PL233757B1 - Granulat z odpadow zwierzecych, sposob i produkt utylizacji odpadow zwierzecych - Google Patents

Abstract

Granulat z odpadów zwierzęcych zawiera pierze w ilości od 15 do 70% wagowych i mączkę mięsno-kostną w ilości od 15 do 70% wagowych albo zawiera pierze w ilości od 15 do 70% wagowych i pomiot ptasi w ilości od 15 do 70% wagowych albo zawiera pierze w ilości od 15 do 70% wagowych i mączkę mięsno-kostną w ilości od 15 do 70% wagowych oraz pomiot ptasi w ilości od 15 do 70% wagowych. Przedmiotem wynalazku jest także sposób utylizacji odpadów zwierzęcych i popiół uzyskany tym sposobem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest granulat z odpadów zwierzęcych, sposób utylizacji odpadów zwierzęcych i produkt utylizacji odpadów zwierzęcych w postaci popiołu.

Rozwój przemysłu drobiarskiego na świecie doprowadził do generowania ponad 4 milionów ton odpadowych piór rocznie. Średniej wielkości ferma w Polsce generuje około 7 ton pierza kurzego w ciągu doby. W skali kraju rocznie wytwarzane jest 77000 ton piór, które jako produkt odpadowy przyczyniają się do zanieczyszczenia środowiska. Obecnie zakłady drobiarskie przetwarzają odpadowe pióra na niskoodżywcze pasze dla zwierząt. Stosowane przemysłow e metody przetwarzania tego rodzaju odpadów polegają na hydrolizie, jak opisano w patentach US2702245, CA726659, US4292334, na hydrolizie chemicznej (kwasowa, zasadowa, katalityczna), jak opisano w patencie US4591497, bądź na hydrolizie enzymatycznej, jak opisano w zgłoszeniu patentowym US20100196302. Hydroliza chemiczna wymaga agresywniejszych warunków reakcji (wysoka temperatura i ciśnienie), niesie ze sobą większe zagrożenie dla środowiska, a produkt posiada niską wartość odżywczą, gdyż jest ubogi w istotne aminokwasy. Hydroliza enzymatyczna jest droższa i potrzebuje dłuższego czasu prowadzenia procesu.

Regulacje prawne w niektórych krajach zakazują stosowania odpadowych piór do produkcji paszy i w większości takich przypadków pióra są składowane. Główny problem składowania stanowią odory powstające w wyniku rozkładu substancji zawartych w biomasie, a także gazy cieplarniane takie jak metan i ditlenek węgla. Ponadto nielotne produkty rozkładu mogą przedostawać się wraz z wodą do gleby i powodować zanieczyszczenie wód gruntowych.

Technologia i urządzenia służące do zgazowania odpadowego pierza są jedną z nowszych metod unieszkodliwiania odpadowego pierza, są one opisane w patencie nr PL213092. Wykazano, że dwuetapowy proces z odpowiednio zaprojektowanym spalaniem gazu może obniżyć poziom emisji NOx i CO w trakcie termicznej utylizacji odpadowej biomasy. Pierwszy etap to zgazowanie piór, drugim etapem jest spalanie powstałego gazu syntezowego w komorze spalania w regulowanych warunkach. W patencie EP1776874 przedstawiono zastosowanie odpadowych piór jako białkowego suplementu do pasz. W tym celu surowiec zawierający keratynę poddaje się ogrzewaniu, rozdrabnianiu, sterylizacji oraz suszeniu. Początkowa zawartość wilgoci w materiale mieści się w zakresie 35-95%. Surowiec jest zagęszczany i ogrzewany w komorze instalacji do rozdrabniania, pracującej pod ciśnieniem od 0,4 do 10 MPa i temperaturze od 60-120°C. Następnie poddawany jest obróbce hydrotermicznej w temperaturze 150-250°C w czasie 5-300 sekund z jednoczesnym rozdrabnianiem oraz ścieraniem. Po tym etapie materiał wyjmuje się w obszar ciśnienia atmosferycznego. Produkt otrzymany po rozdrabnianiu i hydrolizie ma postać cienkiej warstwy o grubości do 20 mm.

Innym sposobem opisanym w patencie PL207603 jest wykorzystanie pierza poubojowego do poprawy jakości gleb w celu ich odkwaszania i nawożenia. W tym celu pióra poubojowe, które zawierają 70-75% wody przechowuje się w reaktorze do momentu osiągnięcia wymaganej ich ilości. Następnie po dodaniu 8-12% tlenku wapnia reaktor jest zamykany i włącza się mieszadło (5-8 obr/min). Proces prowadzony jest co najmniej przez 2 godziny, po czym pióra pozostawia się do ostygnięcia. W celu poprawy właściwości produktu korzystne jest dodanie do reaktora prócz tlenku wapnia również zmielonego węgla brunatnego lub torfu w ilości 8-12% wagowych. Higienizacja piór poprzez unieszkodliwianie mikroorganizmów chorobotwórczych następuje w skutek wykorzystania powstającego ciepła w procesie hydratyzacji tlenku wapnia. Powstająca temperatura 80°C skutecznie niszczy mikroorganizmy z rodzaju Salmonella, Enterobacteriaceae z grupy coli, Clostridium perfringens oraz żywe jaja pasożytów piórojadów i bakterie żołądkowo-jelitowe.

W patentach PL188049 i PL193634 opisane zostały metody wykorzystywania odpadowych piór jako składników nawozów organicznych. W celu otrzymania nawozu organicznego należy zmieszać składniki organiczne pochodzenia zwierzęcego i roślinnego w ilości: mączka kostna 10-60%, mączka mięsno-kostna 10-60%, mączka z pierza 10-25% oraz węgiel brunatny lub suchy torf 20-70%. Mieszaninę wzbogaca się substancją anty grzybową i antypleśniową o handlowej nazwie Myco Curb. Powstały nawóz posiada działanie odkwaszające oraz wzbogaca glebę w materię organiczną. Ponadto dostarcza makro-, mikro- oraz ultraelementy niezbędne do prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin i ludzi.

Mączka mięsno-kostna (MMK) jest produkowana z produktów ubocznych pochodzenia zwierzęcego. Według Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1069/2009 z dnia 21 października 2009 r. w zależności z jakich odpadów wytwarzana jest mączka mięsno-kostna to przynależy

PL 233 757 B1 ona do danej kategorii. MMK kategorii I wytwarzana jest z odpadów wysokiego ryzyka, którą należy utylizować poprzez spalanie w kontrolowanych warunkach. Mączka mięsno-kostna kategorii II uważana jest również za produkty wysokiego ryzyka, ale po wstępnej obróbce w wysokiej temperaturze i ciśnieniu może być stosowana jako surowiec do kompostowania, wytwarzania biogazu i produkcji energii. Z niejadalnych produktów zwierzęcych niskiego ryzyka m.in. skór, sierści, piór, rogów, kopyt, racic, krwi, a także z zwrotów mięsa oraz jego przetworów produkowana jest mączka mięsno-kostna kategorii III, która stosowana jest w celach nawozowych lub paszowych.

Przepisy prawne doprowadziły w konsekwencji do pewnej modyfikacji konwencjonalnych metod unieszkodliwiania i wykorzystania tego typu odpadów, a jednocześnie stworzyły okazję do poszukiwania nowego sposobu ich przetwarzania i utylizacji.

Mączka mięsno-kostna charakteryzuje się różnorodnością w skutek czego jej skład ulega ciągłym zmianom. Odpady posiadają około 40% wilgoci, a na drodze ich obróbki otrzymuje się (w przeliczeniu na suchą masę) 2/3 mączki mięsno-kostnej oraz 1/3 tłuszczu. Jedną z metod zagospodarowania mączki mięsno-kostnej jest opisany w zgłoszeniu patentowym P-399991 sposób wytwarzania kwasu fosforowego na bazie popiołu otrzymanego po spopieleniu mączki mięsno-kostnej. Głównym składnikiem popiołu jest hydroksyapatyt, na który działano gorącym, rozcieńczonym kwasem fosforowym(V), a następnie dodawano kwas siarkowy(VI) w celu strącenia się CaSO4.

Pomiot ptasi jest produktem ubocznym powstającym w trakcie hodowli drobiu. Na pomiot ptaków składają się głównie odchody, ściółka, pasza oraz pióra. Statystycznie zakłada się, że w ciągu doby jedna kura produkuje 170-175 g pomiotu, zawierającego 20-25% suchej masy, co daje w skali roku 62-64 kg odpadu. Skład pomiotu nie jest stały i zależy od wielu czynników m.in. od zastosowanej paszy, ilości wody, wydajności drobiu czy okresu rozwoju. Pomiot ptasi w myśl ustawy z 10 lipca 2007 roku o nawozach i nawożeniu wykorzystywany jest jako nawóz naturalny lub służy jako substytut do wytwarzania nawozów mineralno-organicznych. W wynalazku opisanym w PL197609 do mieszaniny gnojowicy wraz pomiotem kurzym dodawane są odpadowe kwasy nieorganiczne (kwas fosforowy(V), siarkowy(VI), azotowy(V)) zawierające mikroelementy, następnie w zawiesinie rozpuszcza się komponenty pokarmowe zawierające makroelementy.

Niespodziewanie stwierdzono, że możliwe jest otrzymanie granulatu z mieszaniny odpadowego pierza, mączki mięsno-kostnej oraz pomiotu ptasiego o wartości opałowej pozwalającej na zastosowanie go jako źródła energii oraz popiołu po jego spaleniu o kontrolowanej zawartości mikro oraz makroelementów. Opracowana metoda oraz wykorzystanie zarówno granulatu jak i popiołu po jego spaleniu stanowi alternatywną metodę unieszkodliwiania odpadowego pierza, mączki mięsno-kostnej i pomiotu ptasiego.

Granulat z odpadów zwierzęcych według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera pierze w ilości 15 do 70% wag. oraz mączkę mięsno-kostną w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiot ptasi w ilości 15 do 70% wag., przy czym zawartość wilgoci w pierzu wynosi od 45 do 65%, zawartość wilgoci w mączce mięsno-kostnej wynosi od 3 do 8% oraz zawartość wilgoci w pomiocie ptasim wynosi od 10 do 40%.

Korzystnie zawartość popiołu w granulacie wynosi od 100-300 g/kg.

Sposób utylizacji odpadów zwierzęcych według wynalazku charakteryzuje się tym, pierze w ilości 15 do 70% wag. oraz mączkę mięsno-kostną w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiot ptasi w ilości 15 do 70% wag. miesza się, a otrzymaną mieszaninę poddaje się procesowi granulacji, po czym otrzymany granulat spala się w temperaturze od 600 do 1000°C, przy czym stosuje się pierze o zawartości wilgoci od 45 do 65%, mączkę mięsno-kostną o zawartości wilgoci od 3 do 8% oraz pomiot ptasi o zawartości wilgoci od 10 do 40%.

Produkt utylizacji odpadów zwierzęcych w postaci popiołu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że został wytworzony poprzez zmieszanie pierza w ilości 15 do 70% wag. oraz mączki mięsno-kostnej w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiotu ptasiego w ilości 15 do 70% wag., granulację i spalanie tego granulatu w temperaturze od 600 do 1000°C, przy czym jako główną fazę krystalograficzną zawiera fosforan wapnia, a fosfor występuje w ilości od 100 do 200 g/kg, wapń 200-350 g/kg, potas 20-80 g/kg, sód 20-80 g/kg, magnez 10-50 g/kg, żelazo 1-10 g/kg, miedź 0,1-1 g/kg, mangan 0,5-2 g/kg oraz cynk 1-7 g/kg.

Produkt zawiera od 70 do 180 g/kg fosforu rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym.

Produkt zawiera od 70 do 180 g/kg fosforu rozpuszczalnego w kwasie solnym.

Granulat według wynalazku może służyć jako źródło energii cieplnej, a popiół po spaleniu tego granulatu charakteryzuje się składem pozwalającym na wykorzystanie go w celach paszowych lub nawozowych. Granulat charakteryzuje się wartością opałową 11-16 MJ/kg, pozwalającą na wykorzy

PL 233 757 B1 stanie go jako zamiennika tradycyjnie wykorzystywanych paliw. Powstały po spaleniu granulatu popiół stanowi bogate źródło makro oraz mikroelementów.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:

P r z y k ł a d 1

Zmieszano 1 kg piór (55% wilgoci), 1 kg mączki mięsno-kostnej (5% wilgoci) oraz 1 kg pomiotu kurzego (25% wilgoci). Otrzymaną mieszaninę po ddano procesowi granulacji. Otrzymano granulat o wartości opałowej 14 MJ/kg. W wyniku spalenia granulatu w temperaturze 900°C pozostało 0,57 kg popiołu, którego głównymi fazami krystalograficznymi był hydroksyapatyt i tlenek wapnia. Popiół zawierał 14,5% P (11,1% P rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym i 13,4% P rozpuszczalnego w kwasie solnym), 27,6% Ca, 4,9% K, 4,2% Na, 2,4% Mg, 0,49% Fe, 0,29% Zn, 0,14% Mn, 0,03% Cu.

P r z y k ł a d 2

Zmieszano 2 kg piór (53% wilgoci), 0,5 kg mączki mięsno-kostnej (4% wilgoci) oraz 0,5 kg pomiotu kurzego (26% wilgoci). Otrzymaną mieszaninę poddano procesowi granulacji. Otrzymano granulat o wartości opałowej 12,2 MJ/kg. W wyniku spalenia granulatu w temperaturze 800°C pozostało 0,34 kg popiołu, którego głównymi fazami krystalograficznymi był hydroksyapatyt i tlenek magnezu. Popiół zawierał 15% P (11,9% P rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym i 13,4 % P rozpuszczalnego w kwasie solnym), 21,8% Ca, 6,6% K, 6,5% Na, 2,7% Mg, 0,56% Fe, 0,55% Zn, 0,19% Mn, 0,05% Cu.

P r z y k ł a d 3

Zmieszano 2,1 kg piór (53% wilgoci) oraz 0,9 kg mączki mięsno-kostnej (5,5% wilgoci). Otrzymaną mieszaninę poddano procesowi granulacji. Otrzymano granulat o wartości opałowej 12,7 MJ/kg. W wyniku spalenia granulatu w temperaturze 1000°C pozostało 0,36 kg popiołu, którego głównymi fazami krystalograficznymi był CagHPO4(PO4)5OH. Popiół zawierał 17,4% P (12,2% P rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym i 15,4% P rozpuszczalnego w kwasie solnym), 21,2% Ca, 5,5% K, 7,1% Na, 2,5% Mg, 0,6% Fe, 0,55% Zn, 0,18% Mn, 0,03% Cu.

P r z y k ł a d 4

Zmieszano 2,25 kg piór (53,5% wilgoci) oraz 0,75 kg pomiotu kurzego (24% wilgoci). Otrzymaną mieszaninę poddano procesowi granulacji. Otrzymano granulat o wartości opałowej 12,3 MJ/kg. W wyniku spalenia granulatu w temperaturze 750°C pozostało 0,23 kg popiołu, którego głównymi fazami krystalograficznymi był hydroksyapatyt, tlenek magnezu oraz KNaCa 2(PO4)2. Popiół zawierał 15,6% P (11,2% P rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym i 12,6% P rozpuszczalnego w kwasie solnym), 16,6% Ca, 7,4% K, 7,5% Na, 3,1% Mg, 0,6% Fe, 0,57% Zn, 0,23% Mn, 0,05% Cu.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (6)

1. Granulat z odpadów zwierzęcych, znamienny tym, że zawiera pierze w ilości 15 do 70% wag. oraz mączkę mięsno-kostną w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiot ptasi w ilości 15 do 70% wag., przy czym zawartość wilgoci w pierzu wynosi od 45 do 65%, zawartość wilgoci w mączce mięsno-kostnej wynosi od 3 do 8% oraz zawartość wilgoci w pomiocie ptasim wynosi od 10 do 40%.

2. Granulat według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość popiołu w granulacie wynosi od 100-300 g/kg.

3. Sposób utylizacji odpadów zwierzęcych, znamienny tym, że pierze w ilości 15 do 70% wag. oraz mączkę mięsno-kostną w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiot ptasi w ilości 15 do 70% wag. miesza się, a otrzymaną mieszaninę poddaje się procesowi granulacji, po czym otrzymany granulat spala się w temperaturze od 600 do 1000°C, przy czym stosuje się pierze o zawartości wilgoci od 45 do 65%, mączkę mięsno-kostną o zawartości wilgoci od 3 do 8% oraz pomiot ptasi o zawartości wilgoci od 10 do 40%.

4. Produkt utylizacji odpadów zwierzęcych w postaci popiołu, znamienny tym, że został wytworzony poprzez zmieszanie pierza w ilości pierze w ilości 15 do 70% wag. oraz mączki mięsno-kostnej w ilości 15 do 70% wag. i/lub pomiotu ptasiego w ilości 15 do 70% wag., granulację i spalanie tego granulatu w temperaturze od 600 do 1000°C, przy czym jako główną fazę krystalograficzną zawiera fosforan wapnia, a fosfor występuje w ilości od 100 do

PL 233 757 B1 5

200 g/kg, wapń 200-350 g/kg, potas 20-80 g/kg, sód 20-80 g/kg, magnez 10-50 g/kg, żelazo 1-10 g/kg, miedź 0,1-1 g/kg, mangan 0,5-2 g/kg oraz cynk 1-7 g/kg.

5. Produkt według zastrz. 4, znamienny tym, że zawiera od 70 do 180 g/kg fosforu rozpuszczalnego w kwasie cytrynowym.

6. Produkt według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że zawiera od 70 do 180 g/kg fosforu rozpuszczalnego w kwasie solnym.