajes de estos componentes en 100 l de producto
final.
\vskip1.000000\baselineskip
Los porcentajes se calculan en una base de 100 l
del producto final.
\vskip1.000000\baselineskip
El producto obtenido, preparado a partir de
fuentes "orgánicas" y el proceso descrito anteriormente, pueden
proporcionar un crecimiento vegetal certificable para usarlo en
cultivos alimentarios cultivados orgánicamente. De esta manera, el
complemento fertilizante puede añadirse a un medio de cultivo
vegetal para proporcionar una fuente estimuladora del crecimiento
que cumple las normas "orgánicas" para alimentos cultivados
orgánicamente.
Como se ha indicado anteriormente, es muy
deseable obtener un producto que satisfaga los requisitos
establecidos por las normas orgánicas: EU Nº 2092/1;
USDA/NOP-Norma Final (USA), y las Normas Agrícolas
Japonesas JAS para Productos Agrícolas Orgánicos (Japón).
De esta manera, como un producto orgánico para
aplicar a alimentos cultivados orgánicamente, es necesario
garantizar que el producto final está libre de elementos tóxicos,
específicamente metales pesados, que son peligrosos para los seres
vivos. La Tabla 2 muestra el nivel de arsénico, mercurio y cadmio
contenidos en el producto final de acuerdo con la presente
invención, en la que dichos niveles se han medido por espectroscopía
de absorción atómica.
De acuerdo con las normas mencionadas, el
contenido de metales pesados, específicamente As, Hg, y Cd, no debe
ser mayor del 5%. El producto de la presente invención cumple
satisfactoriamente estos requisitos.
En una realización preferida de la invención, se
proporciona un recipiente con agua (100 l) a una temperatura de
aproximadamente 40-60ºC y 1,25 litros de HCl 0,2 N.
Se añaden 50 kg de Macrocystis picada y se agita durante
30-40 minutos. El líquido residual se retira y el
sólido se muele y después se incorpora en un segundo recipiente con
agua (200 litros), carbonato potásico (1 kg) y Ulva picada
(50 kg) durante de 2 a 2,5 horas a una temperatura entre
60-70ºC. Después del filtrado, el pH se disminuye a
un pH entre 4,5 - 6,2 con ácido fosfórico, para producir el
complemento fertilizante líquido resultante.
Claims (19)
1. Un proceso para la elaboración de un
complemento fertilizante, en el que un estimulador orgánico del
crecimiento vegetal se obtiene a partir de algas Ulva rigida
y Macrocystis pyrifera, que comprende las etapas de
acidificar la Macrocystis pyrifera con ácido clorhídrico
(HCl) como agente acidificante, y digerir la Macrocystis
pyrifera y la Ulva rigida acidificadas con carbonato
potásico (K_{2}CO_{3}) como agente alcalinizante.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el estimulante del crecimiento comprende fitohormonas
de tipo auxina y citoquinina.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el agente acidificante comprende ácido clorhídrico 0,2
N (HCl).
4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende las etapas de:
- 1)
- recibir algas Macrocystis pyrifera frescas y recibir algas Ulva rigida,
- 2)
- molienda de algas Ulva rigida,
- 3)
- pesado de algas Macrocystis pyrifera y Ulva rigida frescas,
- 4)
- lavado de Macrocystis pyrifera fresca en agua,
- 5)
- picado de la Macrocystis pyrifera lavada,
- 6)
- tratamiento de la Macrocystis pyrifera picada con ácido clorhídrico (HCl) como agente acidificante,
- 7)
- escurrido del líquido residual y separación de la Macrocystis pyrifera picada, sólida,
- 8)
- lavado opcional de la Macrocystis pyrifera picada, sólida con agua fría,
- 9)
- molienda opcional de la Macrocystis pyrifera lavada,
- 10)
- digestión de Macrocystis pyrifera molida recientemente con una solución de carbonato potásico (K_{2}CO_{3}) con agitación y mezcla de la Ulva rigida molida seca,
- 11)
- ajustar el pH de la mezcla digerida a pH ácido con ácido fosfórico,
- 12)
- filtrado de la mezcla digerida,
- 13)
- almacenamiento opcional de la solución filtrada durante 1 a 2 días, y
- 14)
- envasado opcional del producto resultante en recipientes de plástico.
5. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, en el que la proporción en peso de Macrocystis pyrifera a
Ulva rigida es 1:1.
6. El proceso de acuerdo con la reivindicación
5, en el que la proporción en peso de Macrocystis pyrifera a
Ulva rigida es hasta 10:1 cuando la Ulva rigida está
en estado seco.
7. El proceso de acuerdo con la reivindicación
5, en el que la etapa de lavado da como resultado una baja
conductividad eléctrica en la Macrocystis pyrifera
lavada.
8. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, en el que la etapa de molienda de Ulva rigida reduce el
tamaño a aproximadamente 0,2 mm.
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, en el que el tamaño de partícula de Macrocystis pyrifera
en la etapa 5) es de aproximadamente 1 cm y en la etapa 9) es de
aproximadamente 0,4 cm.
10. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, en el que las proporciones son: agua (200 l): Macrocystis
pyrifera (100 kg): HCl 0,2 N (2,5 l).
11. El proceso de acuerdo con la reivindicación
10, en el que el tratamiento ácido se realiza con ácido clorhídrico
0,2 N durante 30-40 min a 50ºC con agitación
constante.
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado porque las proporciones son: agua (400 l):
mezcla de algas (200 kg): K_{2}CO_{3} (2 kg).
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación
12, caracterizado porque el tratamiento alcalino se realiza
con K_{2}CO_{3} durante 2 horas a 65 \pm 5ºC con agitación
constante.
14. El proceso de acuerdo con la reivindicación
13, caracterizado porque la digestión consigue un valor de
pH de aproximadamente 10 \pm 0,2, que permite obtener altos
rendimientos de extracción de alginato potásico.
15. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4 en el que el valor de pH final del producto se regula con ácido
fosfórico (H_{3}PO_{4}) de calidad técnica.
16. El proceso de acuerdo con la reivindicación
15, caracterizado porque el valor de pH final del producto
está comprendido en el intervalo de aproximadamente 4,5 y 6,2 para
conseguir una estabilización mejorada.
17. El proceso de acuerdo con la reivindicación
4, caracterizado porque el producto final debe filtrarse a
través de una prensa de filtro de placa y tambor (7) usando como
medio de filtración cubiertas de celulosa.
18. Un complemento fertilizante obtenido por el
proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17.
19. El complemento fertilizante de acuerdo con
la reivindicación 18, que comprende adicionalmente elementos
minerales, aminoácidos, vitaminas y fitohormonas de tipo auxina y
citoquinina basados en las contribuciones de las algas marinas
Ulva y Macrocystis.
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| EP1437334A1 (en) | 2004-07-14 |
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