PL 440345 A1 2/13 Innowacyjny pellet z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, o poprawionej wytrzymalosci mechanicznej DZIEDZINA TECHNIKI Przedmiotem wynalazku jest innowacyjny pellet z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, o poprawionej wytrzymalosci mechanicznej. STAN TECHNIKI Biomasa roslinna w stanie nieprzetworzonym charakteryzuje sie stosunkowo mala gestoscia nasypowa, utrudniajaca jej transport, magazynowanie i wykorzystanie w praktyce. Stad zachodzi koniecznosc jej zageszczenia np. w postaci pelletów lub brykietów. Wytwarza sie je z suchej rozdrobnionej biomasy pod duzym cisnieniem w podwyzszonej temperaturze, najczesciej bez dodatku lepiszcza. Podczas aglomeracji wystepujace sily oraz temperatura powoduja zageszczenie w malej objetosci znacznej ilosci surowca. Dzieki temu uzyskuje sie spadek zawartosci wody, zwiekszenie koncentracji masy i energii oraz znacznie podnosi sie komfort dystrybucji i uzytkowania tego biopaliwa. Jakosc pelletów, okreslana na podstawie kilku wlasciwosci fizycznych, takich jak: gestosc nasypowa, wartosc opalowa, wytrzymalosc mechaniczna, zawartosc wilgoci i kalorycznosc, zalezy od jakosci surowca i parametrów ich produkcji. Jednym z najwazniejszych parametrów dotyczacych pelletów jest wytrzymalosc mechaniczna. Wytrzymalosc mechaniczna oznacza zdolnosc zageszczonego biopaliwa do utrzymania sie w stanie nienaruszonym podczas przeprowadzania operacji technologicznych i transportu, dlatego jest jednym z najwazniejszych parametrów jakosciowych, zarówno dla producenta, jak i klienta. W celu uzyskania odpowiedniej wytrzymalosci mechanicznej moze wystepowac koniecznosc zastosowania w procesie produkcji pelletów PL 440345 A1 3/13 substancji wiazacych - tzw. lepiszczy. Zazwyczaj jako lepiszcza stosowane sa substancje pochodzenia organicznego - roslinnego badz zwierzecego, aby ich dodatek nie obnizal w paliwie zawartosci biomasy. Lepiszcza sa dodawane do biomasy w zakresie od 0,5% do 5,0% masowych. W zgloszeniu patentowym P.395378 przedstawiono pellet opalowy, do produkcji którego zastosowano suszone osady sciekowe. W opisie patentowym PL214121 opisano sposób na otrzymanie paliwa w formie pelletu z wykorzystaniem zwierzecej maczki miesno - kostnej oraz pierza, z dodatkiem otrab, slomy, makuchów i srut roslin oleistych i z zastosowaniem tluszczów zwierzecych i roslinnych jako lepiszczy. W opisie patentowym PL215280 przedstawiono metode otrzymywania pelletu opalowego z biomasy, w którym to pellecie jako lepiszcze zastosowano substrat pofermentacyjny powstaly w wyniku procesu biogazowego. Autorzy zgloszenia patentowego P.421069 opisuja metode otrzymywania pelletów z trocin z otrebami zytnimi. W zgloszeniu patentowym P.427593 ujawniono metode otrzymywania paliwa w postaci pelletu, w sklad którego wchodza wióry drzewne, osady sciekowe i sloma traw w róznych stosunkach wagowych. W zgloszeniu patentowym P.380210 ujawniono sposób na wytworzenie pelletów z otrebów z mlynów, slodowni lub gorzelni. W op1s1e patentowym JP2019172766 przedstawiono metode otrzymywania pelletów z biomasy - bambusu, w której to metodzie osady sciekowe wykorzystywane sa jako lepiszcze. Autorzy wynalazku TW201833314 opisali sposób otrzymywania zageszczonego paliwa z resztek jedzenia osadów organicznych polaczonych lepiszczem, które moze byc wybrane sposród jednej lub kombinacji nastepujacych substancji: odpady kuchenne, maka ze slodkich ziemniaków, skrobia kukurydziana, ryz, owsianka. W opisie patentowym EP2865736 opisano paliwo stale otrzymywane z mieszaniny biodegradowalnych odpadów komunalnych / lub PL 440345 A1 4/13 przemyslowych materialów wlóknistych z naturalnych tekstyliów i wlókien, i / lub odpadów przemyslowych produktów celulozowych, fitomasy z hodowli, korzystnie slomy, odpadów z uprawy hydroponicznej, pylu ze zmielenia wszystkich rodzajów zbóz i/ lub suszonych owoców i / lub suszonych kwiatów i / lub suszonych warzyw po uplywie terminu waznosci i/ lub wytloczyn i innych odpadów z produkcji roslinnej i / lub odpadów tytoniowych i/ lub odpadów korka. Opis patentowy KR101539224 ujawnia paliwo stale, w sklad którego wchodzi biomasa oraz organiczny osad z oczyszczalni scieków. W celu poprawy wlasciwosci mechanicznych paliwa zastosowane zostalo spoiwo, które moze byc: scukrzonym roztworem odpadów, koncentratem ekstraktu z wodorostów morskich, roztworem chitozanu, skrobia kukurydziana i ich mieszanina, i jest stosowane w ilosci od 0,1 do 2,0% wagowych w przeliczeniu na calkowita mase mieszanki paliwowej. W zgloszeniu patentowym US20110197501 ujawniono sklad paliwa stalego skladajacego sie z pylu weglowego i biomasy, do produkcji którego stosowano lepiszcze, bedace substancja wybrana sposród: ligniny, emulsji ligniny i asfaltu, skrobi pszennej, lignosulfonianu, oleju talowego, smoly weglowej, poli(alkoholu winylowego), zywicy fenolowej, szlamu papierowego, melasy, wapna, gumy guar, materialu polimerowego i ich mieszaniny. W zgloszeniach patentowych P.436714, P.436716, P.436715 oraz P.436711 ujawniono sklady pelletów skladajacych sie z suchych osadów sciekowych oraz odpowiednio makuchów rzepakowych, slomy, otrab pszennych i siana. Do poprawy wytrzymalosci mechanicznej w/w pelletów stosowano kompozycje dodatków, która zawierala wapno palone oraz lignosulfonian wapnia. Celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, o poprawionej wytrzymalosci mechanicznej, który bedzie charakteryzowal sie wyzsza wytrzymaloscia rzepakowych mechaniczna niz i suchych osadów mechaniczna nie zostala poprawiona. pellet z mieszaniny makuchów sciekowych, którego wytrzymalosc PL 440345 A1 /13 Nieoczekiwanie stwierdzono, ze takie wlasciwosci posiada zgodny z niniejszym wynalazkiem innowacyjny pellet z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, który charakteryzuje sie wyzsza wytrzymaloscia mechaniczna niz pellet którego wytrzymalosci mechanicznej nie poprawiano. ISTOTA WYNALAZKU Innowacyjny pellet z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, o poprawionej wytrzymalosci mechanicznej, charakteryzuje sie tym, ze mieszanina makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych zawierajaca suche osady sciekowe oraz makuchy rzepakowe w stosunku masowym suchych osadów sciekowych do makuchów rzepakowych wynoszacym od 1 : 99 do 1 : 4, zawiera dodatek poprawiajacy wytrzymalosc mechaniczna, którym jest toryfikat lusek slonecznika w ilosci od 0,5 do 2% (m/m), w przeliczeniu na mase pelletu, który to toryfikat otrzymano przeprowadzajac proces w temperaturze 230 °C, w czasie 80 minut, w przeplywie 12 1/h gazu obojetnego. Okazalo sie w trakcie badan, ze uszlachetnienie pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych toryfikatem lusek slonecznika pozwala na poprawe wytrzymalosci mechanicznej pelletu do ponad 15% w stosunku do pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych nie zawierajacego toryfikatu lusek slonecznika. Niniejszy wynalazek przedstawiono w przykladach wykonania od 1 do 14, ilustrujacych sklad, sposób wytwarzania oraz wyniki prób testowych oceny wytrzymalosci mechanicznej innowacyjnego pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych uszlachetnionego toryfikatem lusek slonecznika, nie mozna ich zatem traktowac za ograniczenie istoty wynalazku, poniewaz maja one jedynie ilustracyjny charakter. PRZYKLADY Przyklad 1 PL 440345 A1 6/13 Odwazono 200 g lusek slonecznika o wlasciwosciach z tabeli 1, nastepnie umieszczono je w jednoszyjnej kolbie okraglodennej, do której gaz obojetny byl doprowadzony barbatka w poblize dna kolby, natomiast gorace gazy poprocesowe byly odprowadzane góra do chlodnicy wodnej, w której nastepowalo wykraplanie fazy cieklej, a faza gazowa byla odprowadzana do atmosfery. Proces taryfikacji prowadzono w temperaturze 230 °C, w czasie 80 min, w przeplywie 12 I/h gazu obojetnego. Po zakonczeniu procesu i wystudzeniu otrzymano 59,34 g toryfikatu. Tabela 1. Charakterystyka lusek slonecznika zastosowanych do badan. Parametr Wyglad Zawartosc wilgoci calkowitej Wartosc opalowa Zawartosc wegla pierwiastkowego Przyklad 2 - przyklad porównawczy Jednostka % kJ/kg % Wartosc charakterystyczny 12,6 16092 46,0 Odwazono 1485 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2 oraz g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3. Makuchy rzepakowe i suche osady sciekowe wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Tabela 2. Charakterystyka makuchów rzepakowych zastosowanych do badan. Parametr Wyglad Zawartosc tluszczu Zawartosc wlókna Zawartosc bialka Wartosc opalowa Jednostka % % % MJ/kg Wartosc charakterystyczny 7,5 - 15,0 13,0 - 17,0 28,0 - 34,0 17,0 - 25,0 PL 440345 A1 7/13 Ta bel a 3. Charakterystyka suchych osadów sciekowych zastosowanych do badan. Parametr Wyglad Zawartosc wilgoci Zawartosc popiolu Wartosc opalowa Przyklad 3 Jednostka % % MJ/kg Wartosc ciemnoszary proszek 11,0 ,1 12,1 Odwazono 1477,575 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 14,925 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 7,500 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 4 Odwazono 14 70, 15 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 14,85 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 15,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 5 Odwazono 1462,65 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 7,35 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 30,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat PL 440345 A1 8/13 wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 6 - przyklad porównawczy Odwazono 1350 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2 oraz 150 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3. Makuchy rzepakowe i suche osady sciekowe wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 7 Odwazono 1343,25 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 149,25 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 7,50 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 8 Odwazono 1336,50 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 148,50 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 15,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 9 Odwazono 1323,00 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 147,00 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 30,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. PL 440345 A1 9/13 Przyklad 10 - przyklad porównawczy Odwazono 1200 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2 oraz 350 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3. Makuchy rzepakowe i suche osady sciekowe wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 11 Odwazono 1194,00 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 298,50 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 7,50 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 12 Odwazono 1188,00 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 297,00 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 15,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 13 Odwazono 1176,00 g makuchów rzepakowych o wlasciwosciach z tabeli 2, 294,00 g suchych osadów sciekowych o wlasciwosciach z tabeli 3, 30,00 g toryfikatu otrzymanego w przykladzie 1. Wszystkie komponenty i toryfikat wymieszano, a nastepnie poddano je granulacji w urzadzeniu pelletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Przyklad 14 PL 440345 A1 /13 Wykonano badania wytrzymalosci mechanicznej produktów z przykladów od 2 do 13. Badania wykonano wg PN-EN ISO 17831-1:2016-02 (Biopaliwa stale - Oznaczanie wytrzymalosci mechanicznej peletów i brykietów - Czesc 1: Pelety) w aparacie „PELTEST" wyprodukowanym przez firme TESTCHEM. SBadanie polegalo na umieszczeniu okolo 500 g, testowanych pelletów przesianych na sicie o oczku 3, 15 mm w obracajacym sie z predkoscia 50 rpm stalowym prostopadloscianie, po 10 minutach ponownym oddzieleniu na tym samym sicie pokruszonych pelletów i zwazeniu pozostalosci na sicie. Do wyliczenia wytrzymalosci badanej próbki pelletów wykorzystuje sie ponizsze równanie. DU=(mA/mE ) • 100 gdzie: DU - wytrzymalosc mechaniczna, % mA - masa próbki po tescie, g mE - masa próbki przed testem, g Uzyskane wyniki badan wytrzymalosci mechanicznej zamieszczono w tabeli 4. Tabela 4. Wytrzymalosc mechaniczna wg PN-EN ISO 17831-1:2016-02 Badana próbka Produkt z przykladu 2 (przyklad porównawczy) Produkt z przykladu 3 Produkt z przykladu 4 Produkt z przykladu 5 Produkt z przykladu 6 (przyklad porównawczy) Produkt z przykladu 7 Produkt z przykladu 8 Produkt z przykladu 9 Produkt z przykladu 10 (przyklad porównawczy) Produkt z przykladu 11 Produkt z przykladu 12 Produkt z przykladu 13 Wytrzymalosc mechaniczna [%] 72,05 79,36 80,87 80,18 71,67 78,55 78,99 75,73 76,91 88,13 88,76 81,73 PL 440345 A1 11/13 W powyzszych przykladach zaprezentowano sklad innowacyjnego pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych o poprawionej wytrzymalosci wedlug wynalazku wykazano skutecznosc poprawy jego wytrzymalosci mechanicznej w próbach testowych Sudowadniajac jego przemyslowa stosowalnosc. Wyniki testów wytrzymalosci mechanicznej innowacyjnego pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych o poprawionej wytrzymalosci wedlug wynalazku porównano z wynikami testów pelletu z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów 10sciekowych nie zawierajacego toryfikatu. PL 440345 A1 12/13 Zastrzezenie patentowe Innowacyjny pellet z mieszaniny makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych, o poprawionej wytrzymalosci mechanicznej, znamienny tym, ze mieszanina makuchów rzepakowych i suchych osadów sciekowych zawierajaca suche osady sciekowe oraz makuchy rzepakowe w stosunku masowym osadów sciekowych do makuchów rzepakowych wynoszacym od 1 : 99 do 1 : 4, zawiera dodatek poprawiajacy wytrzymalosc mechaniczna, którym jest toryfikat lusek slonecznika w ilosci od 0,5 do 2% (m/m), w przeliczeniu na mase pelletu, który to toryfikat otrzymano przeprowadzajac proces w temperaturze 230 ~C, w czasie 80 minut, w przeplywie 12 1/h gazu obojetnego. PL 440345 A1 13/13 al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 t' I ,. -~. URZAD PATENTO\'VY RZ[CZ' 'PQ3PCLl7EJ ?OLSUU tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI ZGLOSZENIA NR P.440345 Klasyfikacja zgloszenia: C1 0L5/44 (2006.01 ), C1 0L5/46 (2006.01 ), C1 0L9/1 O (2006.01) Poszukiwania prowadzone w klasach: B09B, C1 OL Bazy komputerowe, w których prowadzono poszukiwania: bazy UPRP, Epoquenet, Espacenet, Google Kategoria dokumentu Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie do zastrz. y y y PL421451 A 1 (LYBRA S.R.O.) 2017-11-20, CALY DOKUMENT PL427593 A1 (EXPETO SP. Z O. O., SP. K.) 2020-05-04, CALY DOKUMENT, CYT. W ZGLOSZENIU WO2012106801 A1 (UNIV KINGSTON; DUNCAN ANDREW W; POLLARD ANDREW; FELLOUAH M HACHIMI) 2012-08-16, CALY DOKUMENT, W SZCZEGÓLNOSCI STR.1 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A - dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, Zastrz. Zastrz. Zastrz. L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwsze11stwo( -wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwsze11stwa, T- dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwsze11stwa i nieb,dacy w kontlikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniL1; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy IL1b nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y dokument o szczególnym znaczeniL1; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczuny z jednym lub kilkoma tegu typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Monika Dominiak Uwagi do zgloszenia data 15.06.2022r. podpis /-Dokument podpisany elektronicznie-/ Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o wersje zastrzezen patentowych z dnia 10-02-2022 r. PL PL