ES2976908T3 - Método de producción de producto microbiano - Google Patents

Método de producción de producto microbiano Download PDF

Info

Publication number
ES2976908T3
ES2976908T3 ES12839335T ES12839335T ES2976908T3 ES 2976908 T3 ES2976908 T3 ES 2976908T3 ES 12839335 T ES12839335 T ES 12839335T ES 12839335 T ES12839335 T ES 12839335T ES 2976908 T3 ES2976908 T3 ES 2976908T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
phase
organic
packed bed
working fluid
microbial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES12839335T
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Chisholm
Michael Lamontagne
Robert Ames
David Lanciault
John Coyne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tenfold Technologies LLC
Original Assignee
Tenfold Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tenfold Technologies LLC filed Critical Tenfold Technologies LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2976908T3 publication Critical patent/ES2976908T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
    • C12M25/16—Particles; Beads; Granular material; Encapsulation
    • C12M25/18—Fixed or packed bed
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/02—Percolation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/06—Hydrolysis; Cell lysis; Extraction of intracellular or cell wall material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00—Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/16—Sterilization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P39/00—Processes involving microorganisms of different genera in the same process, simultaneously
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Se proporciona un sistema y método para la producción de consorcios microbianos y material subproducto. También se proporciona un sistema de contención física que comprende espacios de fases dispuestos en un orden discreto para favorecer reacciones biológicas específicas. Los perfiles de fase y los conjuntos de datos de fase incluyen los parámetros físicos y biológicos predeterminados para las transiciones del espacio de fase. El movimiento del material de una fase a la siguiente está equilibrado hidráulicamente, lo que permite que el fluido de trabajo se mueva continuamente en una dirección y velocidad de flujo fijas. El monitoreo continuo de los perfiles de fase y los conjuntos de datos de fase proporciona retroalimentación al sistema, lo que permite la alteración de las condiciones en el sistema para controlar las reacciones en el mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método de producción de producto microbiano
Campo de la divulgación
El campo de la presente divulgación se refiere a un método de producción de un producto de salida microbiano.
Antecedentes de la divulgación
La producción de microbios beneficiosos y sus subproductos en diversas secuencias y configuraciones es útil para múltiples fines, que incluyen la agronomía. Entre las diversas utilizaciones agronómicas están el acondicionamiento del suelo para mejorar la absorción de nutrientes; la solubilización de minerales; la descompactación del suelo; y el saneamiento de diversos efluentes y otros contaminantes del suelo y del agua. Los microbios beneficiosos y sus subproductos se pueden procesar, envasar y añadir a productos mejoradores del suelo, que se utilizarán en un abanico de tipos de suelo, condiciones y ambientes para lograr diferentes objetivos. Las cepas bacterianas aisladas descubiertas recientemente, cepas puras de bacterias derivadas de cultivos bacterianos mixtos, son capaces de fomentar el crecimiento de las plantas. Los productos microbianos se pueden utilizar para el saneamiento de suelos contaminados, tales como los contaminados por hidrocarburos del petróleo, benceno y otros contaminantes industriales. Estos productos permiten la recuperación económica de aceite (por ejemplo, la descomposición de parafina en cabezas de pozos); el saneamiento de desechos relacionados con operaciones de alimentación animal concentrada (vacas lecheras, suidos, aves de corral); y la mejora del compostaje.
Un consorcio microbiano es un grupo de diferentes especies de microorganismos que actúan juntos como una comunidad. Los consorcios microbianos se encuentran en biopelículas, tales como las encontradas sobre filtros percoladores y en diversos ecosistemas del suelo. En un consorcio microbiano, los organismos trabajan juntos en un sistema complejo donde todos se benefician de las actividades de otros miembros de la comunidad. En un consorcio microbiano, se podría encontrar cualquier número de organismos con diferentes capacidades metabólicas. Esto podría incluir organismos que son proteolíticos (capaces de degradar proteínas y aminoácidos); organismos que son sacarolíticos (capaces de degradar diversos azúcares); organismos que son lipolíticos (capaces de digerir lípidos o grasas); y organismos que son celulíticos (capaces de degradar celulosa o materia vegetal). En los sistemas de digestores anaerobios tradicionales, estas capacidades metabólicas diferentes permiten al consorcio trabajar de forma conjunta en la degradación de un abanico de corrientes de desechos complejos y la creación de biocombustibles.
Tradicionalmente, los consorcios microbianos se consideran más eficaces para degradar desechos orgánicos complejos que las cepas individuales de organismos o incluso las mezclas combinadas de microorganismos con una diversidad de capacidades metabólicas.
Se ha encontrado que los sistemas bifásicos mejoran la conversión anaerobia, como han propuesto Pohland y Ghosh, Environmental Letters, 1: 255-266 (1971). Se han dado a conocer diversos sistemas bifásicos o multifásicos (véanse, por ejemplo, las patentes de EE. UU. n.° 6,342,378; 7,083,956; 5,500,123; 5,525,229; 6,811,701; 4,696,746; 7,604,744; 7,144,507; 7,387,733; 7,144,507; 7,001,519; 6,946,073; 6,908,055; 5,342,522 y las publicaciones de patentes de EE. UU. n.° 20120156744; 20110223644; 20100193433; 20100159539). Sin embargo, en su mayor parte, estos sistemas están dirigidos a producir o mantener biomasa, o a producir biogás o biocombustibles. Además, estos sistemas han tendido a ser ineficaces. Los métodos de las realizaciones dadas a conocer están optimizados para la producción de consorcios microbianos y material de sus subproductos, en lugar de para la optimización de la descomposición de materia y la producción de gas. Por lo tanto, el sistema está diseñado con la finalidad de no producir cantidades significativas de gas metano o subproductos nocivos.
Se han utilizado comunidades microbianas para producir un material para estimular el crecimiento de las plantas. Los ejemplos son los productos vendidos por Advanced Microbial Solutions, LLC, CAMS), de Pilot Point, Texas, con los nombres comerciales SuperBio® SoilBuilder™, SuperBio® AgBlend™, SuperBio® SoilLife™ y NutriLife. Estos productos contienen una comunidad de microbios y material biológico después de un proceso de fermentación. El sistema de fermentación de AMS produce una solución de extracto de fermentación que contiene microorganismos vivos y compuestos bioactivos. La solución de extracto de fermentación de base se vende como SuperBio® SoilBuilder™, y sirve como ingrediente principal para productos comerciales adicionales identificados anteriormente. La solución de extracto de fermentación contiene muchas especies diferentes de microorganismos y muchos compuestos bioactivos diferentes. El producto SoilBuilder™ se ha producido generalmente utilizando un sistema de fermentación por lotes grandes (“Sistema Legacy”) representado en la Figura 7.
El Sistema Legacy implica la utilización de fases de fermentación concurrentes que se solapan. Esta estrategia de biorreactores por lotes es menos eficaz que la producción continua e impide la optimización de la productividad para satisfacer los crecientes volúmenes de demanda. Se debe ajustar la velocidad de alimentación orgánica a las condiciones ambientales. Como resultado, es necesario tomar decisiones expertas y basadas en la técnica en lo que respecta a cómo y cuándo ajustar para lograr el rendimiento óptimo. Dado que el sistema es abierto y está expuesto a variables ambientales, la temperatura ambiente, la lluvia y la luz solar pueden influir enormemente en el proceso y hay flexibilidad limitada para adaptar el sistema a múltiples productos y utilizaciones.
Los ejemplos adicionales de divulgaciones en las que se procesa materia orgánica incluyen los documentos CA2258254, US2009/107913, WO2007/139264, DE4000834, US4318993, DE3248703, US5525229, EP1818314 y FR2924441. El documento CA2258254 A1 da a conocer un método multifásico de procesamiento de material orgánico para obtener una enmienda de suelo en menos de ocho días, que comprende: (a) una primera fase de hidrólisis, (b) una segunda fase que se solapa con la primera fase, en donde el material hidrolizado se somete a acidogénesis y acetogénesis para obtener material que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, ácidos orgánicos volátiles y precursores metanogénicos, (c) una tercera fase que se solapa con la segunda fase, en donde el material metanogénico se convierte en metano, y en donde dicho método comprende proporcionar un fluido de trabajo a cada fase.
El documento FR 2924441 A1 se refiere a un método multifásico de procesamiento de material orgánico de origen vegetal y/o animal para producir biogás y compost, que comprende las etapas de (a) hidrólisis de material orgánico con nitrificación por bacterias, tales comoNitrosomonas,(b) acidogénesis y acetogénesis del material orgánico hidrolizado para obtener hidrógeno y dióxido de carbono, (c) transformación de precursores metanogénicos en metano para producir biogás rico en energía para utilización posterior, y (d) compostaje aerobio del concentrado después de la separación sólido/líquido. La primera fase, en la que tiene lugar principalmente la hidrólisis, puede comprender levadura.
Compendio
Según la presente invención, se proporciona un método multifásico de procesamiento de material orgánico para obtener producto microbiano, tal como una enmienda de suelo o un aditivo de suelo, en menos de 15 días, tal como entre 5-14 días, que comprende: (a) una primera fase, en donde se hidroliza dicho material orgánico; (b) una segunda fase que se solapa con dicha primera fase, en donde dicho material hidrolizado de (a) se somete a acidogénesis y acetogénesis para obtener material que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, ácidos orgánicos volátiles y precursores metanogénicos; (c) una tercera fase que se solapa con dicha segunda fase, en donde dichos precursores metanogénicos en el material de (b) se convierten en metano y el metano se somete posteriormente a metanotrofia, y dicho material de (b) se somete además a nitrificación; y (d) una cuarta fase que se solapa con dicha tercera fase, en donde dicho material procedente de (c) se somete a estabilización y reversión; en donde dicho método comprende además proporcionar un fluido de trabajo a cada fase y en donde dicho método comprende opcionalmente además pasteurización y/o concentración; en donde dicho material orgánico es materia prima orgánica en un intervalo de aproximadamente 16 a aproximadamente 1602 mg de materia prima orgánica por litro (aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,1 libras de materia prima orgánica por pie cúbico) de capacidad de trabajo total del primer espacio de fase, el segundo espacio de fase, el tercer espacio de fase y el cuarto espacio de fase.
Las realizaciones preferidas de la presente invención se proporcionan en las reivindicaciones dependientes.
Se da a conocer un biorreactor multifásico equilibrado diseñado para la conversión de una pluralidad de materiales orgánicos en producto a base de microbios beneficiosos, y se puede emplear en el método de la presente invención. Las realizaciones dadas a conocer definen un método para la generación de productos microbianos beneficiosos derivados de sustratos complejos. El método emplea una serie de espacios de biorreactor en un único recipiente o en múltiples recipientes que representan microambientes discretos optimizados. En cada microambiente dominan clases definibles de organismos específicas. Las realizaciones dan a conocer además un método de funcionamiento equilibrado hidráulicamente que permite la creación de consorcios definidos de microbios beneficiosos. El método permite el control de los ambientes para fomentar el crecimiento de comunidades de especies microbianas muy diversas e interdependientes. El resultado de este proceso es un producto microbiano que comprende consorcios exclusivos, equilibrados y estables de microorganismos y subproductos relacionados.
El método puede emplear un biorreactor multifásico que comprende un sistema de contención física dispuesto como espacios de fase. Un espacio de fase es un ambiente aislado discreto que favorece reacciones biológicas específicas. El sistema de contención física dispone espacios de fase en un orden discreto para favorecer la producción de microbios particulares en dominancia numérica por género y especie de organismo. El número de fases y tipos de microbios contenidos en el biorreactor multifásico depende del material orgánico de partida y del producto microbiano deseado.
El sistema de contención física del biorreactor permite el procesamiento continuo de un fluido de trabajo. El movimiento de material de una fase a la siguiente está hidráulicamente equilibrado, lo que hace posible que el fluido de trabajo se mueva continuamente en una dirección y caudal prescritos. El equilibrio hidráulico se logra haciendo que la entrada al sistema sea igual a la salida. Esto da como resultado un método para aumentar la producción de consorcio microbiano biológicamente estable. Los métodos multifásicos equilibrados utilizados para crear producto microbiano hacen posible la disposición de biorreactores de un abanico de tamaños y configuraciones para permitir una amplia gama de utilizaciones.
Se puede emplear cizalladura hidráulica en el biorreactor. La cizalladura se controla con exactitud durante todo el proceso para añadir precisión a las condiciones en el biorreactor y sus reactores de lecho empaquetado. La cizalladura controlada se utiliza para regular el crecimiento de biopelícula. El flujo hidráulico equilibrado y controlado de material a través del sistema, la configuración de una serie de fases adaptadas al producto deseado, y las transiciones de fase proporcionan mejor fabricación de un producto microbiano que comprende consorcios exclusivos, equilibrados y estables de microorganismos y subproductos relacionados.
Este sistema difiere de los biorreactores y digestores anaerobios tradicionales desarrollados para tareas industriales específicas, tales como la degradación de aguas residuales y la producción de biocombustibles. Muchos de estos sistemas tradicionales están optimizados para la descomposición de materia orgánica y la producción de biogás, tal como metano e hidrógeno. Este sistema proporciona la separación de fases hidrogénicas, acidogénicas, acetogénicas y metanogénicas de actividad anaerobia en un biorreactor de modo tal que los niveles de población microbiana estén optimizados para cada fase. Además, la estructura de los espacios de fase y los perfiles de fase permite la introducción de otros procesos o la reconfiguración de procesos para permitir el desarrollo de nuevos productos.
Las fases de este método se solapan. A medida que concluye una fase, comienza la siguiente fase. Además, las fases pueden cambiar en lo que respecta al momento de aparición en el sistema de contención física. En otras realizaciones, pueden estar presentes otras fases o puede repetirse una fase, lo que refleja fases adicionales o diferentes que tienen diferente biología y nutrientes presentes.
El método multifásico reconoce el inicio y la conclusión de fases biológicas mediante el análisis de perfiles de fase. Los perfiles de fase y los conjuntos de datos de fase asociados proporcionan controles eficaces para reconocer el inicio de las fases, los cambios intrafase y la conclusión de las fases. El método multifásico permite la alteración de la aparición de fases biológicasin situpara optimizar microambientes optimizados discretos. Proporciona un mecanismo integral para monitorizar y adaptar un sistema físico para mantener y albergar fases biológicas en un ambiente productivo óptimo que permita la fabricación de una combinación líquida de salida de bacterias beneficiosas estabilizadas como un producto.
La enmienda o aditivo de suelo obtenido a partir del método de la presente invención se puede utilizar en combinación con fertilizante para fomentar el crecimiento y/o aumentar la biomasa de una planta.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una gráfica de la dominancia numérica de las fases.
La Figura 2 es una ilustración de un espacio de fase, la ejecución del procesamiento y los puntos de muestra donde se puede obtener información de control.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de la realización preferida.
La Figura 4 es un diagrama de flujo de un proceso del sistema que utiliza espacios de fase, perfiles de fase y conjuntos de datos de fase para la creación de producto microbiano.
La Figura 5 es un diagrama de la realización preferida.
La Figura 6 es un diagrama de la realización preferida.
La Figura 7 es un diagrama esquemático del sistema Legacy.
Descripción detallada
Aunque, hasta el momento, los métodos son susceptibles de diversas modificaciones y formas alternativas, en la presente memoria se describirán en detalle realizaciones ejemplares.
Definiciones
En la presente divulgación se utilizan los términos siguientes:
“Biorreactor” es un sistema de contención física dispuesto en un orden discreto para favorecer el crecimiento de microbios particulares.
“Espacio de fase” es un ambiente aislado discreto que favorece reacciones biológicas específicas.
“Perfil de fase” es un conjunto predeterminado de parámetros físicos, temporales y biológicos para un espacio de fase.
“Conjunto de datos de fase” es un conjunto de datos correlacionados con un espacio de fase y un perfil de fase asociado.
“Velocidad de carga orgánica” es una velocidad a la que se introduce materia prima orgánica en un sistema físico.
“Velocidad de carga hidráulica” es una velocidad a la que se introduce agua en un sistema físico.
“Velocidad de recirculación interna” es una velocidad a la que se recircula un fluido de trabajo dentro de un espacio de fase.
“Velocidad de alimentación hidráulica” es una velocidad a la que se transfiere fluido de trabajo entre espacios de fase.
“Tiempo de retención hidráulica” es una cantidad de tiempo que un fluido de trabajo está presente en un espacio de fase.
“Fluido de trabajo” es una sustancia fluida que sustenta y transporta biología y nutrientes a través de los espacios de fase.
Descripción detallada de realizaciones específicas
Las realizaciones proporcionan un método para la creación de un producto microbiano y subproductos relacionados para utilización en agronomía.
Se proporciona específicamente un método multifásico de procesamiento de material orgánico para obtener producto microbiano en menos de 15 días, preferiblemente entre aproximadamente 5 y aproximadamente 14 días, y de la forma más preferible en aproximadamente 7 días, que comprende:
(a) una primera fase, en donde se hidroliza dicho material orgánico;
(b) una segunda fase que se solapa con dicha primera fase, en donde dicho material hidrolizado de (a) se somete a acidogénesis y acetogénesis para obtener material que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, ácidos orgánicos volátiles y precursores metanogénicos;
(c) una tercera fase que se solapa con dicha segunda fase, en donde dichos precursores metanogénicos en el material de (b) se convierten en metano y el metano se somete posteriormente a metanotrofia, y dicho material de (b) se somete además a nitrificación; y
(d) una cuarta fase que se solapa con dicha tercera fase, en donde dicho material procedente de (c) se somete a estabilización y reversión;
en donde dicho método comprende además proporcionar un fluido de trabajo a cada fase y en donde dicho método comprende opcionalmente además pasteurización y/o concentración;
en donde dicho material orgánico es materia prima orgánica en un intervalo de aproximadamente 16 a aproximadamente 1602 mg de materia prima orgánica por litro (aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,1 libras de materia prima orgánica por pie cúbico) de capacidad de trabajo total del primer espacio de fase, el segundo espacio de fase, el tercer espacio de fase y el cuarto espacio de fase.
En una realización, el método puede comprender además pasteurización y/o concentración de material procedente de (d). En una realización particular, y como se expondrá en más detalle más adelante, se puede pasteurizar el material de (d) y se puede concentrar el material pasteurizado.
En todavía otra realización, y como se expondrá en más detalle más adelante, el método comprende además: (a) recibir un conjunto de perfiles para cada fase (en lo sucesivo “perfiles de fase”);
(b) monitorizar un conjunto de datos físicos de cada fase, que puede incluir, pero no se limita a, el nivel de pH, la DQO, la conductividad y/o la temperatura;
(c) comparar el conjunto de perfiles de cada fase con el conjunto de datos físicos de cada fase;
(d) derivar una respuesta de control a cada fase con base en la comparación de (c);
(e) aplicar la respuesta de control a cada fase.
En todavía otra realización particular, se puede procesar material orgánico o se puede producir material microbiano aplicando el material orgánico a un biorreactor o sistema de biorreactores multifásico.
El método de la presente invención puede utilizar un sistema de biorreactores multifásico que puede comprender:
(a) un primer espacio de fase para la hidrólisis de material orgánico, que puede estar contenido en un fluido de trabajo;
(b) un segundo espacio de fase para la acidogénesis/acetogénesis de material orgánico procedente del primer espacio de fase, en donde dicho segundo espacio de fase se solapa con el primer espacio de fase de (a);
(c) un tercer espacio de fase para la metanogénesis de material orgánico procedente del segundo espacio de fase, en donde dicho tercer espacio de fase se solapa con el segundo espacio de fase de (b);
(d) un cuarto espacio de fase para la estabilización y reversión del material orgánico de (c), y en donde dicho cuarto espacio de fase se solapa con el tercer espacio de fase de (c).
En una realización particular, el método de la presente invención puede utilizar un sistema en el que,
(a) el primer espacio de fase recircula fluido de trabajo que comprende material orgánico a una primera velocidad de recirculación a través de una primera fase y una segunda fase en el primer espacio de fase, y pasa el fluido de trabajo al segundo espacio de fase a una velocidad de alimentación hidráulica;
(b) el segundo espacio de fase recircula fluido de trabajo a una segunda velocidad de recirculación a través de la segunda fase y una tercera fase en el segundo espacio de fase, y pasa el fluido de trabajo al tercer espacio de fase a la velocidad de alimentación hidráulica;
(c) el tercer espacio de fase recircula fluido de trabajo a la segunda velocidad de recirculación a través de la segunda fase, la tercera fase y una cuarta fase, y pasa el fluido de trabajo al cuarto espacio de fase a la velocidad de alimentación hidráulica; y
(d) el cuarto espacio de fase recircula fluido de trabajo a la segunda velocidad de recirculación a través de la tercera fase y la cuarta fase, y pasa el fluido de trabajo a un puerto de salida a la velocidad de alimentación hidráulica.
La primera velocidad de recirculación y/o la segunda velocidad de recirculación pueden ser proporcionales a la velocidad de alimentación hidráulica. En particular, la primera velocidad de recirculación proporcional a la velocidad de alimentación hidráulica es una primera relación en un intervalo de 75,7 litros (20 galones) por minuto de la primera velocidad de recirculación a 3,8 litros (1 galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica a 151,4 litros (40 galones) por minuto de la primera velocidad de recirculación a 3,8 litros (1 galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica, y/o la segunda velocidad de recirculación proporcional a la velocidad de alimentación hidráulica es una segunda relación en un intervalo de 94,6 litros (25 galones) por minuto de la segunda velocidad de recirculación a 3,8 litros (1 galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica a 132,5 litros (35 galones) por minuto de la segunda velocidad de recirculación a 3,8 litros (1 galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica.
Además, cuando se introduce fluido de trabajo en el primer espacio de fase, puede pasar secuencialmente a través del primer espacio de fase, el segundo espacio de fase, el tercer espacio y el cuarto espacio de fase para producir un producto de salida microbiano en un puerto de salida. Uno o más espacios de fase pueden estar contenidos, al menos parcialmente, dentro de un reactor de lecho empaquetado, en donde dicho reactor de lecho empaquetado comprende medios fijos asegurados al interior de dicho reactor de lecho empaquetado.
En una realización particular,
(a) el primer espacio de fase comprende microorganismos que tienen al menos una de las funciones metabólicas seleccionadas del grupo que consiste en: metanógeno, reductor de azufre, decloración, oxidación de hierro, nitrificación y degradación aromática, y que pueden incluir, pero no se limitan a, al menos al menos uno deSyntrophus, Desulfovibrio, Symbiobacteria, Georgfuschia o Nitrosomonas;
(b) el segundo espacio de fase comprende microorganismos que tienen al menos una de las funciones metabólicas seleccionadas del grupo que consiste en: metanógeno, decloración, degradación aromática, desnitrificante, nitrificación, anamox y CO2 alto, y que pueden incluir, pero no se limitan a, al menos uno deSyntrophus, Symbiobacteria, Georgfuschia, Thauera, Flavobacterium, Nitrosomonas, OwenweeksiaoSphingomonas;
(c) el tercer espacio de fase comprende microorganismos que tienen al menos una de las funciones metabólicas seleccionadas del grupo que consiste en: degradación aromática, desnitrificante, nitrificación, heterótrofo, nitrificación, metanótrofo y CO2 alto, y que pueden incluir, pero no se limitan a, al menos uno deGeorgfuschia, Thauera, Flavobacterium, Nitrosomonas, Sedimini-bacterium, MmethylonomasoSphingomonas; y
(d) el cuarto espacio de fase comprende microorganismos que tienen al menos una de las funciones metabólicas seleccionadas del grupo que consiste en: metanógeno, degradación aromática, desnitrificante, nitrificación, heterótrofo, nitrificación, anaerobio, oxidación de azufre, anamox, CO2 alto y oxidación de hierro, y que pueden incluir, pero no se limitan a,Syntrophus, Desulfovibrio, Symbiobacteria, Georgfuschia, Thauera, Nitrosomonas, Bellilinea, SulfuritaleayOwenweeksia.
El sistema de biorreactores multifásico empleado en el método de la presente invención puede comprender además al menos uno de un pasteurizador, concentrador, un medio para monitorizar y/o detectar cada espacio de fase. En una realización particular, el sistema de reactores multifásico empleado en el método de la presente invención puede comprender además:
(a) un tanque de retención, conectado al primer espacio de fase, para mezclar el fluido de trabajo y pasar el fluido de trabajo al primer espacio de fase;
(b) un pasteurizador conectado al cuarto espacio de fase; y
(c) un concentrador conectado al pasteurizador.
En una realización particular, se puede procesar material orgánico, cuando dicho material orgánico es materia prima orgánica, y se puede producir producto microbiano aplicando material orgánico y fluido de trabajo al sistema de biorreactores multifásico expuesto anteriormente.
Se puede aplicar material orgánico y fluido de trabajo a dicho sistema multifásico
(a) proporcionando un material orgánico, en donde dicho material orgánico es materia prima orgánica, en un intervalo de aproximadamente 16 a aproximadamente 1602 mg de materia prima orgánica por litro (aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,1 libras de materia prima orgánica por pie cúbico) de una capacidad de trabajo total del primer espacio de fase, el segundo espacio de fase, el tercer espacio de fase y el cuarto espacio de fase, como una primera porción del fluido de trabajo; y
(b) proporcionando agua en una cantidad proporcional a la materia prima orgánica, en un intervalo de aproximadamente 1 unidad de agua por 2 unidades de materia prima orgánica a aproximadamente 1 unidad de agua por 10 unidades de materia prima orgánica, como una segunda porción del fluido de trabajo.
El método puede comprender además
(a) introducir una levadura activa seca en el fluido de trabajo del primer espacio de fase en una cantidad de aproximadamente 0,09 a aproximadamente 0,9 kg (aproximadamente 0,2 a aproximadamente 2 libras) de levadura activa seca por 18927 litros (5000 galones) del líquido de trabajo; e
(b) introducir un segundo fluido de trabajo en el fluido de trabajo del primer espacio de fase en un intervalo de cantidad de 3,8 a 18,9 litros (uno a cinco galones),
en donde las etapas (a) y (b) se realizan entre aproximadamente 38 y aproximadamente 40 grados C.
El método expuesto anteriormente puede comprender además comparar el conjunto de perfiles de cada fase con el conjunto de datos físicos de cada fase. En una realización particular, el método comprende ajustar un conjunto de datos final a un perfil de fase final del producto microbiano e incluye las etapas de:
(a) ajustar un nivel de pH de los datos a un nivel de pH final en un intervalo de aproximadamente 7,5 a 8,8;
(b) ajustar un nivel de demanda química de oxígeno de los datos a un nivel de demanda química de oxígeno final en un intervalo de aproximadamente 90 mg/L a 120 mg/L; y
(c) ajustar un nivel de conductividad de los datos a un nivel de conductividad final en un intervalo de aproximadamente 900<j>S a 1200<j>S.
También se describe en la presente memoria un biorreactor multifásico que comprende un sistema de contención que comprende:
(a) un tanque de retención para mezclar fluido de trabajo;
(b) un reactor de mezcla completa, conectado al tanque de retención, para recircular fluido de trabajo;
(c) un clarificador, conectado al reactor de mezcla completa, para separar sólidos del fluido de trabajo;
(d) cuatro o más reactores de lecho empaquetado para la hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis, metanogénesis, estabilización y reconstitución de material orgánico, en donde cada reactor de lecho empaquetado comprende medios fijos, en donde cada reactor de lecho empaquetado está en comunicación fluida con, al menos, el reactor de lecho empaquetado adyacente y en donde el clarificador conectado al reactor de mezcla completa está en comunicación fluida con un primer reactor de lecho empaquetado, un reactor de lecho empaquetado adyacente a dicho reactor de mezcla completa acoplado a un clarificador, en donde se aseguran medios fijos al interior de cada reactor empaquetado; y
(e) un contenedor para la deposición del material orgánico procesado procedente de dichos reactores y conectado operativamente a un reactor de lecho empaquetado final, un reactor de lecho empaquetado que es al menos un cuarto reactor de lecho empaquetado.
El reactor de mezcla completa, el clarificador y los reactores de lecho empaquetado se pueden formar en un tubo continúo ininterrumpido. El biorreactor puede comprender además un pasteurizador conectado a un reactor de lecho empaquetado final. El biorreactor puede comprender además un concentrador conectado a dicho pasteurizador y que tiene una salida a dicho contenedor para la deposición de material orgánico del proceso. El biorreactor multifásico puede comprender adicionalmente:
(a) un conjunto de controles del sistema acoplados operativamente al sistema de contención;
(b) un conjunto de sensores del sistema acoplados operativamente al sistema de contención;
(c) un conjunto de datos de fase, derivado del conjunto de sensores del sistema; y
(d) un conjunto de perfiles de fase.
Como se ha indicado anteriormente, se proporciona además un método para producir producto microbiano a partir de un material orgánico, que comprende aplicar material orgánico y fluido de trabajo al biorreactor expuesto anteriormente en condiciones suficientes para producir dicho producto microbiano en menos de aproximadamente 15 días.
También se obtiene a partir del método de la presente invención un aditivo o enmienda de suelo producido utilizando los métodos expuestos anteriormente y utilizando los sistemas y el biorreactor expuestos anteriormente. Dicha enmienda de suelo puede tener las características siguientes:
(a) tiene un pH de aproximadamente 7,5 a 8;
(b) intervalo de DQO menor de aproximadamente 1,50 mg/L;
(c) intervalo de conductividad de aproximadamente 600 uS a 1400 uS;
(d) color ámbar claro, entre aproximadamente 500 unidades pt/co y aproximadamente 700 unidades pt/co en una escala de platino a cobalto (pt/co);
(e) comprendeSyntrophus, Desulfovibrio, Symbiobacteria, Georgfuschia, Thauera, Nitrosomonas, Bellilinea, SulfuritaleayOwenweeksia;
(f) tiene una biomasa mayor de 107 célulasml-1;
(g) contiene entre aproximadamente 10-60 ng/ml de ADN;
(h) comprende al menos ocho especies microbianas.
La enmienda del suelo puede comprender además al menos 20 especies microbianas que no aparecen más de una vez.
Espacios de fase del biorreactor
En el método de la presente invención se puede emplear un sistema de contención física en el que fluye un fluido de trabajo. El fluido de trabajo fluye en el sistema a una velocidad de aproximadamente 3,8 litros (un galón) por minuto. El fluido de trabajo sustenta varias especies microbianas competitivas que se nutren de los nutrientes del fluido de trabajo. El sistema de contención física dispone espacios de fase en un orden discreto para crear un biorreactor multifásico. El orden está basado en condiciones previas y posteriores que facilitan el procesamiento de material orgánico. Los espacios de fase están provistos de ambientes predeterminados, controlados y favorables en los que las comunidades biológicas reaccionan de una manera predecible y planificada. El sistema de contención física permite ajustar los ambientes en tiempo real. Esto describe la creación de principio a fin del producto microbiano. Se pueden utilizar múltiples espacios de fase al mismo tiempo que permiten la creación de un abanico de productos microbianos.
Fases del biorreactor
El proceso de la presente invención comprende cuatro fases secuenciales. La Figura 1 proporciona una gráfica de una implementación de cuatro fases de una realización del método de la presente invención. La primera fase105, representada mediante la curva101, comprende una fase de hidrólisis. La segunda fase106, representada mediante la curva102, comprende una fase de acidogénesis y acetogénesis. La tercera fase107, representada mediante la curva103, comprende una fase de metanogénesis. La cuarta fase108, representada mediante la curva104, comprende una fase de reversión/estabilización. En cada fase, la dominancia numérica de un consorcio biológico está favorecida sobre otros consorcios biológicos presentes. Una característica de esta realización es el solapamiento de fases. A medida que concluye una fase, comienza la siguiente fase. Además, las fases pueden cambiar en lo que respecta al momento de aparición en el sistema de contención física. En otras situaciones pueden estar presentes otras fases o puede repetirse una fase, lo que refleja fases adicionales o diferentes que tienen diferente biología y nutrientes presentes.
En la fase de hidrólisis, la materia orgánica se descompone por medios mecánicos, biológicos y/o químicos para producir una suspensión de tamaño y solubilidad uniformes. Químicamente, los polímeros se hidrolizan para producir oligómeros o monómeros. En la fase de acidogénesis, los productos orgánicos solubles creados en la fase de hidrólisis se convierten en ácidos orgánicos de cadena corta. Los oligómeros o monómeros son metabolizados por bacterias fermentativas para producir hidrógeno, dióxido de carbono y ácidos orgánicos volátiles, tales como ácido acético, ácido propiónico y ácido butírico. En la fase de acetogénesis, los ácidos orgánicos volátiles son convertidos en precursores metanogénicos (hidrógeno, dióxido de carbono y acetato) por acetonas estróficas. En la fase de metanogénesis, se produce metano a partir de acetato, o a partir de hidrógeno y dióxido de carbono.
La cuarta fase108logra la estabilización. La gestión de procesos refina el material en la cuarta fase108para cumplir un estándar predeterminado de claridad coloidal, presentando un perfil de fase de atributos deseables y repetibles. El producto de salida microbiano de la cuarta fase108tendrá un consorcio de microbios y sus subproductos producidos mediante el proceso de reacción. El producto de salida microbiano se puede procesar además en sistemas externos.
Perfiles de fase
Cada espacio de fase está caracterizado por un conjunto de parámetros físicos, químicos, biológicos y temporales conocidos como perfil de fase. Cada perfil de fase está predeterminado y forma un retrato de la fase y de su inicio y finalización. El sistema de contención física registra y graba periódicamente cada parámetro en cada espacio de fase para crear un conjunto de datos de fase. El conjunto de datos de fase proporciona datos de entrada a los sistemas de control que realizan una pluralidad de funciones para garantizar la producción predecible del producto microbiano deseado. Los sistemas de control pueden ser monitorizados por un técnico o por un sistema automatizado.
Conjuntos de datos de fase
Los conjuntos de datos de fase son conjuntos de mediciones de propiedades físicas del sistema de contención física y del fluido de trabajo. Los conjuntos de datos de fase caracterizan la actividad biológica que se produce en cada espacio de fase. Los conjuntos de datos de fase se utilizan para proporcionar retroalimentación a los controles de procesos que hacen posible la alteración de condiciones en el sistema de contención física para controlar la biología contenida en el mismo. Los conjuntos de datos de fase se monitorizan continuamente para garantizar la uniformidad del producto de producto de salida microbiano final.
Los conjuntos de datos de fase incluyen parámetros de presión, químicos, biológicos, de caudal, composición, temperatura, y datos temporales. Los datos de fase incluyen la velocidad de alimentación orgánica, la velocidad de alimentación hidráulica, la velocidad de alimentación interna, el nivel de temperatura, el nivel de pH, el nivel de demanda química de oxígeno (DQO), el nivel de conductividad, el tiempo de retención hidráulica, el tipo y tamaño microbiano, la configuración microbiana, la secuenciación numérica y el volumen, tipo o configuración de producto de salida. Se mide la velocidad de alimentación orgánica, la velocidad de alimentación hidráulica, la velocidad de recirculación interna, el nivel de temperatura, el nivel de pH, el nivel de DQO, el nivel de conductividad y el tiempo de retención hidráulica. El fluido de trabajo en el sistema de contención física se mantiene a presión constante.
Control del perfil de fase
La regulación meticulosa de las velocidades de carga hidráulica, las velocidades de alimentación, los tiempos de retención y la cizalladura hidráulica mediante las velocidades de recirculación en el sistema de contención física de cada espacio de fase regula el crecimiento de colonización por los microbios en el fluido de trabajo y fomenta y controla el crecimiento de biopelícula. El control de las velocidades de carga hidráulica y los tiempos de retención minimiza la competencia entre especies preferidas de microbios y maximiza la eficacia de reacción en cada fase para aumentar el desarrollo de biopelícula.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra una gráfica de un espacio de fase que ejecuta la fase201y que ilustra la ejecución de puntos de control de gestión de procesos. En los puntos de muestra, se obtienen los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207de información. En una realización, los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207se miden retirando muestras del fluido de trabajo durante las fases. Se toma una alícuota del fluido de trabajo para representar una fracción exacta de cada espacio de fase. La extracción de la alícuota del fluido de trabajo para crear el conjunto de datos de fase se puede realizar manualmente. En otras realizaciones, los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207se miden mediante muestreo automatizado utilizando sensores de adquisición de datos conectados a dispositivos analíticos que están conectados a terminales deflectores de recogida y a un controlador de procesos que proporciona resultados de datos de salida.
En una realización, los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207se presentan a un operador que manipula manualmente los diversos controles de sistema del sistema de reactores. En esta realización, los operadores manuales utilizan un conjunto de instrucciones para ajustar el sistema abriendo o cerrando válvulas, los caudales, la temperatura u otros parámetros en respuesta a los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207. Los datos de entrada de control para alterar las condiciones previas y posteriores se calculan utilizando tablas o ecuaciones predictivas que generan datos de entrada de control al sistema de contención física para lograr resultados predichos o empíricos. En otra realización, se conecta un procesador de ordenador centralizado mediante una red a los sensores y se utiliza para analizar y comparar los conjuntos de datos de fase202, 203, 204, 205, 206y207frente a los perfiles de fase y aplicar tablas de consulta almacenadas o ecuaciones predictivas para generar retroalimentación de control al sistema de contención física. En todavía otra realización, se utiliza una combinación de controles manuales y automatizados.
Funcionamiento del sistema de contención física
Haciendo referencia a la Figura 3, se proporciona un sistema de contención física302que alberga y dirige un flujo constante de fluido de trabajo327desde la materia prima de entrada301hasta el producto de salida microbiano303. El sistema de contención física302incluye los controles del sistema304, 305, 306y307, que pueden ser bombas, válvulas, calefactores, sistemas de ventilación, temporizadores y salidas de sólidos de desecho, para efectuar cambios biológicos al fluido de trabajo327.
El sistema de contención física302incluye los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311para monitorizar parámetros en el sistema de contención física302. Los sensores de adquisición de datos (DAS)308, 309, 310y311proporcionan datos utilizados para monitorizar la primera fase328, la segunda fase329, la tercera fase330y la cuarta fase331en una serie de conjuntos de datos de fase312, 313, 314y315. Los conjuntos de datos de fase312, 313, 314y315se almacenan habitualmente en la memoria de un sistema informático, que puede ser un ordenador digital de uso general o un conjunto de controladores especializados u otros controles digitales automatizados familiares para un experto en la materia. Los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311pueden proporcionar datos de salida utilizados para ajustar manualmente el sistema de contención física302en forma de registros impresos o visualizaciones en pantallas de ordenador de dispositivos digitales.
Los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311pueden estar físicamente adyacentes a los controles del sistema de modo tal que la retroalimentación desde los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311pueda ser localizada e implementada por los controles del sistema304, 305, 306y307.
Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, los perfiles de fase316, 317, 318y319para cada fase del sistema de contención física302se establecen a partir de características o modos deseados de cada fase y del producto de salida microbiano deseado303en la etapa401. Se recoge cada uno de los conjuntos de datos312, 313, 314y315desde el sistema de contención física302en la etapa402mediante los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311, y se compara respectivamente con los perfiles de fase316, 317, 318y319por el procesador320en la etapa403.En la etapa404, se determina un posible ajuste del conjunto de datos de fase al perfil de fase respectivo. Si los conjuntos de datos de fase312, 313, 314y315se ajustan respectivamente a los perfiles de fase316, 317, 318y319, los controles del sistema304, 305, 306y307no se ajustan y las etapas402y403se repiten durante todo el proceso.
Si cualquiera de los conjuntos de datos de fase312, 313, 314y315no se ajusta respectivamente a ninguno de los perfiles de fase316, 317, 318y319, el procesador320consulta las ecuaciones predictivas o las tablas de consulta321, 322, 323o324para calcular la retroalimentación de control326en la etapa405. Una vez calculada, se envía la retroalimentación de control326a uno de los controles del sistema304, 305, 306o307que altera los parámetros físicos del sistema de contención física302con el fin de ajustar los procesos biológicos que tienen lugar en el fluido de trabajo327para ajustar los perfiles de fase316, 317, 318y319en la etapa406. A continuación, se repiten las etapas,402, 403, 404y405durante todo el proceso.
La gestión de desechos, como parte de los controles del sistema304, 305, 306y307, optimiza el desarrollo microbiano en el sistema de contención física302. La retirada de desechos facilita el crecimiento de comunidades microbianas deseadas exentas de la acumulación de materiales de desecho que podrían dificultar, impedir o interferir de otro modo con el crecimiento de estas comunidades y la producción de subproductos deseados. Los productos de desecho pueden incluir líquidos, gases o sólidos.
En una realización, los sólidos de desecho, en forma de sólidos/lodos sedimentados, se monitorizan y mantienen para que estén en un intervalo de aproximadamente 10 % a 15 % de sólidos sedimentados por volumen con un ensayo estático de 30 minutos. Los sólidos de desecho sedimentados se retiran manualmente de cada recipiente del sistema de contención física302según sea necesario para mantener el nivel adecuado de sólidos sedimentados.
En otra realización, cuando cualquiera de los sensores de adquisición de datos308, 309, 310o311detecta que la cantidad de sólidos sedimentados supera un intervalo predeterminado de aproximadamente 10 % a 15 % de sólidos sedimentados, se genera una alerta en una pantalla para prestar más atención. Los sólidos sedimentados son retirados automáticamente de cada recipiente del sistema de contención física302por los controles del sistema304, 305, 306y307según sea necesario para mantener el nivel adecuado de sólidos sedimentados.
En otra realización, los sólidos sedimentados se determinan mediante la cantidad de sólidos disueltos totales (SDT). SDT es la cantidad de material sólido en una suspensión coloidal. La cantidad de SDT se determina mediante ensayos conocidos en la técnica. Estos ensayos pueden ser realizados automáticamente por cualquiera de los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y311, o manualmente mediante muestras para medir la cantidad de SDT. La cantidad de SDT se utiliza a continuación para determinar la cantidad de sólidos sedimentados mediante métodos conocidos en la técnica. La cantidad de sólidos sedimentados se mantiene para que esté en un intervalo de aproximadamente 10 % a 15 % de sólidos sedimentados en volumen. Los sólidos sedimentados se retiran de cada recipiente del sistema de contención física302según sea necesario para mantener el intervalo predeterminado de sólidos sedimentados.
El desecho gaseoso se gestiona como parte de los controles del sistema304, 305, 306y307. El desecho gaseoso, en forma de sulfuro de hidrógeno, se ventila a través de terminales conectados a cada recipiente del sistema de contención física302y conecta además con un sistema de recogida de gases. El sistema de recogida de gases comprende un lavador de gases que neutraliza los gases de desecho antes de la ventilación y eliminación del sistema de contención física302.
Inicialmente, se suministra al sistema de contención física302materia prima de entrada301que comprende una materia prima orgánica de estiércol de vaca lechera, agua de reposición y agua de alimentación de procesos. El agua de reposición y el agua de alimentación de procesos pueden provenir de diversas fuentes. En esta realización, la fuente de agua de alimentación de procesos es agua permeada recirculada desde un sistema de nanofiltración y el agua de reposición es agua municipal. La materia prima de entrada301se convierte en fluido de trabajo327al entrar al sistema de contención física302.
El fluido de trabajo327se recircula y se mezcla continuamente en un tanque de retención para evitar el envejecimiento prematuro y el desarrollo séptico. El fluido de trabajo327se gestiona para mantener una concentración de estiércol líquido en el tanque de retención mediante la medición de la DQO. En esta realización, la DQO está en un intervalo de aproximadamente 10000 mg/L a 40000 mg/L.
En esta realización, la temperatura del tanque de retención puede variar de 20 a 45° centígrados (C), pero la varianza entre las fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física302y a través del mismo.
La temperatura se puede monitorizar mediante un abanico de métodos, desde la inserción y lectura manual de sondas simples hasta la monitorización continua mediante sensores instalados. La temperatura se puede ajustar, en cualquier etapa del sistema de contención física302mediante la entrada manual de datos o mediante los controles del sistema304, 305, 306y307. La temperatura se controla mediante un tubo calefactor de agua caliente sin contacto, preferiblemente fijado a cada recipiente. Los sistemas de colectores de tuberías pueden conectarse a válvulas moduladoras que se pueden hacer funcionar manualmente o con controladores motorizados que están conectados a sistemas de control de procesos programados para mantener los recipientes individuales. Estas tuberías calefactoras pueden estar fijadas a un sistema de caldera de condensación de baja temperatura. Se pueden emplear con igual éxito otros métodos de calentamiento del proceso, tales como el rastreo de calor de recipientes individuales.
Reactor de mezcla completa (CMR) y clarificador (CLR)
El primer espacio de fase del sistema de contención física302comprende un reactor de mezcla completa (CMR) conectado al tanque de retención y acoplado con un clarificador. La primera fase328comienza cuando se alimenta fluido de trabajo327, es decir, la materia prima orgánica, y el agua al CMR.
Se pueden añadir suplementos de nutrientes al fluido de trabajo327. Los suplementos de nutrientes se pueden añadir manual o automáticamente. En una realización, se añade levadura activa seca al fluido de trabajo327. En esta realización, la levadura activa seca se premezcla con agua y se añade al CMR a una velocidad controlada de 454 g (1 lb) de levadura por 18927 litros (5000 galones) de alimentación hidráulica al día.
En otra realización, el fluido de trabajo327se bombea automáticamente al CMR y los suplementos de nutrientes se añaden al tanque de retención y se controlan mediante válvulas, bombas y sensores para suministrar la cantidad de suplemento programada como condición previa para la mezcla de materia prima de entrada301y suplementos de nutrientes en el CMR. En esta realización, los suplementos de nutrientes se añaden en una relación de 1:1 a 1:10, preferiblemente una relación de 1:5 de suplemento de nutrientes a 454 g (1 lb) de la materia prima orgánica.
En otra realización, se puede añadir una alícuota de un segundo fluido de trabajo, extraído de un sistema previamente existente, al fluido de trabajo327como suplemento de nutrientes adicional opcional. El segundo fluido de trabajo procedente del sistema previamente existente se extrae a medida que el segundo fluido de trabajo se mueve a la fase de estabilización, y se añade al fluido de trabajo327en una cantidad entre 3,8 y 18,9 litros (uno y cinco galones) de la alícuota. Alternativamente, el segundo fluido de trabajo procedente de un sistema de contención física previamente existente se puede añadir a un vehículo hidrosoluble inerte, preferiblemente compuesto por carbonato de calcio, y añadir al fluido de trabajo327en una cantidad equivalente a la adición de líquido descrita anteriormente.
En una realización preferida, la materia prima orgánica se alimenta al CMR a la velocidad de alimentación orgánica de 16 a 1602 mg de materia prima orgánica por litro (0,001-0,1 libras de materia prima orgánica por pie cúbico) de capacidad de trabajo total del sistema al día. En esta realización, la relación de la materia prima orgánica a agua está en un intervalo de 10:1 a 2:1, 10 unidades de capacidad de trabajo total a 1 unidad de agua de alimentación.
En una realización, la combinación de velocidad de alimentación orgánica y velocidad de carga hidráulica se puede expresar matemáticamente como se indica a continuación:
Velocidad de carga combinada = (16 a 1602 mg de materia prima orgánica por litro {0,001 a 0,1 Ib de materia prima orgánica/pie3) de volumen de medios fijos del reactor/día)
(0,09 a 0,91 kg (0,2 a 2 ib) de levadura activa seca/18 927 litros (5000 galones) de
entrada de agua fresca hidráulica de 28 a 40 grados C, produce producto de material procesado estable en 5 a 14 días de HDT (tiempo de retención hidráulica) del sistema.
En una realización particular, la combinación de velocidad de alimentación orgánica y velocidad de carga hidráulica se puede expresar matemáticamente como se indica a continuación:
Velocidad de carga combinada = (160, 2 mg de materia prima orgánica por litro (0,01 Ib de materia prima orgánica/pieJ) de volumen de medios fijos del reactor/día) (454 g (1 Ib) de levadura activa seca/18 927 litros (5000 galones) de entrada de agua fresca hidráulica a 34 °C, produce producto de material procesado estable en 7 días de HDT (tiempo
de retención hidráulica) de! sistema.
Por ejemplo, si el reactor de trabajo total tiene una capacidad de 847 932 litros (224000 galones), se alimenta agua de alimentación en una relación de 7:1 al CMR a una velocidad de 121 133 litros (32000 galones) al día u 84 120 litros (22222 galones) por minuto, que tiene un tiempo de retención hidráulica del sistema de siete días.
En una realización preferida, el fluido de trabajo327en el CMR se recircula o se mezcla en una relación de velocidades en un intervalo de aproximadamente 75,1:3,8 a 151,4:3,8 litros (20:1 a 40:1 galones) por minuto de la velocidad de recirculación a 3,8 litros (un galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica para fomentar la hidrólisis y evitar la acumulación de sólidos sedimentados. La mezcla se detiene periódicamente con el fin de permitir la separación y el retorno de sólidos orgánicos dentro del sistema de contención física302y el desecho de celulosa inutilizable y otros subproductos relacionados de la mezcla procedentes del sistema. En otra realización, el fluido de trabajo327se mezcla a velocidades variables.
Se pueden emplear diversos métodos mecánicos de mezcla en diversas realizaciones. Por ejemplo, se puede utilizar con igual éxito la liberación de presión ventilada a través de tuberías internas, corrientes de chorro, bombas y tuberías, y paletas giratorias. Otros métodos de mezcla serán evidentes para un experto en la materia.
Después de un tiempo de retención predeterminado, se transfiere el fluido de trabajo327al clarificador. En el clarificador, los sólidos suspendidos se separan de la solución, produciendo un sobrenadante compuesto por productos orgánicos disueltos y coloidales. Los sólidos sedimentan al fondo del clarificador y se retornan al CMR con una bomba de circulación o un sistema de inducción. En esta realización, los sólidos sedimentados se retornan desde el fondo del clarificador al CMR en un intervalo de relaciones de 1:1 a 1:10, 3,8 litros (un galón) de sólidos sedimentados por cada 3,8 litros (un galón) de carga hidráulica a 3,8 litros (un galón) de sólidos sedimentados por cada 38 litros (diez galones) de carga hidráulica. En otra realización, la relación es 1:4,5, donde se retornan 3,8 litros (un galón) de sólidos sedimentados por cada 17 litros (4,5 galones) de carga hidráulica. Los sólidos sedimentados se gestionan en el CMR y el clarificador para mantener un intervalo de 10 % a 15 % de sólidos sedimentados como se ha descrito anteriormente.
Se pueden tomar alícuotas de fluido de trabajo327desde el CMR para analizar el equilibrio químico. La alícuota de fluido de trabajo327se puede transferir manualmente a otro sistema de procesamiento u otro sistema de contención física para el procesamiento frente a un perfil de fase alternativo para un producto alternativa.
El CMR y el clarificador se monitorizan mediante el sensor de adquisición de datos308para determinar: el pH, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 6,2 a 7,9; la DQO, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 400 mg/L a 2000 mg/L; y la conductividad, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 500 j S a 2000 j S. En esta realización, el sensor de adquisición de datos308alimenta datos a un controlador de procesos de sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) que regula la temperatura y las velocidades de carga con base en datos de entrada sensoriales e intervalos preestablecidos. El controlador de procesos de sistemas SCADA de esta realización es un ordenador personal que tiene un procesador320y está conectado mediante una red a los sensores de adquisición de datos308, 309, 310y3l1en el sistema de contención física302.
Después de un tiempo de retención predeterminado en el CMR y el clarificador del primer espacio de fase, se transfiere el fluido de trabajo327desde el clarificador a un primer conjunto de una serie de reactores de lecho empaquetado (PBR) del segundo espacio de fase en un intervalo de velocidades de alimentación hidráulica de aproximadamente 1,9 a 7,6 litros (0,5 a 2,0 galones) por minuto. La segunda fase329, la tercera fase330y la cuarta fase331tienen lugar principalmente en los PBR.
Reactores de lecho empaquetado
Cada uno de los reactores de lecho empaquetado puede tener un diseño de celda abierta para permitir el libre movimiento de fluido de trabajo327. Se asegura un medio fijo al interior de cada reactor de lecho empaquetado. Los medios fijos comprenden materiales que aumentan el área de la superficie de contacto de las comunidades de microbios con el fluido de trabajo327. Los medios fijos también proporcionan una plataforma estable para anclar biopelícula. Los medios fijos pueden ser de varios tipos, que incluyen plástico duradero, cloruro de polivinilo (PVC), metal, aleación metálica, vidrio, compuestos de vidrio, fibra de vidrio, o cualquier material inerte debidamente robusto. El diseño y configuración de los medios fijos puede asumir diversos patrones geométricos que permitan que el fluido de trabajo327se mueva libremente a través de cada reactor de lecho empaquetado y evite la incrustación. El flujo libre permite cizalladura hidráulica controlada que, con el tiempo, fomenta la distribución uniforme de fluido de trabajo327.En esta realización, el medio fijo está disperso a lo largo de un área de sección transversal de cada reactor de lecho empaquetado.
El fluido de trabajo327en cada reactor se puede recircular continuamente en una relación de velocidades en un intervalo de aproximadamente 25:1 a 35:1, 94,6 a 132,5 litros (25 a 35 galones) por minuto de la velocidad de recirculación a 3,8 litros (un galón) por minuto de la velocidad de alimentación hidráulica, preferiblemente en una relación de velocidades de 30:1. El fluido de trabajo327se transfiere dentro y fuera de cada reactor de lecho empaquetado a la velocidad de alimentación hidráulica de aproximadamente 3,8 litros (un galón) por minuto. El fluido de trabajo327se recircula mediante una bomba para evitar la sedimentación de sólidos y para proporcionar suficiente velocidad y cizalladura hidráulica para evitar la acumulación excesiva y el desprendimiento de biopelícula.
Los sólidos sedimentados se gestionan en cada uno de los reactores de lecho empaquetado de la segunda fase329, la tercera fase330y la cuarta fase331para mantener un intervalo de 10 % a 15 % de sólidos sedimentados como se ha descrito anteriormente.
Ejemplos
El método de la presente invención y las composiciones, sistemas y aparatos expuestos anteriormente se ilustrarán además en los ejemplos no limitantes siguientes. Los ejemplos son meramente ilustrativos de diversas realizaciones y no limitan la invención reivindicada en lo que respecta a los materiales, condiciones, relaciones en peso, parámetros del proceso y similares mencionados en la presente memoria.
Ejemplo 1: Biorreactor de cuatro fases
Resultados numéricos de la primera fase
Se toman muestras de fluido de trabajo327en la primera fase328desde el sistema de contención física302y se analizan los microbios contenidos en la muestra de fluido de trabajo327en la primera fase328utilizando pirosecuenciación. A partir de la pirosecuenciación, se identificaron los microbios de la primera fase328a partir de secuencias de fragmentos génicos de ARNr 16s amplificados mediante PCR, denominados ribotipos, lo que confirma la eficacia del sistema de contención física302en la primera fase328.Las muestras de los resultados del análisis de la primera fase328se enumeran en la Tabla 1 a continuación.
Los procesos de la primera fase328se producen generalmente en condiciones anaerobias estrictas cuando se han agotado los aceptores de electrones más favorables en términos termodinámicos, como el oxígeno y el nitrato. Los ribotipos relacionados conSymbiobacteria, Syntrophus,yGeorgfuchsiaestán presentes en cantidad suficiente para indicar dominancia en la primera fase328. Las cepas aisladas y comunidades asociadas a estos géneros son capaces de convertir productos orgánicos complejos, tales como hidrocarburos aromáticos y clorados, en compuestos más lábiles. Esta degradación está asociada a la producción de metano y la reducción de sulfato en la primera fase328.
En esta realización, la temperatura del primer espacio de fase puede variar de 29 °C a 39 °C, pero la varianza entre fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física302y a través del mismo.
La temperatura se puede monitorizar mediante un abanico de métodos, desde la inserción y lectura manual de sondas simples hasta la monitorización continua mediante el sensor de adquisición de datos308. La temperatura del primer espacio de fase también se puede ajustar mediante la entrada manual de datos o mediante el control del sistema304. La temperatura se controla mediante un tubo calefactor de agua caliente sin contacto como se ha descrito anteriormente. Se pueden emplear válvulas mecanizadas y controladores conectados al control del sistema304, programados para mantener niveles de temperatura predeterminados, con el CMR y el clarificador como se ha descrito anteriormente.
En esta realización, el tiempo de retención hidráulica para el fluido de trabajo327en el CMR y el clarificador está en un intervalo de aproximadamente 1 a 5 días.
Tabla de consulta de la primera fase
En esta realización, el perfil de fase316de la primera fase328incluye intervalos de pH, DQO, conductividad y temperatura. El sensor de adquisición de datos308para monitorizar cada uno de estos parámetros está fijado en el interior de cada recipiente o adyacente al mismo. Los datos se adquieren desde el sensor de adquisición de datos308de manera continua para formar el conjunto de datos de fase312de la primera fase328.
El conjunto de datos de fase312se compara periódicamente con el perfil de fase316. En una realización, la comparación se realiza manualmente. En otra realización, la comparación se realiza utilizando el procesador320.Si la comparación muestra que el conjunto de datos de fase312no se ajusta al perfil de fase316, se consulta la tabla de consulta321y se aplica como retroalimentación de control326según la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2: Tabla de consulta de la primera fase
Segundo espacio de fase
Después del tiempo de retención hidráulica predeterminado en el CMR y el clarificador del primer espacio de fase, se transfiere el fluido de trabajo327desde el primer espacio de fase al segundo espacio de fase.
La segunda fase329comprende principalmente acidogénesis y acetogénesis. La segunda fase329tiene lugar principalmente en el segundo espacio de fase en los reactores de lecho compacto.
En esta realización, la relación de velocidades de recirculación está en un intervalo de aproximadamente 25:1 a 35:1. El segundo espacio de fase se monitoriza mediante el sensor de adquisición de datos309para determinar: el pH, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 6,0 a 8,0; la DQO, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 100 mg/L a 400 mg/L; y la conductividad, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 1000 j S a 1600 j S.
Resultados numéricos de la segunda fase
Se toman muestras de fluido de trabajo327en la segunda fase329desde el sistema de contención física302y se analizan los microbios contenidos en la muestra de fluido de trabajo327en la segunda fase329utilizando pirosecuenciación. A partir de la pirosecuenciación, se identifican los microbios de la segunda fase329a partir de secuencias de fragmentos génicos de ARNr 16s amplificados mediante PCR, denominados ribotipos, lo que confirma la eficacia del sistema de contención física302en la segunda fase329. Las muestras de los resultados del análisis de la segunda fase329se enumeran en la Tabla 3.
La segunda fase329representa una zona de transición entre la primera fase328y la tercera fase330. Numéricamente, los nitrificantes dominan la segunda fase329, pero la abundancia relativa de este grupo de bacterias alcanza su máximo en la tercera fase330. Los ribotipos que presentan similitud con el géneroThauerayy la especieFlavobacterium filumson dominantes en la segunda fase329. Estos grupos de bacterias son capaces de desnitrificación.
El desecho gaseoso se gestiona como parte del control del sistema305.El desecho gaseoso, en forma de sulfuro de hidrógeno, se ventila a través terminales conectados a cada recipiente del segundo espacio de fase y conecta además con un sistema de recogida de gases. El sistema de recogida de gases comprende un lavador de gases que neutraliza los gases de desecho antes de la ventilación y eliminación del segundo espacio de fase.
La temperatura del segundo espacio de fase puede variar de 29 °C a 39 °C, pero la varianza entre fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física302y a través del mismo. La temperatura se puede monitorizar mediante un abanico de métodos, desde la inserción y lectura manual de sondas simples hasta la monitorización continua mediante el sensor de adquisición de datos309.La temperatura del segundo espacio de fase también se puede ajustar mediante la entrada manual de datos o mediante el control del sistema305. La temperatura se controla mediante un tubo calefactor de agua caliente sin contacto como se ha descrito anteriormente. Los sistemas de colectores de tuberías pueden conectarse a válvulas mecánicas y controladores como se ha descrito anteriormente.
En esta realización, el tiempo de retención hidráulica para el fluido de trabajo327dentro del segundo espacio de fase está en un intervalo de aproximadamente 1 a 4 días. La relación de velocidades de recirculación está en un intervalo de aproximadamente 25:1 a 35:1.
Tabla de consulta de la segunda fase
En esta realización, el sensor de adquisición de datos309ubicado en los PBR del segundo espacio de fase o adyacente a los mismos recoge datos como conjunto de datos de fase313de la segunda fase329, que incluye el nivel de pH, la DQO, la conductividad y la temperatura. El conjunto de datos de fase313se compara con el perfil de fase317de la segunda fase329.Si el conjunto de datos de fase313se ajusta al perfil de fase317, no se realiza ningún cambio de control del sistema. Si el conjunto de datos de fase313no se ajusta al perfil de fase317, se consulta la tabla de búsqueda322para realizar la retroalimentación de control326al control del sistema305del sistema de contención física302con el fin de ajustar los parámetros al perfil de fase317.En esta realización, el control del sistema305se ajusta manualmente en algunos casos y automáticamente en otros.
El sensor de adquisición de datos309envía datos a un controlador de procesos de sistemas SCADA que tiene un procesador320que regula la temperatura, las velocidades de carga, las velocidades de recirculación y las velocidades de alimentación hidráulica con base en entradas de datos sensoriales e intervalos preestablecidos. La retroalimentación de control326se aplica para la segunda fase329según la Tabla 4.
Tabla 4: Consulta de la segunda fase
Tercer espacio de fase
Después del tiempo de retención hidráulica predeterminado en el segundo espacio de fase, se transfiere el fluido de trabajo327desde el segundo espacio de fase a un tercer espacio de fase. El fluido de trabajo327se transfiere desde el segundo espacio de fase al tercer espacio de fase la velocidad de alimentación hidráulica de 3,8 litros (un galón) por minuto, que se puede ajustar para que sea proporcional al volumen total del segundo espacio de fase para mantener el equilibrio predeterminado de tiempos de retención hidráulica y carga orgánica del sistema de contención física302.
La tercera fase 330 comprende principalmente metanogénesis.
El tercer espacio de fase se monitoriza mediante el sensor de adquisición de datos310para determinar: el pH, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 7,0 a 8,0; la DQO, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 100 mg/L a 400 mg/L; y la conductividad, que está preferiblemente en un intervalo de aproximadamente 700 j S a 1500 j S.
Resultados numéricos de la tercera fase
Se toman muestras de fluido de trabajo327de la tercera fase330desde el sistema de contención física302y se analizan los microbios contenidos en la muestra de fluido de trabajo327de la tercera fase330utilizando pirosecuenciación. A partir de la pirosecuenciación, se identifican los microbios de la tercera fase330a partir de secuencias de fragmentos génicos de ARNr 16s amplificados mediante PCR, lo que confirma la eficacia del sistema de contención física302en la tercera fase330. Las muestras de los resultados del análisis de la muestra de fluido de trabajo327de la tercera fase330se enumeran en la Tabla 5 a continuación.
Los procesos de la tercera fase330oxidan elementos reducidos mediante procesos microbianos en la primera fase328. La metanotrofia y la nitrificación dominan la tercera fase330. Los metanótrofos oxidan metano a dióxido de carbono, generando de ese modo trifosfato de adenosina (ATP). Los nitrificantes oxidan amonio a nitrito y nitrato mediante una forma de quimiolitotrofía. Estos dos grupos de microbios requieren oxígeno. Los nitrificantes crecen lentamente y requieren el establecimiento de una comunidad madura para oxidar completamente el amonio a nitrato. Los metanótrofos crecen rápidamente y eliminan el metano disponible, reduciendo de ese modo la cantidad de metano producido.
El desecho gaseoso se gestiona como parte del control del sistema306.El desecho gaseoso, en forma de sulfuro de hidrógeno, se ventila a través terminales conectados a cada recipiente de la segunda fase y conecta además con un sistema de recogida de gases. El sistema de recogida de gases comprende un lavador de gases que neutraliza los gases de desecho antes de la ventilación y eliminación del tercer espacio de fase.
La temperatura del segundo espacio de fase puede variar de 29 °C a 39 °C, pero la varianza entre fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física302y a través del mismo. La temperatura se puede monitorizar mediante un abanico de métodos, desde la inserción y lectura manual de sondas simples hasta la monitorización continua mediante el sensor de adquisición de datos310. La temperatura del tercer espacio de fase también se puede ajustar mediante la entrada manual de datos o mediante el control del sistema306. La temperatura se controla mediante un tubo calefactor de agua caliente sin contacto como se ha descrito anteriormente. Los sistemas de colectores de tuberías pueden conectarse a válvulas mecánicas y controladores como se ha descrito anteriormente.
En esta realización, el tiempo de retención hidráulica para el fluido de trabajo327dentro del tercer espacio de fase está en un intervalo de aproximadamente 1 a 4 días. La relación de velocidades de recirculación está en un intervalo de aproximadamente 25:1 a 35:1.
Tabla de consulta de la tercera fase
En esta realización, el sensor de adquisición de datos310está ubicado en los PBR que constituyen el sistema de contención física302para el tercer espacio de fase o adyacente a los mismos. El sensor de adquisición de datos310envía datos a un controlador de procesos de sistemas SCADA que tiene un procesador320que regula la temperatura, las velocidades de carga, las velocidades de recirculación y las velocidades de alimentación hidráulica con base en entradas de datos sensoriales e intervalos preestablecidos. El conjunto de datos de fase314de la tercera fase330se compara con el perfil de fase318de la tercera fase330. Si la comparación muestra que el conjunto de datos de fase314se ajusta al perfil de fase318, no se realiza ningún cambio de control del sistema. Si el conjunto de datos de fase314no se ajusta al perfil de fase318, se consulta la tabla de consulta323con el fin de determinar la retroalimentación de control326para el sistema de contención física302. La retroalimentación de control326se hace mediante el control del sistema306, que incluye mecanismos tales como válvulas y controladores de motor para alterar las condiciones del sistema de contención física302. La retroalimentación de control326para la tercera fase330se determina mediante la Tabla 6 a continuación.
Tabla 6: Tabla de consulta de la tercera fase
Cuarto espacio de fase
Después del tiempo de retención hidráulica predeterminado en el tercer espacio de fase, se transfiere el fluido de trabajo327desde el tercer espacio de fase a un cuarto espacio de fase. El fluido de trabajo327se transfiere desde el tercer espacio de fase al cuarto espacio de fase a la velocidad de alimentación hidráulica de 3,8 litros (un galón) por minuto, que se puede ajustar para que sea proporcional al volumen total del tercer espacio de fase para mantener el equilibrio predeterminado de tiempos de retención hidráulica y carga orgánica del sistema de contención física302.
La cuarta fase 331 comprende principalmente reversión y estabilización.
El cuarto espacio de fase se monitoriza mediante el sensor de adquisición de datos311para determinar: el pH, que está en un intervalo de aproximadamente 7,6 a 8,3; la DQO, que está en un intervalo de aproximadamente 80 mg/L a 150 mg/L; y la conductividad, que está en un intervalo de aproximadamente 900 |JS a 1200 j S.
Resultados numéricos de la cuarta fase
Se toman muestras de fluido de trabajo327en la cuarta fase331desde el sistema de contención física302y se analizan los microbios contenidos en la muestra de fluido de trabajo327de la cuarta fase331utilizando pirosecuenciación. A partir de la pirosecuenciación, se identifican los microbios de la cuarta fase331a partir de secuencias de fragmentos génicos de ARNr 16s amplificados mediante PCR, lo que confirma la eficacia del sistema de contención física302en la cuarta fase331. Además, se recogen muestras de la biopelícula de la cuarta fase331desde el cuarto espacio de fase y se analizan los microbios en la biopelícula de la cuarta fase331utilizando pirosecuenciación. Una muestra de los resultados del análisis de la cuarta fase331se enumera en la Tabla 7 a continuación.
La circulación de elementos entre microbios fijados a la superficie, o asociados a biopelícula, y microbios suspendidos en fluido de trabajo327domina los procesos de la cuarta fase331, lo que finaliza la estabilización del producto de salida microbiano303. Los ribotipos generados a partir de las muestras recogidas de fluido de trabajo327en la cuarta fase331indican similitud a especies vinculadas a nitrificación, desnitrificación y fermentación. Todos estos grupos presentan números relativamente altos de ribotipos que demuestran similitud con grupos asociados a procesos anaerobios, que incluyen la oxidación anaerobia de amonio (anamox) y la metanogénesis.
El desecho gaseoso se gestiona como parte del control del sistema307. El desecho gaseoso, en forma de sulfuro de hidrógeno, se ventila a través de terminales conectados a cada recipiente del cuarto espacio de fase y conecta además con un sistema de recogida de gases. El sistema de recogida de gases comprende un lavador de gases que neutraliza los gases de desecho antes de la ventilación y eliminación del cuarto espacio de fase.
En esta realización, la temperatura del cuarto espacio de fase puede variar de 29 °C a 39 °C, pero la varianza entre fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física302y a través del mismo.
La temperatura se puede monitorizar mediante un abanico de métodos, desde la inserción y lectura manual de sondas simples hasta la monitorización continua mediante el sensor de adquisición de datos311. La temperatura también se puede ajustar mediante la entrada manual de datos o mediante el control del sistema307. La temperatura se controla mediante un tubo calefactor de agua caliente sin contacto como se ha descrito anteriormente. Los sistemas de colectores de tuberías pueden conectarse a válvulas mecanizadas y controladores como se ha descrito anteriormente.
El tiempo de retención hidráulica de fluido de trabajo327dentro del cuarto espacio de fase está en un intervalo de aproximadamente 1 a 4 días. Después de dicho tiempo, el producto de salida microbiano303producido desde los espacios de fase se envía a través de una salida y se acumula en tanques de almacenamiento, o se envía para el procesamiento opcional adicional, tal como un proceso de pasteurización o concentración. El fluido de trabajo327se transfiere desde el cuarto espacio de fase a la velocidad de alimentación hidráulica de 3,8 litros (un galón) por minuto, que se puede ajustar para que sea proporcional al volumen total del cuarto espacio de fase para mantener el equilibrio predeterminado de tiempos de retención hidráulica y carga orgánica del sistema de contención física302.
Tabla de consulta de la cuarta fase
El conjunto de datos de fase315se adquiere desde el sensor de adquisición de datos311en los PBR de la cuarta fase331o adyacente a los mismos. El conjunto de datos de fase315de la cuarta fase331incluye pH, DQO, conductividad y temperatura. El conjunto de datos de fase315se compara con el perfil de fase319de la cuarta fase331. Si la comparación no revela ninguna diferencia, no se realiza ninguna entrada de datos de control al control del sistema307. Sin embargo, si el conjunto de datos de fase315no se ajusta al perfil de fase319, se consulta la tabla de consulta324para ver los datos de entrada de control correctos para la retroalimentación de control326. El sensor de adquisición de datos311envía datos a un controlador de procesos de sistemas SCADA que tiene un procesador320que regula la temperatura, las velocidades de carga, las velocidades de recirculación y las velocidades de alimentación hidráulica con base en entradas de datos sensoriales e intervalos preestablecidos. La retroalimentación de control326para la cuarta fase331se determina mediante la Tabla 8 a continuación.
Tabla 8: Tabla de consulta de la cuarta fase
Ejemplo 2: Configuración de recipientes discretos
Haciendo referencia a la Figura 5, el sistema de contención física500comprende un reactor de mezcla completa501, un clarificador502conectado al reactor de mezcla completa501y una serie de reactores de lecho empaquetado503, 504, 505, 506, 507y508conectados secuencialmente al clarificador502, todos los cuales forman conjuntamente los cuatro espacios de fase. Opcionalmente, se puede conectar un pasteurizador701al reactor de lecho empaquetado508y se puede conectar un concentrador702al pasteurizador701. El concentrador702produce los productos microbianos finales568, 569y570, y las combinaciones de productos microbianos finales571,572y573.
Los reactores de lecho empaquetado503, 504, 505, 506, 507y508comprenden un conjunto de recipientes independientes en conexión secuencial. Se puede emplear cualquier número de recipientes. Si se utiliza un número mayor de recipientes, se gana mayor control sobre el proceso. Los expertos en la materia apreciarán que son posibles otras realizaciones que excluyen el clarificador502y están dentro del alcance de la presente divulgación.
La materia prima orgánica564entra al reactor de mezcla completa501a la velocidad de carga orgánica574. Los suplementos de nutrientes565entran al reactor de mezcla completa501. El agua de reposición566entra al reactor de mezcla completa501a la velocidad de carga hidráulica576, formando el fluido de trabajo551.
El fluido de trabajo551se recircula dentro del reactor de mezcla completa501a la velocidad de recirculación interna510.
Los reactores de lecho empaquetado503, 504, 505, 506, 507y508recirculan los fluidos de trabajo553, 554, 555, 556, 557y558dentro de cada reactor de lecho empaquetado a las velocidades de recirculación interna511, 512, 513, 514, 515y516, respectivamente.
Los conductos de ventilación de desechos gaseosos518, 519, 520, 521, 522y523conectan con los reactores de lecho empaquetado503, 504, 505, 506, 507y508, respectivamente. Los conductos de ventilación de desechos gaseosos518, 519, 520, 521, 522y523conectan con el conducto de ventilación de desechos gaseosos principal524. El conducto de ventilación de desechos gaseosos principal524conecta con el sistema de control ambiental541que lava los gases nocivos del desecho gaseoso. El conducto de ventilación de desechos gaseosos517conecta con el clarificador502y el conducto de ventilación de desechos gaseosos principal524.
Las salidas de sólidos de desecho526, 527, 528, 529, 530y531conectan con los reactores empaquetados503, 504, 505, 506, 507y508, respectivamente. Las salidas de sólidos de desecho526, 527, 528, 529, 530y531conectan con la salida de sólidos de desecho principal532para recircular los sólidos de desecho desde los reactores de lecho empaquetado503, 504, 505, 506, 507y508y completar el reactor de mezcla completa501. El conector de recirculación525conecta el clarificador502al reactor de mezcla completa501para recircular los sólidos sedimentados. La salida de sólidos de desecho533conecta con el conector de recirculación525para drenar los sólidos de desecho.
Las bombas y tuberías pueden transferir y recircular los fluidos de trabajo551, 552, 553, 554, 555, 556, 557y558. Se pueden emplear otros medios conocidos en la técnica.
El sistema de contención física500puede comprender recipientes no sellados o recipientes sellados.
Además, los recipientes del sistema de contención física500no están cerrados ni separados en su totalidad debido al proceso de equilibrio, estabilidad e integridad a través del sistema de contención física500.Cada recipiente o tubería conectado puede emplear terminales deflectores fijados a puntos de recogida que pueden transportar los fluidos de trabajo551, 552, 553, 554, 555, 556, 557y558en cualquier fase para el análisis o procesamiento en paralelo con un sistema de procesamiento alternativo. La ventilación gaseosa y los sólidos de desecho se pueden descargar mediante válvulas y tuberías. Se pueden emplear otros medios de ventilación gaseosa y descarga de desechos conocidos en la técnica.
El sensor de adquisición de datos550conecta con el reactor de mezcla completa501y el clarificador502, entre el reactor de mezcla completa501y el clarificador502. El sensor de adquisición de datos550conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. El sensor de adquisición de datos534conecta con el clarificador502y el reactor de lecho empaquetado503, entre el clarificador502y el reactor de lecho empaquetado503. El sensor de adquisición de datos534conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. El sensor de adquisición de datos535está conectado al reactor de lecho empaquetado503y al reactor de lecho empaquetado504, entre el reactor de lecho empaquetado503y el reactor de lecho empaquetado504. El sensor de adquisición de datos535conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. El sensor de adquisición de datos536conecta con el reactor de lecho empaquetado504y el reactor de lecho empaquetado505, entre el reactor de lecho empaquetado504y el reactor de lecho empaquetado505. El sensor de adquisición de datos536conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575.El sensor de adquisición de datos537conecta con el reactor de lecho empaquetado505y el reactor de lecho empaquetado506, entre el reactor de lecho empaquetado505y el reactor de lecho empaquetado506. El sensor de adquisición de datos537conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. El sensor de adquisición de datos538conecta con el reactor de lecho empaquetado506y el reactor de lecho empaquetado507, entre el reactor de lecho empaquetado506y el reactor de lecho empaquetado507. El sensor de adquisición de datos538conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. El sensor de adquisición de datos539conecta con el reactor de lecho empaquetado507y el reactor de lecho empaquetado508, entre el reactor de lecho empaquetado507y el reactor de lecho empaquetado508. El sensor de adquisición de datos539conecta además con el controlador de procesos540en la entrada del sensor de adquisición de datos575. Los controles del sistema, tales como bombas, válvulas, calefactores542, 543, 544, 545, 546y547, sistemas de ventilación de gases, temporizadores y salidas de sólidos de desecho están conectados al controlador de procesos540y, junto con los sensores de adquisición de datos550, 534, 535, 536, 537, 538y539, monitorizan los parámetros físicos de los fluidos de trabajo551, 552, 553, 554, 555, 556, 557y558, y ajustan los controles del sistema con el control de retroalimentación563de la misma manera que se ha descrito anteriormente.
Haciendo referencia todavía a la Figura 5, las fases se solapan en los recipientes del sistema de contención física500. Las ubicaciones físicas de cada fase, junto con su respectivo comienzo, pico y finalización, son aproximadas y no se limitan a ningún recipiente físico particular o sección dentro de un recipiente. En esta realización, la primera fase559comienza en el reactor de mezcla completa501, produciéndose el pico aproximadamente en el reactor de mezcla completa501y el clarificador502, y finalizando aproximadamente entre el clarificador502y el reactor de lecho empaquetado503.
La segunda fase560comienza aproximadamente en el reactor de mezcla completa501o el clarificador502, produciéndose el pico de fase aproximadamente en el clarificador502, el reactor de lecho empaquetado503o el reactor de lecho empaquetado504, y finalizando aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado504o el reactor de lecho empaquetado505.
La tercera fase561comienza aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado503o el reactor de lecho empaquetado504, produciéndose el pico aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado504, 505y/o506, y finalizando aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado506y/o507.
La cuarta fase562comienza aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado505o506, produciéndose el pico de fase aproximadamente en el reactor de lecho empaquetado506, 507y/o508, y finalizando en el reactor de lecho empaquetado508.
Ejemplo 3: Sistema que comprende un tubo continuo
Haciendo referencia a la Figura 6, el sistema de contención física600comprende el reactor de mezcla completa601, el clarificador602y una serie de secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608formadas en el tubo609. Se puede emplear cualquier número de secciones de reactor de lecho empaquetado. Opcionalmente, se puede conectar un pasteurizador701a la sección de reactor de lecho empaquetado608y se puede conectar un concentrador702al pasteurizador701. El concentrador702produce los productos finales660, 661y662, y las combinaciones de productos finales663, 664y665.
La materia prima orgánica656entra al reactor de mezcla completa601a la velocidad de carga orgánica666, los suplementos de nutrientes657entran al reactor de mezcla completa601, y el agua de reposición658entra al reactor de mezcla completa601a la velocidad de carga hidráulica659, formando un fluido de trabajo648.
El reactor de mezcla completa601hace circular el fluido de trabajo648a la velocidad de recirculación interna610. Las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608hacen circular los fluidos de trabajo650, 651,652, 653, 654y655a las velocidades de recirculación interna611, 612, 613, 614, 615y616, respectivamente.
Un sistema de recirculación puede comprender una serie de tuberías y colectores que extraen una cantidad predeterminada de los fluidos de trabajo650, 651, 652, 653, 654y655del tubo609, bombean cada uno de los fluidos de trabajo650, 651, 652, 653, 654y655contra la dirección de flujo y, a continuación, reintroducen los fluidos de trabajo650, 651, 652, 653, 654y655al tubo609. La relación de velocidad de recirculación interna a velocidad de alimentación hidráulica para cada sección de reactor de lecho empaquetado es suficiente para mantener cada sección de reactor de lecho empaquetado como un microambiente aislado discreto. La relación de velocidades de recirculación de cada una de las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608está en un intervalo de aproximadamente 25:1 a 35:1; la relación de velocidades de recirculación para cada una de las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608es aproximadamente 30:1.
La temperatura de cada espacio de fase puede variar de 29 °C a 39 °C, pero la varianza entre fases no debe ser mayor de 4 °C para preservar la estabilidad dentro del sistema de contención física600y a través del mismo.
El desecho gaseoso producido en las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608se puede ventilar a través de una membrana permeable al gas conectada a la pared exterior de cada sección de reactor de lecho empaquetado y, a continuación, descargar a través de las tuberías de ventilación618, 619, 620, 621, 622y623conectadas a cada membrana permeable al gas. Las tuberías de ventilación618, 619, 620, 621,622y623están conectadas a la tubería de ventilación principal624. La tubería de ventilación617conecta con el clarificador602y la tubería de ventilación principal624. La tubería de ventilación principal624conecta con el sistema de control ambiental641. Se pueden emplear otros medios conocidos en la técnica.
Las salidas de sólidos de desecho626, 627, 628, 629, 630y631conectan con las secciones de reactor empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608, respectivamente. Las salidas de sólidos de desecho626, 627, 628, 629, 630y631conectan con la salida de sólidos de desecho principal632para recircular los sólidos de desecho procedentes de cada una de las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608al reactor de mezcla completa601. El conector de recirculación625conecta el clarificador602al reactor de mezcla completa601para recircular los sólidos sedimentados. La salida de desechos633conecta con el conector de recirculación625para drenar los sólidos de desecho.
El sensor de adquisición de datos634conecta con el reactor de mezcla completa601y el clarificador602, entre el reactor de mezcla completa601y el clarificador602. El sensor de adquisición de datos634conecta además con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos635conecta con el clarificador 602 y la sección de reactor de lecho empaquetado603, entre el clarificador602y la sección de reactor de lecho empaquetado603del tubo609. El sensor de adquisición de datos635conecta además con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos636conecta con el tubo609entre la sección de reactor de lecho empaquetado603y la sección de reactor de lecho empaquetado604, y con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos637conecta con el tubo609entre la sección de reactor de lecho empaquetado604y la sección de reactor de lecho empaquetado605, y con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos638conecta con el tubo609entre la sección de reactor de lecho empaquetado605y la sección de reactor de lecho empaquetado606, y con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos639conecta con el tubo609entre la sección de reactor de lecho empaquetado606y la sección de reactor de lecho empaquetado607, y con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. El sensor de adquisición de datos640conecta con el tubo609entre la sección de reactor de lecho empaquetado607y la sección de reactor de lecho empaquetado608, y con el controlador de procesos642en la entrada del sensor de adquisición de datos667. Los controles del sistema, tales como bombas, válvulas, calefactores, sistemas de ventilación de gases, temporizadores y salidas de sólidos de desecho conectan con el controlador de procesos642y, junto con los sensores de adquisición de datos634, 635, 636, 637, 638, 639y640, monitorizan los parámetros físicos de los fluidos de trabajo648, 649, 650, 651, 652, 653, 654y655para ajustar los controles del sistema mediante el control de retroalimentación643de la misma manera que se ha descrito anteriormente.
Se pueden fijar terminales deflectores a cada una de las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608, en los puntos de recogida, que pueden transportar los fluidos de trabajo648, 649, 650, 651, 652, 653, 654, y655en cualquier fase para el análisis o procesamiento en paralelo con un sistema de procesamiento alternativo.
En esta realización, las cuatro fases se solapan en el reactor de mezcla completa601, el clarificador602y las secciones de reactor de lecho empaquetado603, 604, 605, 606, 607y608. Las ubicaciones físicas de cada fase, junto con sus respectivos comienzo, pico y finalización, son aproximadas y no se limitan a ningún recipiente físico particular o sección dentro de un recipiente.
La primera fase644comienza en el reactor de mezcla completa601, el pico de fase se produce aproximadamente en el reactor de mezcla completa601y el clarificador602, y finaliza aproximadamente entre el clarificador602y la sección de reactor de lecho empaquetado603del tubo609.
La segunda fase645comienza aproximadamente en el reactor de mezcla completa601y/o el clarificador602, el pico de fase se produce aproximadamente en el clarificador602, la sección de reactor de lecho empaquetado603o604, y finaliza aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado604o605.
La tercera fase646comienza aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado603o604, el pico de fase se produce aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado604, 605y/o606, y finaliza aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado606y/o607.
La cuarta fase647de esta realización comienza aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado605o606, produciéndose el pico de fase aproximadamente en la sección de reactor de lecho empaquetado606, 607y/o608, y finaliza en la sección de reactor de lecho empaquetado608.
Ejemplo 4: Procesamiento adicional opcional
Haciendo referencia a las Figuras 5 y 6, los sistemas de contención física500y600pueden incluir etapas de procesamiento adicional opcional. En el pasteurizador701, el producto de salida microbiano se bombea a través de un intercambiador de calor para precalentar el producto de salida microbiano creado en el biorreactor multifásico antes de entrar a un sistema de caldera donde su temperatura se eleva hasta un intervalo de aproximadamente 65 °C a 72 °C y se mantiene en ese intervalo de temperatura durante un mínimo de aproximadamente una hora. Después de ese tiempo, el producto de salida microbiano se enfría bombeándolo de vuelta a través del intercambiador de calor para utilizar eficazmente los desechos y conservar energía.
El producto de salida microbiano también se puede bombear opcionalmente a través de una serie de filtros en el concentrador702. En una realización, el proceso de filtración utiliza filtración por membrana de alta presión para concentrar el producto de salida microbiano procedente del biorreactor en una relación en un intervalo de aproximadamente 8:1 a 2:1. Otras realizaciones pueden utilizar otras relaciones. Esta etapa produce un producto final concentrado y un retorno de agua de proceso purificada703que conecta con el agua de reposición566y658. El agua se retorna a la alimentación hidráulica al comienzo del proceso de producción para reducir el impacto ambiental del proceso del biorreactor multifásico.
El proceso puede incluir etapas adicionales de liofilización o secado por soplado del producto de salida microbiano para crear productos personalizados para abordar necesidades específicas en agronomía. Esto puede incluir la utilización de un polvo humectable u otro medio hidrosoluble para aumentar el volumen de sólidos obtenidos a partir del proceso de secado aplicado al producto.
Ejemplo 5: Producto microbiano final
Cuando se produce el producto de salida microbiano final, se monitorizan los SDT y otros factores, tales como la claridad y color del producto, y se comparan con los límites esperados. Se puede analizar manualmente una alícuota del producto de salida microbiano final para determinar el equilibrio químico y microbiano. Este análisis también se puede realizar mediante elementos de control automatizados del sistema. El sistema de control de procesos computarizado puede proporcionar información en un dispositivo de visualización que indica cuándo está listo el producto para el procesamiento posproducción.
El producto de salida microbiano final puede presentar las características siguientes antes de la etapa de pasteurización y/o concentración: un pH en un intervalo de aproximadamente 7,5 a 8,8; una DQO, menor de aproximadamente 150 mg/L, más en un intervalo de aproximadamente 90 mg/L a 120 mg/L; y una conductividad que está en un intervalo de aproximadamente 900 j S a 1200 j S. El producto de salida microbiano final puede tener un color ámbar claro y ningún olor perceptible.
Ejemplo 6: Comparación de poblaciones microbianas en producto producido mediante un sistema de biorreactores multifásico y un sistema Legacy
Para evaluar la contribución de los microbios en el producto de aditivo de suelo a la respuesta de crecimiento de las plantas, se analizaron las poblaciones de microbios en productos generados desde el sistema Legacy (véase la Figura 7) (“productos Legacy”) y desde el sistema de biorreactores multifásico expuesto anteriormente, en lo sucesivo "productos Pedigo" (véanse las Figuras 5 y 6). Específicamente, se realizaron estudios que comparaban la abundancia microbiana y la diversidad de población microbiana en productos Legacy y productos Pedigo.
I. Abundancia microbiana
La abundancia microbiana se determinó mediante recuentos en placa. La comunidad microbiana total se determinó utilizando análisis de biomasa de ADN extraído de muestras representativas.
A. Métodos
Los recuentos en placa se generaron extendiendo diluciones en serie de producto sobre agar de soja tríptico de concentración un cuarto (Remel, Lenexa, KY). Las placas se incubaron a 30 °C durante una semana antes de contar las colonias con la ayuda de un microscopio de disección.
El producto para análisis molecular se concentró mediante centrifugación (7000x g, 10 min, 4 °C). Para los productos Legacy, 45 mL produjeron un sedimento visible. Para los productos Pedigo, se requirieron volúmenes más grandes, hasta 150 mL, para producir un sedimento. Los sedimentos se transfirieron a microtubos, el ADN de las comunidades se extrajo con el kit FastDNA™ para suelo (Qbiogene Inc., Carlsbad, CA) y el ADN combinado se cuantificó mediante espectrometría. La contribución del ADN bacteriano a este ADN combinado se evaluó mediante PCR cuantitativa con cebadores específicos para regiones conservadas del gen de ARNr 16S bacteriano como se ha descrito anteriormente (Hallinet al.2009 ISME J 3:597f).
B. Resultados y debate
Con base en los recuentos de unidades formadoras de colonias (UFC) sobre medios de laboratorio estándar, el producto Pedigo contiene aproximadamente un orden de magnitud menos de bacterias que el producto Legacy (x 9). Esta diferencia fue muy significativa, como se determinó mediante ANOVA (P < 0,002), y uniforme tanto para el producto “bruto” (producto estabilizado) como para el producto “AF” (calentado y concentrado). En términos de UFC, el producto bruto contenía más microbios que el producto AF. Dado que estos recuentos en placas detectan generalmente menos de 10 % de microbios en comunidades microbianas mixtas, también evaluamos la biomasa microbiana con técnicas moleculares.
El producto producido mediante la plataforma de la serie Pedigo contenía menos microbios, como se evaluó mediante el ADN total y qPCR, que el producido mediante las plataformas Legacy. Las extracciones de ADN produjeron un orden de magnitud menos de ADN combinado a partir del producto Pedigo “bruto” (Tabla 9), donde bruto representa el producto que no se ha calentado y concentrado. Parte de esta diferencia en el ADN combinado puede representar ADN en el material de materia prima, que puede incluir ADN de material vegetal u otras fuentes. Para evaluar la biomasa bacteriana, aplicamos PCR cuantitativa (qPCR). Esta estrategia mide la población bacteriana total y reveló que el producto de los sistemas Legacy contenía 5X más bacterias que el producto de los sistemas Pedigo (Tabla 9). La biomasa bacteriana, como se evaluó mediante qPCR, no cambió con el calentamiento y la concentración.
Las cifras bacterianas determinadas mediante qPCR estaban en el intervalo (107 bacteriasml-1) determinado mediante recuentos en placa. Esto no se esperaba, ya que generalmente solo una fracción de las bacterias de una comunidad microbiana forma colonias en condiciones de laboratorio estándar. Esto sugiere que la qPCR ha infravalorado la comunidad bacteriana. Una explicación para esto es que el par de cebadores seleccionado no amplifica eficazmente todos los microbios en las muestras analizadas en la presente memoria. Asimismo, puede haber variación en la biomasa con el almacenamiento y maduración de los sistemas. No se utilizaron muestras idénticas para el análisis de ADN y UFC.
El producto Pedigo parece contener significativamente menos bacterias que el producto Legacy. Esta diferencia no alteró la eficacia del producto, en términos de respuesta de crecimiento de las plantas.
II. Diversidad de población microbiana
Dado que el producto Pedigo tiene menos biomasa microbiana que el producto Legacy, y los sistemas que contienen poblaciones más grandes generalmente contienen poblaciones más diversas, se comprobó el producto Pedigo para observar que este producto tiene una comunidad de diversidad similar a la del Producto Legacy. Se generaron tres colecciones a partir de lotes representativos generados desde cada sistema. Cada lote se diluyó en serie y se sembró en placas sobre agar de soja tríptico, y todas las colonias sobre una placa que produjeron entre 20 y 30 colonias totales se volvieron a sembrar por estría para el aislamiento. Las cepas aisladas se clasificaron a partir de estas colecciones con base en la composición de éster metílico de ácidos grasos utilizando el Sistema de Identificación Microbiana Sherlock siguiendo el protocolo del fabricante (MIDI, Inc. Newark, DE).
El producto Pedigo contenía una población bacteriana más diversa, como se evaluó mediante el análisis de ácidos grasos de bacterias aisladas a partir de diferentes lotes, que el producto Legacy. De las 106 cepas aisladas en las colecciones, 70 se clasificaron con exactitud mediante el análisis de ácidos grasos (Tabla 10). Las colecciones generadas a partir del producto Pedigo contenían más de 2X el número de cepas aisladas raras y prácticamente 2X el número total de especies que las colecciones generadas desde el sistema Legacy.
Los expertos en la materia apreciarán que se pueden realizar modificaciones a las realizaciones dadas a conocer y estas siguen estando dentro del concepto inventivo. Por lo tanto, la presente divulgación no se limita a las realizaciones específicas dadas a conocer, sino que está destinada a cubrir cambios dentro del alcance de las reivindicaciones.
A lo largo de esta memoria descriptiva se citan diversas referencias.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un método multifásico de procesamiento de material orgánico para obtener producto microbiano en menos de 15 días, que comprende:
(a) una primera fase, en donde se hidroliza dicho material orgánico;
(b) una segunda fase que se solapa con dicha primera fase, en donde dicho material hidrolizado de (a) se somete a acidogénesis y acetogénesis para obtener material que comprende hidrógeno, dióxido de carbono, ácidos orgánicos volátiles y precursores metanogénicos;
(c) una tercera fase que se solapa con dicha segunda fase, en donde dichos precursores metanogénicos en el material de (b) se convierten en metano y el metano se somete posteriormente a metanotrofia, y dicho material de (b) se somete además a nitrificación; y
(d) una cuarta fase que se solapa con dicha tercera fase, en donde dicho material procedente de (c) se somete a estabilización y reversión;
en donde dicho método comprende además proporcionar un fluido de trabajo a cada fase y en donde dicho método comprende opcionalmente además pasteurización y/o concentración;
en donde dicho material orgánico es materia prima orgánica en un intervalo de aproximadamente 16 a aproximadamente 1602 mg de materia prima orgánica por litro (aproximadamente 0,001 a aproximadamente 0,1 libras de materia prima orgánica por pie cúbico) de capacidad de trabajo total del primer espacio de fase, el segundo espacio de fase, el tercer espacio de fase y el cuarto espacio de fase.
2. El método según la reivindicación 1, que comprende además:
(a) recibir un conjunto de perfiles para cada fase;
(b) monitorizar un conjunto de datos físicos de cada fase;
(c) comparar el conjunto de perfiles de cada fase con el conjunto de datos físicos de cada fase:
(d) derivar una respuesta de control a cada fase con base en la comparación de (c);
(e) aplicar la respuesta de control a cada fase.
3. El método según la reivindicación 2, en donde el conjunto de datos físicos monitorizados en la etapa (b) son el nivel de pH, la DQO, la conductividad y/o la temperatura.
4. El método según las reivindicaciones 1-3, en donde dicho fluido de trabajo proporcionado a la primera fase es material orgánico, en donde dicho material orgánico es materia prima, agua y una levadura activa seca.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la materia prima orgánica se alimenta a un reactor de mezcla completa (CMR).
6. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la materia prima orgánica se alimenta al CMR a una velocidad de alimentación orgánica de 16 a 1602 mg de materia orgánica por litro (0,001 a 0,1 libras de materia orgánica por pie cúbico) de capacidad de trabajo total del sistema por día.
7. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el producto microbiano es una enmienda de suelo o un aditivo de suelo.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el producto microbiano se obtiene entre 5-14 días.
ES12839335T 2011-10-13 2012-10-12 Método de producción de producto microbiano Active ES2976908T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161627633P 2011-10-13 2011-10-13
US201161581679P 2011-12-30 2011-12-30
PCT/US2012/060010 WO2013056084A2 (en) 2011-10-13 2012-10-12 Balanced system and method for production of microbial output

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2976908T3 true ES2976908T3 (es) 2024-08-12

Family

ID=48082757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12839335T Active ES2976908T3 (es) 2011-10-13 2012-10-12 Método de producción de producto microbiano

Country Status (16)

Country Link
US (4) US11999940B2 (es)
EP (1) EP2766489B1 (es)
JP (1) JP5944513B2 (es)
AR (1) AR088332A1 (es)
AU (1) AU2012322016B2 (es)
BR (1) BR112014008931B1 (es)
CA (2) CA2851282C (es)
ES (1) ES2976908T3 (es)
HU (1) HUE066545T2 (es)
IN (1) IN2014MN00874A (es)
LT (1) LT2766489T (es)
MX (1) MX354929B (es)
PL (1) PL2766489T3 (es)
PT (1) PT2766489T (es)
WO (1) WO2013056084A2 (es)
ZA (1) ZA201402935B (es)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX354929B (es) 2011-10-13 2018-03-16 Tenfold Tech Llc Sistema y método balanceados para la elaboración de productos microbianos.
WO2013059214A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-25 Auburn University Method of reducing nitrous oxide emissions from a plant growth substrate
PL406705A1 (pl) * 2013-12-24 2015-07-06 Sygma Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sposób i układ do przetwarzania substancji organicznych w procesie fermentacji beztlenowej
WO2016105313A2 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Heksagon Muhendislik Ve Tasarim Anonim Sirketi A compost mixing system and method
WO2017044953A1 (en) 2015-09-10 2017-03-16 Locus Solutions, Llc Enhanced microbial production of biosurfactants and other products, and uses thereof
WO2018049182A2 (en) 2016-09-08 2018-03-15 Locus Solutions, Llc Distributed systems for the efficient production and use of microbe-based compositions
EA201991199A1 (ru) 2016-11-16 2019-11-29 Материалы и способы борьбы с нематодами
CA3046621A1 (en) 2016-12-11 2018-06-14 Locus Oil Ip Company, Llc Microbial products and their use in bioremediation and to remove paraffin and other contaminating substances from oil and gas production and processing equipment
BR112019015100B1 (pt) 2017-02-07 2022-11-29 Locus Oil Ip Company, Llc Método para reduzir a viscosidade do óleo e método para a recuperação de óleo de areias petrolíferas
BR112019016253A2 (pt) 2017-02-09 2020-04-07 Locus Oil Ip Company Llc composições e métodos para redução do sulfeto de hidrogênio e corrosão influenciada por micróbios em óleo bruto, gás natural e em equipamentos associados
MY205271A (en) 2017-03-03 2024-10-10 Locus Oil Ip Company Llc Compositions and methods for microbial enhanced digestion of polymers in fracking wells
WO2018187749A2 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Locus Ip Company, Llc Production and cryopreservation of high concentration inocula
MX2019012097A (es) 2017-04-09 2020-02-12 Locus Ip Co Llc Materiales y métodos para dar mantenimiento a equipos industriales, mecánicos y de restaurantes.
DK3609975T3 (da) 2017-04-09 2024-02-05 Locus Solutions Ipco Llc Mikrobielle produkter og anvendelser deraf til forbedring af genindvinding af olie
CN110769687A (zh) 2017-04-20 2020-02-07 洛克斯Ip有限责任公司 用于加强水产养殖和观赏鱼类饲养的成本有效的组合物和方法
KR20190140063A (ko) 2017-05-07 2019-12-18 로커스 아이피 컴퍼니 엘엘씨 피부 건강을 위한 화장품 조성물 및 이를 사용하는 방법
US11549067B2 (en) 2017-06-12 2023-01-10 Locus Solutions Ipco, Llc Remediation of rag layer and other disposable layers in oil tanks and storage equipment
US10907106B2 (en) 2017-06-21 2021-02-02 Locus Oil Ip Company, Llc Treatment for upgrading heavy crude oil
WO2019023034A2 (en) 2017-07-27 2019-01-31 Locus Agriculture Ip Company, Llc EFFICIENT PRODUCTION OF PICHIA YEASTS AND USE THEREOF TO IMPROVE PLANT AND ANIMAL HEALTH
WO2019089730A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 Locus Ip Company, Llc Matrix fermentation systems and methods for producing microbe-based products
US11666074B2 (en) 2017-12-26 2023-06-06 Locus Solutions Ipco, Llc Organic food preservative compositions
US12187999B2 (en) 2017-12-28 2025-01-07 Locus Solutions Ipco, Llc Reactors and submerged fermentation methods for producing microbe-based products
EP3740564A4 (en) 2018-01-15 2022-01-26 Locus IP Company, LLC LARGE-SCALE UNDERWATER AEROBIC PRODUCTION OF MUSHROOMS
JP2021514004A (ja) 2018-02-26 2021-06-03 ローカス アグリカルチャー アイピー カンパニー エルエルシー 昆虫病原性糸状菌を用いた害虫の防除のための材料と方法
CR20200600A (es) 2018-05-08 2021-06-25 Locus Agriculture Ip Co Llc Productos a base de microbio para mejorar la raíz de la planta y la salud inmune
WO2020112844A1 (en) * 2018-11-27 2020-06-04 Locus Agriculture Ip Company, Llc Yeast-based compositions for enhancing rhizosphere properties and plant health
AU2019387567B2 (en) 2018-11-30 2025-10-02 Chisholm, Robert D Biological degradation of low-rank coals
KR20220000398A (ko) 2019-04-12 2022-01-03 로커스 아이피 컴퍼니 엘엘씨 향상된 탄소 격리 및 가축 생산 온실 가스 배출 감소를 위한 목초지 처리
US11692989B2 (en) 2019-07-11 2023-07-04 Locus Solutions Ipco, Llc Use of soil and other environmental data to recommend customized agronomic programs
CN113184913B (zh) * 2021-05-21 2023-10-20 中钢天源股份有限公司 一种基于MES系统的Mn3O4负荷平衡生产工艺
CN120530187A (zh) * 2022-11-28 2025-08-22 联邦科学与工业研究组织 分子生产系统和方法
WO2024128322A1 (ja) * 2022-12-16 2024-06-20 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Ｐｅｔ原料の製造過程で生じる難分解性廃水の処理方法
US12365869B2 (en) 2023-06-20 2025-07-22 Tenfold Technologies, LLC Systems for production of products to promote nitrogen use efficiency in plants

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4318993A (en) 1974-12-09 1982-03-09 Institute Of Gas Technology Two phase anaerobic digester system
BE885575Q (fr) * 1977-01-07 1981-02-02 Shattock Geoffrey F Traitement des boues par degradation biologique
US4286061A (en) 1978-09-05 1981-08-25 Corning Glass Works Method for continuous culturing of microbes
US4279753A (en) 1979-03-19 1981-07-21 Arco Environmental Company Wastewater treatment system including multiple stages of alternate aerobic-anerobic bioreactors in series
DE3248703A1 (de) * 1982-12-30 1984-07-05 Inprohold Establishment, Vaduz Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen erzeugen von biologischem, humusbildenden duenger
US4696746A (en) 1984-10-30 1987-09-29 Institute Of Gas Technology Two phase anaerobic digestion
US4781836A (en) * 1986-05-16 1988-11-01 Michigan Biotechnology Institute Method for biomethanation
ES2006298A6 (es) 1988-02-03 1989-04-16 Fernandez Ortiz Francisco Proceso de transformacion de materia organica en humus.
DE4000834C2 (de) 1989-02-09 1998-07-02 Eisenmann Kg Maschbau Verfahren und Anlage zur Biomethanisierung von organischen Reststoffen
US5059066A (en) 1990-04-18 1991-10-22 Schindler Peter V System and method for disposal of waste
US5232596A (en) 1991-10-07 1993-08-03 Radian Corporation Bio-slurry reaction system and process for hazardous waste treatment
NL9101917A (nl) 1991-11-18 1993-06-16 Tauw Infra Consult Bv Werkwijze voor het zuiveren van afvalwater, alsmede inrichting te gebruiken bij deze werkwijze.
DE4203742A1 (de) 1992-02-09 1993-08-12 Dyckerhoff & Widmann Ag Reaktor zur biologischen reinigung von schadstoffhaltigem wasser im schlaufenbetrieb
DE4215952C2 (de) 1992-05-14 1994-12-22 Langer Bsa Maschf Anaerobe Aufbereitungsanlage für Abwässer, Fäkalien und Gülle
US5269634A (en) 1992-08-31 1993-12-14 University Of Florida Apparatus and method for sequential batch anaerobic composting of high-solids organic feedstocks
IT1260602B (it) 1993-02-19 1996-04-22 Gimar Tecno Spa Impianto e procedimento per la depurazione biologica di acque reflue
GB9306226D0 (en) 1993-03-25 1993-05-19 Graesser Contractors Ltd Means for continuous digestion of organic matter
GB2276617B (en) 1993-04-01 1997-09-03 Jiti Zhou The multi-functional vertical tubular biological reactor
JP2771755B2 (ja) * 1993-04-09 1998-07-02 東洋エンジニアリング株式会社 発酵槽の自動制御方法
CN2170946Y (zh) 1993-09-29 1994-07-06 信懋实业股份有限公司 有机物废水处理设备
US5500123A (en) 1993-12-28 1996-03-19 Institute Of Gas Technology Two-phase anaerobic digestion of carbonaceous organic materials
US5525229A (en) 1994-09-14 1996-06-11 North Carolina State University Process and apparatus for anaerobic digestion
US5753474A (en) 1995-12-26 1998-05-19 Environmental Energy, Inc. Continuous two stage, dual path anaerobic fermentation of butanol and other organic solvents using two different strains of bacteria
US5733758A (en) 1997-01-10 1998-03-31 Nguyen; Quang A. Tower reactors for bioconversion of lignocellulosic material
EP0878444B1 (en) 1997-05-12 2002-12-11 Luigi Bruso' Bortolozzo Bio-depurator
US6342378B1 (en) 1998-08-07 2002-01-29 The Regents Of The University Of California Biogasification of solid waste with an anaerobic-phased solids-digester system
CA2258254A1 (fr) * 1998-12-23 2000-06-23 Andre Balu Usine de traitement industriel des dechets domestiques et des boues organiques par le recyclage des produits valorisables et par la production acceleree de gaz biologique (le biogaz) et d'un amendement organique (le digestat) generes par la fermentation anaerobie mesophile des matieres organiques
CR6036A (es) 1999-05-28 1999-06-22 Bruso Bortolozzo Luigi Variante al depurador biologico prefabricado
JP2001120292A (ja) * 1999-08-17 2001-05-08 Ajinomoto Co Inc 発酵法によるｌ−アミノ酸の製造法
US6309553B1 (en) 1999-09-28 2001-10-30 Biothane Corporation Phase separator having multiple separation units, upflow reactor apparatus, and methods for phase separation
US6423229B1 (en) 1999-12-14 2002-07-23 Aquasol Envirotech Ltd. Bioreactor systems for biological nutrient removal
CA2292244A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-14 Huazhong Mao Bioreactor systems for biological nutrient removal
US6569332B2 (en) 2000-06-26 2003-05-27 Jack L. Ainsworth Integrated anaerobic digester system
EP1419234B1 (en) * 2001-08-16 2011-03-02 Statoil ASA Method of fermentation
US6811701B2 (en) 2001-10-24 2004-11-02 University Of Florida Research Foundation, Inc. Fixed-film anaerobic digestion of flushed manure
SE521571C2 (sv) 2002-02-07 2003-11-11 Greenfish Ab Integrerat slutet recirkulerande system för rening av spillvatten i vattenbruk.
US6663777B2 (en) 2002-03-12 2003-12-16 Keith A. Schimel Apparatus, system, and process for anaerobic conversion of biomass slurry to energy
US6908555B2 (en) 2002-04-29 2005-06-21 Columbus Water Works Biosolids flow-through thermophilic treatment process
WO2004011377A2 (en) 2002-07-26 2004-02-05 The Regents Of The University Of California Treatment of wastewater by biological and membrane separation technologies
US7144507B2 (en) 2002-12-11 2006-12-05 Paul Baskis Dry cycle anaerobic digester
US6908055B2 (en) 2003-02-27 2005-06-21 Tandberg Data Asa System for extracting magnetic recording tape from a tape cartridge for engagement with a take-up reel
US7083956B2 (en) 2003-07-07 2006-08-01 Gas Technology Institute Method for hydrogen production from organic wastes using a two-phase bioreactor system
US6946073B2 (en) 2003-09-02 2005-09-20 Ch2M Hill, Inc. Method for treating wastewater in a membrane bioreactor to produce a low phosphorus effluent
US7387733B2 (en) 2003-12-11 2008-06-17 Baswood, Llc System and method for processing organic waste material
US7575907B1 (en) 2004-01-08 2009-08-18 John Rudiger Benemann Process for microbial production of hydrogen and methane fuels
US7024796B2 (en) 2004-07-19 2006-04-11 Earthrenew, Inc. Process and apparatus for manufacture of fertilizer products from manure and sewage
JP5028746B2 (ja) * 2005-03-15 2012-09-19 栗田工業株式会社 澱粉製造排水から液肥を製造する方法および装置。
ITBO20050217A1 (it) * 2005-04-08 2006-10-09 Enrico Petazzoni Cattura della co2 da gas esausti e suo uso nella digestione anaerobica di materiale organico
CA2615945C (en) 2005-07-25 2017-11-21 Zenon Technology Partnership Apparatus and method for treating fgd blowdown or similar liquids
FR2889180B1 (fr) 2005-08-01 2008-04-04 Suez Environnement Sa Procede et installation de traitement d'effluents concentres en azote dans un reacteur biologique sequentiel a cycles fractionnes
DE102006006743A1 (de) 2006-02-13 2007-09-20 Brandenburgische Technische Universität Cottbus Verfahren zur energetischen Nutzung von organisch belasteten Abwässern durch Erzeugung von Biogas
US7713413B2 (en) 2006-04-11 2010-05-11 Siemens Water Technologies Corp. Aerated anoxic membrane bioreactor
KR100670081B1 (ko) 2006-05-29 2007-01-17 한국과학기술연구원 음식품 쓰레기 처리 장치 및 방법
US7713417B2 (en) 2007-03-16 2010-05-11 Envirogen Technologies, Inc. Method for wastewater treatment with resource recovery and reduced residual solids generation
US20100193433A1 (en) 2007-05-31 2010-08-05 Tvt Us Corp. Vertical Land-Based Bioreactor
CA2939565C (en) 2007-10-25 2018-05-01 Landmark Ip Holdings, Llc System and method for anaerobic digestion of biomasses
FR2924441A1 (fr) * 2007-12-04 2009-06-05 Yves Lebesgue Procede de bio-traitement de matieres organiques a des fins de production de bio-gaz et de compost
WO2009114752A1 (en) 2008-03-13 2009-09-17 Evolution Energy Production, Inc. Methods and systems for producing biofuels and bioenergy products from xenobiotic compounds
CA2732681A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-04 William C. Stewart Three stage, multiple phase anaerobic digestion system and method
US8110106B2 (en) * 2008-08-11 2012-02-07 Water Solutions, Inc. Anaerobic digester design and operation
US8414808B2 (en) * 2008-10-03 2013-04-09 DVO. Inc. Composite components from anaerobic digested fibrous materials
BRPI0921768A2 (pt) * 2008-11-04 2016-01-05 Clearford Ind Inc unidade de tratamento primária e sistema para maximizar a quantidade de biogás contendo metano coletada a partir do esgoto
KR101092017B1 (ko) 2008-12-08 2011-12-09 주식회사 이지바이오시스템 축산분뇨와 유기성 폐기물을 이용한 연속 고온 단상 혐기 발효시스템
KR100936540B1 (ko) 2009-02-16 2010-01-13 이상범 바이오가스 생산용 아파트형 혐기소화장치
US9593300B2 (en) 2009-03-12 2017-03-14 Prasad S Kodukula Device for fuel and chemical production from biomass-sequestered carbon dioxide and method therefor
KR100948287B1 (ko) 2009-04-09 2010-03-17 주식회사 포스코건설 일체형 2상 혐기소화조 및 이를 구비하는 혐기소화 장치
US20100297740A1 (en) 2009-05-21 2010-11-25 Xiaomei Li Use of Anaerobic Digestion to Destroy Biohazards and to Enhance Biogas Production
WO2011017420A2 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 The University Of North Carolina At Chapel Hill Multi-phase, gas-lift bioreactor for generation of biogas or biofuel from organic material
MX354929B (es) 2011-10-13 2018-03-16 Tenfold Tech Llc Sistema y método balanceados para la elaboración de productos microbianos.

Also Published As

Publication number Publication date
CA3188515A1 (en) 2013-04-18
MX2014004264A (es) 2014-06-04
ZA201402935B (en) 2015-07-29
EP2766489A2 (en) 2014-08-20
BR112014008931B1 (pt) 2021-01-05
BR112014008931A2 (pt) 2017-06-13
WO2013056084A3 (en) 2013-07-11
US20130324406A1 (en) 2013-12-05
US20250263649A1 (en) 2025-08-21
JP5944513B2 (ja) 2016-07-05
LT2766489T (lt) 2024-04-25
US20220340861A1 (en) 2022-10-27
BR112014008931A8 (pt) 2017-06-20
US20240209308A1 (en) 2024-06-27
MX354929B (es) 2018-03-16
AU2012322016A1 (en) 2013-05-16
WO2013056084A2 (en) 2013-04-18
PT2766489T (pt) 2024-04-18
US11692163B2 (en) 2023-07-04
AU2012322016B2 (en) 2014-09-11
CA2851282A1 (en) 2013-04-18
EP2766489A4 (en) 2015-05-06
US11999940B2 (en) 2024-06-04
AR088332A1 (es) 2014-05-28
HUE066545T2 (hu) 2024-08-28
CA2851282C (en) 2023-04-18
JP2014530752A (ja) 2014-11-20
EP2766489B1 (en) 2024-01-03
PL2766489T3 (pl) 2024-05-13
IN2014MN00874A (es) 2015-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2976908T3 (es) Método de producción de producto microbiano
Arif et al. Applications of materials as additives in anaerobic digestion technology
Hülsen et al. White and infrared light continuous photobioreactors for resource recovery from poultry processing wastewater–a comparison
Granada et al. Biogas from slaughterhouse wastewater anaerobic digestion is driven by the archaeal family Methanobacteriaceae and bacterial families Porphyromonadaceae and Tissierellaceae
Molaey et al. Anaerobic digestion of chicken manure: Mitigating process inhibition at high ammonia concentrations by selenium supplementation
Valigore et al. Effects of hydraulic and solids retention times on productivity and settleability of microbial (microalgal-bacterial) biomass grown on primary treated wastewater as a biofuel feedstock
Tsapekos et al. Methane oxidising bacteria to upcycle effluent streams from anaerobic digestion of municipal biowaste
AU2015242254B2 (en) Biogas process with nutrient recovery
EP3555258B1 (en) Membrane bioreactor for biological upgrading of biogas and conversion of co2 to methane
Molaey et al. Long-term influence of trace element deficiency on anaerobic mono-digestion of chicken manure
Casserly et al. Molecular monitoring of microbial diversity in an UASB reactor
CA2732681A1 (en) Three stage, multiple phase anaerobic digestion system and method
WO2012077250A1 (ja) 混合系微細藻類を用いたバイオガス製造、供給方法並びにシステム
KR101425104B1 (ko) 유기성 폐기물의 바이오가스 생성제고를 위한 혐기발효 공정에서 전처리시 치환반응을 이용한 바이오가스 생산 시스템, 생산 방법 및 그로부터 생산된 바이오가스
Marques et al. Co-digestion of Rhodosporidium toruloides biorefinery wastes for biogas production
US10400255B2 (en) Method of converting marine fish waste to biomethane
Ács et al. Improvement of biogas production by biotechnological manipulation of the microbial population
RU162742U1 (ru) Метантенк
BR112021004824A2 (pt) método e aparelho para manter uma comunidade microbiana estável
Anyakorah et al. Molecular Detection of Biogenic Bacteria During Biogas Production Using Domestic Feed Stock.
HK40054919B (en) Maintaining a steady microbial community in a combined anaerobic-aerobic apparatus
HK40054919A (en) Maintaining a steady microbial community in a combined anaerobic-aerobic apparatus
BR112021004824B1 (pt) Método e aparelho para manter uma comunidade microbiana estável