ES2623844T3 - Procedimiento y sistema para el tratamiento de materia de desecho de animales que contienen urea - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de tratamiento de materia de desecho de animales, comprendiendo el procedimiento: a) recoger la materia de desecho de los animales; b) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida; y c) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fracción rica en urea que consiste esencialmente en un líquido que comprende urea y otros componentes solubles en estiércol líquido y una fracción pobre en urea; en el que el procedimiento comprende, además: d) inhibir irreversiblemente la actividad ureasa en dicha fracción rica en urea; y en el que dicha inhibición en la etapa b) comprende inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separación de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en dicha fracción rica en urea y dicha fracción pobre en urea y en el que la inhibición reversible comprende tratar dicha materia de desecho recogida, dicha fracción rica en urea o ambas por un procedimiento que comprende: disminuir y/o aumentar el pH; tamponar el pH; disminuir y/o aumentar la temperatura; disminuir y/o aumentar la presión; disminuir y/o aumentar la fuerza iónica, o una combinación de los mismos.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento y sistema para el tratamiento de materia de desecho de animales que contienen urea
1. Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un procedimiento y sistema para tratar materia de desecho de animales, en particular de animales de granja; a un producto combustible de biogas pobre en urea; a un producto de materia de desecho animal rico en urea; y a sus usos, en particular en un procedimiento para controlar el contenido de nitrogeno en estiercol, en un procedimiento para reducir el amoniaco gaseoso en establos, en un establo para animales de granja, en un sistema de reactor de biogas para producir biogas, en un procedimiento de production de urea a partir de materia de desecho, en un procedimiento de produccion de urea-formaldehldo, y en un procedimiento para producir combustible de biogas a partir de materia de desecho.
2. Antecedentes de la tecnica
La utilization comercial del ganado en la produccion de carne de, por ejemplo, cerdo, vaca u oveja produce grandes cantidades de materia de desecho animal que debe ser eliminada.
Los procedimientos actuales de elimination de materia de desecho animal incluyen el reciclado de la misma a traves del sistema agricola, por ejemplo, por almacenamiento y dispersion de la materia de desecho animal tal como estiercol animal en la tierra, opcionalmente extendiendolo sobre la tierra despues de su tratamiento para eliminar los nutrientes contaminantes en exceso que no pueden ser absorbidos por el suelo. Sin embargo, aunque tales procedimientos de tratamiento proporcionan materia de desecho desechable mejorado, que tiene cantidades reducidas de nutrientes tales como fosforo, compuestos que contienen nitrogeno y que acumulan minerales tales como cobre, la materia de desecho tratada se dispersa todavla en la tierra. Por lo tanto, la falta de terrenos con capacidad adecuada y los riesgos de exceso de fertilization o exceso de estiercol que dan como resultado una contamination no deseada ponen un llmite superior a la cantidad de materia de desecho animal tratada que se puede eliminar de esta manera. Ademas, los nutrientes y minerales eliminados en el tratamiento de la materia de desecho tendrlan que ser eliminados.
En consecuencia, existe la necesidad de un procedimiento y aparato para eliminar materia de desecho animal que no dependen o no dependan totalmente de la eliminacion a traves del sistema agricola.
Divulgaciones de la tecnica anterior
El documento US 3 388 989 desvela una composition de fertilizante que comprende urea, un inhibidor de ureasa y un aglutinante hidrocarbonado; siendo dicho inhibidor de ureasa un metal pesado soluble que tiene un peso atomico mayor que 50, preferentemente seleccionado del grupo que consiste en cobre, molibdeno, cobalto, zinc, manganeso, plata, plomo y mercurio en forma de sulfatos, cloruros, cloratos, nitratos y acetatos solubles en agua o parcialmente solubles en agua; una sal de boro soluble, preferentemente borato sodico o potasico; o una sal de metal de fluor, preferentemente fluoruro de sodio y potasio; o formaldehldo. Especlficamente, los ejemplos desvelados de inhibidores de ureasa son sulfato de cobre, acetato de plomo y formaldehldo. Debe observarse que, de acuerdo con esta tecnica anterior, el formaldehldo reacciona con el producto de hidrolisis amoniaco, por lo cual el resultado de la actividad ureasa se reduce, pero la actividad catalltica de la ureasa no se inhibe como tal. Esta definition previa de formaldehldo no esta clasificada dentro la definicion de un inhibidor de ureasa segun la presente invencion.
El documento US 3 565 599 desvela un fertilizante que contiene nitrogeno que tiene una evaporation reducida de amoniaco, comprendiendo el fertilizante urea, un inhibidor de ureasa y una sustancia hidrofoba; dicho inhibidor de ureasa preferentemente comprende un compuesto que contiene boro tal como boratos, acido borico; otros inhibidores de ureasa incluyen metales pesados tales como iones de cobre, cobalto, plata, mercurio, manganeso, zinc, cadmio, nlquel y plomo; fluoruros, halogenos y cianuros tales como fluoruro de sodio, yoduro sodico, bromuro sodico y cianuro sodico; acido sulfurico y quinonas, aldehldos tales como formaldehldo, derivados de urea tales como formas de metil-, etil- y tiourea, alquilo y carbamatos tales como ditiocarbamatos de dialquilo, acidos organicos e inorganicos, biocidas tales como compuestos de fenol, compuestos de piridina y otros.
El documento US 3 743 496 desvela un procedimiento para tratar heces veterinarias de animales y aves, opcionalmente en presencia de desechos y los animales, para la eliminacion de amoniaco y otros olores y supresion de contenido bacteriano, comprendiendo el procedimiento la combination de heces y formaldehldo, desprendiendo dicha combinacion formaldehldo gaseoso que reacciona con gases de amoniaco liberados por dichas heces formando un fertilizante de nitrogeno de liberation lenta.
El documento US 3 826 638 desvela un procedimiento para preparar fertilizante a partir de estiercol, comprendiendo el procedimiento mezclar estiercol humedo, amina polialcalina y un aldehldo y secar para prolongar la duration del nitrogeno potencialmente disponible, preferentemente la polialcalina es polietilenimina o polietilenpoliamina y el aldehldo es formaldehldo.
El documento GB 1 483 150 desvela un procedimiento para tratar productos de residuos humanos y animales en
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forma de suspension para producir un producto semisolido, comprendiendo el procedimiento un aidehldo y una sustancia nitrogenada capaz de complejarse con dicho aidehldo y ajustar el pH a menos de 4, preferentemente se usan formaldehldo y urea, obteniendose as! un fertilizante de liberation controlada que es esteril e inodoro.
El documento DE 101 54 165 desvela un procedimiento para el tratamiento de estiercol que puede comprender un inhibidor de ureasa, dicho procedimiento se lleva a cabo mediante la elimination de solidos grandes bajo recuperation de un filtrado, se anade un floculante al filtrado y la mezcla resultante se separa en un lodo de sedimentation y un llquido, dicho lodo de sedimentation se procesa posteriormente en una torta solida. En el procedimiento, el pH del filtrado se puede ajustar entre 5 y 7,5.
El documento GB 1 567 773 desvela un procedimiento para tratar residuos animales que surgen en la crla de animales en un recinto para obtener productos utiles a la tierra o en piensos para animales, comprendiendo el procedimiento la puesta en contacto de los residuos con cal para formar una suspension alcalina durante un tiempo suficiente para proporcionar una suspension esteril (es decir, para matar patogenos), el producto esteril debe colocarse sobre un campo, es decir, materia de desecho total tratada y cal.
El documento DD 227949 desvela un procedimiento para tratar el estiercol para fabricar estiercol llquido pulverizable que se use en plantas de energla de combustibles fosiles, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de alcalinizar el estiercol y eliminar los solidos para proporcionar un estiercol llquido elaborado. En el procedimiento, el valor del pH del estiercol se ajusta a > 9.
El documento SK 14596 desvela un procedimiento para producir metilen-urea haciendo reaccionar metanal con urea en dos etapas de reaction, la primera etapa de la production es hacer reaccionar metanol y urea en presencia de agua para formar una solution intermedia, en la que el pH de la solution se ajusta de 4 a 12,5 en algun momento antes, durante o inmediatamente despues de la reaccion. En la segunda etapa de la produccion de metilen-urea, la solucion intermedia se mezcla con una sustancia labil acida, para catalizar una reaccion de condensation, dicha mezcla de reaccion se calienta a una temperatura por encima de 40 °C para vaporizar la fase llquida de la mezcla de reaccion. El producto de reaccion se alsla de la mezcla de reaccion en estado solido o ligeramente plastico.
3. Divulaacion de la invencion
En un aspecto, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un procedimiento mejorado para eliminar materia de desecho de animales, en particular de animales de granja.
En otro aspecto, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un procedimiento mejorado para retener el nitrogeno en materia de desecho de animales.
En un aspecto adicional, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un procedimiento mejorado para reducir o evitar la perdida de amoniaco a partir de materia de desecho de animales.
En un aspecto aun adicional, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un uso alternativo de la materia de desecho animal que la eliminacion agricola.
En un aspecto aun adicional, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un procedimiento mejorado para producir combustible de biogas a partir de materia de desecho de animales.
En un aspecto aun adicional, el objeto de la presente invencion es tratar de proporcionar un procedimiento mejorado para producir urea a partir de materia de desecho de animales.
Otros objetos aparecen en cualquier otra parte de la description.
Solucion
Procedimiento
En un aspecto, estos objetivos se cumplen de acuerdo con la invencion proporcionando un procedimiento de tratamiento de materia de desecho de animales, comprendiendo el procedimiento:
a) recoger la materia de desecho de los animales;
b) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida; y
c) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraction rica en urea y una fraction pobre en urea;
comprendiendo el procedimiento, ademas: inhibir irreversiblemente la actividad ureasa en dicha fraccion rica en urea; y
en el que dicha inhibition en la etapa b) comprende inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separation de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en dicha fraccion rica en urea y dicha fraccion pobre en urea y en el que la inhibicion reversible comprende tratar dicha
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materia de desecho recogida, dicha fraccion rica en urea o ambas por un procedimiento que comprende: disminuir y/o aumentar el pH; tamponar el pH; disminuir y/o aumentar la temperatura; disminuir y/o aumentar la presion; disminuir y/o aumentar la fuerza ionica, o una combinacion de los mismos.
De este modo se obtiene que la materia de desecho se separa en una fraccion rica en urea que, en una realizacion preferida consiste esencialmente en una fraccion llquida que comprende urea y otros componentes solubles en estiercol llquido, y en una fraccion de pobre en urea que, en una realizacion preferida, consiste esencialmente en una fraccion solida y/o en una fraccion de suspension que comprende heces solidas, para ambas de las cuales se ha inhibido la actividad catalltica ureasa en la hidrolisis de urea. En consecuencia, tanto dicha fraccion rica en urea como dicha fraccion pobre en urea podrlan procesarse adicionalmente sin hidrolisis o solo hidrolisis insignificante de urea en amoniaco y dioxido de carbono, mediante lo cual se asegura que la perdida de urea debida a la hidrolisis sea limitada y que se reduzca la produccion de amoniaco que se considera un olor desagradable.
Ademas, la fraccion rica en urea ureasa-inhibida es un producto de urea de materia de desecho animal particularmente util. Puede usarse como materia prima para producir diversos productos de urea, por ejemplo, plastico de urea-formaldehldo, barbituricos y melamina, etc., y aplicado como forraje para animales, agente de locion para la humedad, agente aglutinante, agente para la nieve y el deshielo, agente para la separacion de acidos grasos, limpieza de gases de humo, recubrimiento de papel, componente aglutinante para conglomerado. Esta es una ventaja particular para el agricultor que puede producir exactamente el numero de ganado que desea sin correr el riesgo de forzar el medio ambiente mediante la eliminacion de la materia de desecho a traves del sistema agricola. Puede eliminar el estiercol llquido en forma de productos utiles, por ejemplo, productos de plastico de urea- formaldehldo, evitando as! abonar en exceso con amoniaco, nitrito y fosfato, y otros componentes del estiercol llquido.
Una ventaja adicional del procedimiento de acuerdo con la invencion es que solo se produce un mlnimo de amoniaco en sistemas de establos debido a la hidrolisis de urea, por lo cual se puede obtener un ambiente interior mejorado en los establos. Este ambiente interior mejorado da como resultado un aumento de la capacidad pulmonar de los animales almacenados, es decir, una condicion de salud mejorada de los animales y, consecuentemente, se puede obtener una crla de ganado mas eficaz. Ademas, puesto que existe una emision minima de amoniaco de los sistemas de establos, se puede reducir o eliminar la contaminacion de la atmosfera con amoniaco y sus problemas ambientales asociados.
Otra ventaja adicional del procedimiento es que la fraccion pobre en urea ureasa-inhibida es un combustible de biogas particularmente util como combustible para la produccion de biogases, por ejemplo, metano. Debido al bajo contenido de urea, que es una fuente importante de amoniaco en los combustibles de biogas, y debido a la inhibicion de la actividad catalltica ureasa en la hidrolisis de urea, el amoniaco en la fraccion pobre en urea esta poco presente o se produce poco o nada. Por consiguiente, no se requieren columnas de destilacion o rectificacion para la separacion requerida de amoniaco en plantas de biogas de la tecnica anterior para plantas de biogas a base de combustibles de la fraccion pobre en urea ureasa-inhibida de materia de desecho de acuerdo con la presente invencion. Ademas, no se requiere la separacion de otros componentes tales como fosfato o puede simplificarse significativamente para tales plantas de biogas, por lo cual se pueden evitar grandes costes del equipo.
Sistema de tratamiento de materia de desecho animal
El procedimiento de la invencion puede tener lugar en un sistema para tratar materia de desecho de animales, comprendiendo el sistema:
g) medios de recogida de materia de desecho, estando adaptados dichos medios de recogida para recoger materia de desecho de los animales;
h) al menos un medio de separacion, estando adaptado dicho medio de separacion para separar dicha materia de desecho recogida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea; y
al menos un medio de suministro de inhibidor de ureasa; estando dicho medio de suministro adaptado para suministrar al menos un inhibidor de ureasa a dicha materia de desecho recogida, a dicha fraccion pobre en urea y/o a dicha fraccion rica en urea;
mediante lo cual se obtiene que pueden conseguirse las ventajas mencionadas para el procedimiento segun la invencion.
Producto de combustible de biogas pobre en urea
El procedimiento de la invencion proporciona un producto de combustible de biogas pobre en urea, comprendiendo el producto una fraccion pobre en urea de materia de desecho de animales en el que la materia de desecho se ha tratado mediante un procedimiento de acuerdo con la invencion o en el que la materia de desecho ha sido tratada en un sistema de tratamiento de materia de desecho mediante el cual se obtiene que la materia de desecho se puede convertir en un producto util para la preparacion de un producto de combustible de biogas pobre en urea respetuoso con el medio ambiente.
Producto de materia de desecho animal rica en urea
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El procedimiento de la invencion proporciona un producto de materia de desecho animal rica en urea, comprendiendo el producto urea producida a partir de una fraccion rica en urea de materia de desecho de animales en el que la materia de desecho se ha tratado mediante un procedimiento de acuerdo con la invencion, o en el que la materia de desecho se ha tratado en un sistema de tratamiento de materia de desecho mediante lo cual se obtiene que la materia de desecho puede convertirse en un material de partida o materia prima util para la produccion de productos qulmicos, tales como urea-formaldehldo.
Control del contenido de nitrogeno de estiercol animal
Los objetos se cumplen proporcionando un procedimiento para controlar el contenido de nitrogeno en estiercol de animales en el que el estiercol es tratado por un procedimiento de acuerdo con la invencion, o en el que el estiercol es tratado en un sistema de tratamiento de materia de desecho mediante lo cual puede ser controlado un componente principal de estiercol.
Reduccion del amoniaco gaseoso en establos
En un aspecto adicional, estos objetos se cumplen proporcionando un procedimiento para reducir el amoniaco gaseoso en establos para animales, comprendiendo el procedimiento el control del contenido de nitrogeno en estiercol de los animales mediante un procedimiento de acuerdo con la invencion mediante el cual se obtiene un ambiente interior con poco o sin amoniaco, sano para los animales.
Establo que comprende un sistema de tratamiento de materia de desecho animal
El procedimiento de la invencion puede operarse proporcionando un establo para animales, comprendiendo el establo un sistema para tratar materia de desecho, mediante lo cual se puede obtener el almacenamiento del ganado incluyendo instalaciones para tratar materia de desecho tal como el estiercol de los animales.
Generalmente, se define un sistema de establo como todas las partes y dispositivos mecanicos utilizados en la crla y almacenamiento del ganado y todas las partes y dispositivos mecanicos utilizados para descargar, almacenar y transportar las heces y el estiercol llquido del ganado.
Sistema de reactor de biogas
El procedimiento de la invencion puede ser operado proporcionando un sistema de reactor de biogas para producir biogas a partir de materia de desecho de animales, comprendiendo el sistema un sistema de tratamiento de materia de desecho mediante el cual un combustible de biogas con un contenido muy bajo en urea, opcionalmente biogas ureasa-inhibido, asegura que el nivel de amoniaco y amonio puede mantenerse suficientemente bajo para que el sistema del reactor de biogas funcione, o para operar de manera suficientemente eficiente sin requerir amoniaco adicional/separacion de amonio. En consecuencia, se puede evitar una unidad de separacion de amoniaco/amonio muy costosa del sistema de reactor de biogas. Tlpicamente, para un sistema de reactor de biogas operado anaerobicamente, el nivel de amoniaco y amonio debe mantenerse por debajo de 0,01 M de amoniaco/amonio total para que la actividad de descomposicion biologica no se vea afectada adversamente. Generalmente, sin embargo, el nivel aceptable de amoniaco/amonio depende de los microorganismos del reactor de biogas (por ejemplo, Methanosarcina, Methanothrix y Methanobacterium) as! como del nivel de nutrientes, por ejemplo, sales (por ejemplo, generalmente con un grado creciente de inhibicion de la descomposicion a lo largo de la serie: calcio, magnesio, sodio, potasio y amonio).
Ademas, una gran cantidad de componentes de sal, por ejemplo, los componentes salinos del estiercol llquido de la materia de desecho animal se eliminan de la fraccion pobre en urea, por lo cual se obtiene que el combustible de biogas no contiene tampoco estos componentes. De este modo, se puede reducir la influencia sobre la descomposicion-inhibicion por las sales de la materia de desecho en el combustible de biogas, y se pueden evitar unidades de separacion adicionales en el sistema de reactor de biogas para estos componentes de sal.
Debe tenerse en cuenta que el sistema de reactor de biogas no necesita tener instalado el sistema de tratamiento de materia de desecho en el sitio del reactor de biogas. El combustible de biogas puede producirse en un sitio separado, por ejemplo, en una granja de cerdos o vacas lejos del reactor de biogas, y luego ser transportado al sistema de reactor de biogas para su descomposicion y su uso final.
Produccion de urea a partir de materia de desecho animal
En una realizacion, estos objetos se cumplen proporcionando un procedimiento para producir urea a partir de materia de desecho de animales, comprendiendo el procedimiento:
a) producir una fraccion rica en urea de la materia de desecho de los animales por un procedimiento que comprende:
i. recoger la materia de desecho de los animales;
ii. inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida de acuerdo con el procedimiento de la invencion; y
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iii. separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea; y
b) separar la urea de dicha fraccion rica en urea;
mediante lo cual la materia de desecho de animales, en particular la materia de desecho que comprende heces y estiercol llquido de animales de granja, puede transformarse en un producto de urea util.
Production de urea-formaldehido
En otra realizacion adicional se proporciona un procedimiento para producir urea-formaldehido, comprendiendo el procedimiento:
a) producir urea a partir de materia de desecho de animales de acuerdo con el procedimiento de la invencion; y
b) hacer reaccionar dicha urea con metanal;
mediante lo cual la materia de desecho de animales, en particular materia de desecho que comprende heces y estiercol llquido de animales de granja, puede convertirse en un producto util de urea-formaldehido.
Este procedimiento de produccion de urea es muy diferente del procedimiento actual. De acuerdo con los procedimientos de la tecnica anterior, la urea, CO(NH2)2, tambien denominada carbamida, se produce sinteticamente en la industria mediante una reaccion entre amoniaco, NH3 y dioxido de carbono, CO2, de acuerdo con la siguiente reaccion:
2NH3 + CO2 -> CO(NH2)2 + H2O (1)
La urea es una sustancia muy importante en el procesamiento de plasticos debido a que es capaz de reaccionar de manera espontanea, rapida y exotermicamente con metanal, HCHO, tambien denominado formaldehldo, y polimeriza con un acido catalltico segun las tres reacciones (2) - (4)
HCHO + CO(NH2)2 -> HOCH2-NH-CO-NH2 (2)
en el que el producto de reaccion es metilolurea que a su vez reacciona con metanal formando dimetilolurea HOCH2-NH-CO-NH2 + HCHO -> HOCH2-NH-CO-NH-CH2OH (3)
que a su vez reacciona - en un exceso de metanal - con una resina termoendurecible denominada urea-formaldehido dimetilolurea -> urea-formaldehido (4)
En la ecuacion de reaccion (4), el producto se denomina urea-formaldehido porque el formaldehldo es la denominacion ordinaria del metanal. Otras denominaciones para urea-formaldehido son resina de carbamida y resina de urea.
Urea-formaldehido se aplica ampliamente en el procesamiento de artlculos de madera como la sustancia que constituye el agente aglutinante, el adhesivo, en tableros de aglomerado y tableros MDF. Se estima que alrededor del 90 % de los adhesivos de madera en el mercado mundial son a base de urea-formaldehido, pero a partir de urea producida sinteticamente.
Esto significa que hoy en dla la urea-formaldehido termoendurecible se produce a base de urea producida sinteticamente. Pero las propiedades qulmicas de la urea no dependen de como se hizo. En consecuencia, la slntesis de urea-formaldehido podrla, en principio, podrla ser igualmente a base de urea producida de forma animal como de urea producida sinteticamente. Esto significa que, en principio, la produccion de urea-formaldehido podrla ser a base del estiercol llquido producido naturalmente en la aplicacion comercial del ganado. La razon de que la urea-formaldehido no sea producto a base de materia de desecho animal hoy en dla es porque la urea se descompone - se hidroliza en dioxido de carbono y amoniaco - cuando entra en contacto con las heces del ganado en los sistemas de establos. Si el agricultor pudiera evitar la descomposicion de la urea en dioxido de carbono y amoniaco en el estiercol/estiercol llquido, serla posible - aplicando unidades de ingenierla qulmica conocidas - recuperar la urea y luego procesarla en urea-formaldehido. Al mismo tiempo, el agricultor tambien podrla convertir el problema ambiental del exceso de maduracion a una nueva area comercial, la produccion de plasticos a base de materia de desecho animal.
En el intento de identificar un procedimiento para la conversion de urea de ganado en urea-formaldehido se tiene que entender por que el estiercol contiene solo los productos de descomposicion - tlpicamente amoniaco - y dependiendo del pH - amonio. Mientras que un fabricante de productos qulmicos considerarla la ecuacion (1) para la produccion de urea, un agricultor considerarla el metabolismo de protelnas en los organismos del ganado. En este metabolismo, las protelnas - de la alimentacion - se convierten en aminoacidos que son absorbidos por el organismo animal a traves de los intestinos. Estos aminoacidos absorbidos participan en varias relaciones bioqulmicas
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esenciales en el organismo, siendo el amoniaco un residuo venenoso. En algunos animales, por ejemplo, en cerdos, pero tambien en seres humanos, este veneno se convierte en urea y glutamina, siendo ambas eliminadas por los rinones. Por ejemplo, en seres humanos se estima que el 60-75 % de la sustancia de urea se elimina por los rinones, el resto se elimina por los intestinos. Sin embargo, en los intestinos, la sustancia de urea entra en contacto con la enzima ureasa que en condiciones alcalinas cataliza la hidrolisis de urea, la hidrolisis de carbamida, definida por
CO(NH2)2 + H2O -> 2NH3 + CO2 (5)
La presencia de esta enzima es causada por la presencia en los intestinos de cultivos de bacterias que comprenden o producen ureasa. Debe tenerse en cuenta que el producto de amoniaco de la hidrolisis es reabsorbido por los intestinos del organismo - en condiciones normales - y as! casi todo el amoniaco es eliminado en forma de urea por los rinones.
A este respecto, el problema es que las heces y el estiercol llquido se mezclan en el sistema de establo; el 30 % en peso de heces secas son bacterias, incluyendo microorganismos que comprenden o producen ureasa tambien, cuyas bacterias dan como resultado hidrolisis de urea de acuerdo con la ecuacion de reaccion (5). Asociada con la ecuacion (5) hay una transicion de fase
NH3(fase llquida) -> NH3(fase gaseosa) (6)
mediante lo cual los establos exhiben vapores de amoniaco fuertes (que huelen) que contaminan adicionalmente la atmosfera - tanto interior como exterior de los establos. En una atmosfera interna deteriorada (ambiente) - en este caso un aumento de la presion parcial de amoniaco, la capacidad pulmonar del ganado se reduce y, en consecuencia, el ganado crecera mas lentamente; por dosis de alimentacion constante las producciones ganaderas se disminuyen aumentando la presion parcial de amoniaco en los establos.
Production de combustible de biogas a partir de materia de desecho animal
En otra realizacion adicional, se proporciona un procedimiento para producir combustible de biogas a partir de materia de desecho animal, comprendiendo el procedimiento:
a) producir una fraccion pobre en urea de la materia de desecho de los animales por un procedimiento que comprende:
i. recoger la materia de desecho de los animales;
ii. inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida de acuerdo con el procedimiento de la invencion; y
iii. separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea; y
b) opcionalmente secar dicha fraccion pobre en urea;
mediante la cual la materia de desecho de animales, en particular la materia de desecho que comprende las heces y el estiercol llquido de animales de granja, puede transformarse en un producto combustible de de biogas util.
Realizaciones preferentes
Recogida de materia de desecho
Generalmente, el procedimiento de la invencion comprende a) recoger la materia de desecho de los animales, mediante lo cual se proporciona la materia de desecho que va a tratarse para su procesamiento.
La recogida de materia de desecho de animales puede llevarse a cabo de cualquier manera adecuada conocida en la tecnica. Preferentemente, la materia de desecho se recoge cuando los animales se concentran en ubicaciones para su cuidado, por ejemplo, para la alimentacion, para beber y/o para producir leche, o cuando se concentran en lugares de transporte o de retencion antes del sacrificio. Otras ubicaciones incluyen ubicaciones en las que las condiciones para producir materia de desecho son buenas, o ubicaciones en las que donde tales condiciones de produccion de materia de desecho podrlan ser reproducidas para estimular a los animales a orinar o defecar.
Preferentemente, la recogida de materia de desecho tiene lugar en establos en los que se almacenan los animales. Sin embargo, la recogida de materia de desecho puede tener lugar tambien al aire libre, por ejemplo, en ubicaciones en las que se almacenan los animales libres para su transporte a los mataderos.
Las instalaciones de recogida de materia de desecho conocidas comprenden establos en los que los animales estan ubicados y cuidados. Debajo de los establos hay basamentos estables colocados en los que se recoge la materia de desecho, por ejemplo, el estiercol llquido, las heces, la basura y otros materiales depositados por los animales. Pisos de establo a traves de los cuales dicha materia de desecho se gula para su recogida y almacenamiento, separan los establos y los basamentos de establo.
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Tratamiento inhibidor de la actividad ureasa
Generalmente, el procedimiento de la invencion comprende (b) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida, por lo que se obtiene que la hidrolisis catalizada por ureasa de urea a amoniaco se inhibe reversible o irreversiblemente y que la perdida de nitrogeno y/o la produccion de amoniaco de la materia de desecho se reduce sustancialmente o se evita. En consecuencia, se puede reducir o evitar el olor desagradable y la condicion no saludable debida al amoniaco en los establos.
Generalmente, se conoce inhibir la actividad catalltica de la ureasa sobre la hidrolisis de urea, ya sea por eliminacion de agua de modo que no se pueda producir hidrolisis, o inhibiendo el sitio activo de ureasa como tal. Los procedimientos conocidos comprenden la adicion de inhibidores como se citan, por ejemplo, en la tecnica anterior referenciada, tal como en el documento US 3 565 599, tratamiento termico e irradiacion con radiacion ionizante. Generalmente, el procedimiento de inhibicion de la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida depende del uso pretendido de la materia de desecho ureasa-inhibida.
Por lo tanto, por ejemplo, para la materia de desecho ureasa-inhibida utilizada en la preparation de un fertilizante que va a utilizarse para eliminar materia de desecho a traves del sistema agricola, la materia de desecho ureasa- inhibida debe ser compatible con los componentes del fertilizante preparado. Ademas, la materia de desecho ureasa-inhibida no debe afectar negativamente al entorno donde se aplica el fertilizante.
Ademas, para la aplicacion de materia de desecho ureasa-inhibida como materia prima en la produccion de productos qulmicos, el inhibidor de la actividad ureasa aplicado debe compatible con los reactivos usados y no interferir ni afectar negativamente ni a la produccion ni al uso previsto de tales productos qulmicos.
En consecuencia, la selection del procedimiento de inhibicion de la actividad ureasa depende generalmente de la aplicacion.
Por consiguiente, dicha inhibicion comprende: inhibicion reversible de la actividad ureasa, inhibicion irreversible de la actividad ureasa y/o una combination de las mismas, por lo que se obtiene que la inhibicion de la ureasa se puede aplicar durante un periodo en el que se aplican condiciones de inhibicion reversible o durante un periodo mas largo en el que se aplican las condiciones de inhibicion irreversible.
Las condiciones de inhibicion reversible incluyen condiciones de pH temporalmente diferente, por ejemplo, tamponamiento alrededor del punto isoelectrico de ureasa alrededor de pH 5,5, temperatura o presion, o presencia de un componente inhibidor reversible. Despues de un periodo de inhibicion reversible, la condicion de inhibicion puede retornarse a su estado anterior de no o sustancialmente ninguna inhibicion de la actividad catalltica ureasa. La inhibicion reversible puede aplicarse tanto a las fracciones ricas en urea como a las pobres en urea.
Las condiciones de inhibicion irreversible incluyen condiciones de inhibicion permanente o esencialmente permanente de la actividad catalltica ureasa. La inhibicion irreversible puede aplicarse tanto a las fracciones ricas en urea como a las pobres en urea.
Tambien, se puede aplicar una combinacion de inhibicion reversible e irreversible de la actividad ureasa, por ejemplo, la fraction rica en urea puede ser irreversiblemente inhibida en la actividad ureasa y la fraction pobre en urea puede reversiblemente en la actividad ureasa, competitivamente por sustratos que compiten por unirse al sitio activo, o no competitivamente por sustratos que se unen a otras partes de la ureasa que el sitio de union activo, para alterar de este modo la confirmation de la ureasa de manera que se produce la inactivation reversible del sitio catalitico. Esto es particularmente ventajoso para las aplicaciones en las que la fraccion pobre en urea no requiere la adicion de un inhibidor irreversible y/o en las que puede evitarse una etapa de separation adicional para eliminar un inhibidor irreversible de la fraccion pobre en urea antes de su procesamiento posterior.
Dicha inhibicion comprende inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separacion de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea, por lo que se obtiene que se obtiene una inhibicion reversible de la actividad ureasa durante un tiempo suficientemente largo para separar la materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea. Entonces, la fraccion rica en urea puede tratarse para inhibir irreversiblemente la actividad catalltica ureasa, mientras que la fraccion pobre en urea no lo necesita. Para muchas aplicaciones de la fraccion pobre en urea, la cantidad de urea y la cantidad de agua para la hidrolisis de urea son tan bajas que solo tiene lugar una hidrolisis insignificante.
Inhibicion reversible de la actividad ureasa
El procedimiento de la invencion comprende b) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida por lo que se obtiene que la hidrolisis de urea no es catalizada por ureasa, mientras se inhiba la actividad ureasa. Durante este periodo de actividad ureasa inhibida, la materia de desecho se puede almacenar o procesar sin hidrolisis catalizada por ureasa de urea, por lo que se puede evitar la perdida de nitrogeno y/o la generation de amoniaco.
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Dicha inhibicion comprende una inhibicion reversible de la actividad ureasa que comprende tratar dicha materia de desecho recogida, dicha fraccion rica en urea, o ambas, mediante un procedimiento que comprende: disminuir y/o aumentar el pH; tamponar el pH; disminuir y/o aumentar la temperatura; disminuir y/o aumentar la presion; disminuir y/o aumentar la fuerza ionica, o una combinacion de los mismos, dicha actividad ureasa se inhibe reversiblemente, por lo que la duracion de la inhibicion de la ureasa puede ser controlada. Esto es particularmente ventajoso para la fase inicial del procesamiento de la materia de desecho recogida en la que el perlodo de inhibicion reversible puede durar un tiempo suficientemente largo para el almacenamiento y la separacion de la materia de desecho tratada en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea, respectivamente, antes de que la actividad ureasa vuelva a un estado activo. Dado que la fraccion pobre en urea es pobre en urea, la conversion de urea es baja cuando regresa la actividad ureasa. En la fraccion rica en urea, sin embargo, la conversion de urea podrla haber sido alta si se permitiera que la actividad ureasa regresara. Sin embargo, esto puede evitarse, preferentemente sometiendo la fraccion rica en urea a otro tratamiento de inhibicion de la actividad ureasa reversible o irreversible (vease a continuacion).
Inhibicion irreversible de la actividad ureasa
El procedimiento comprende la inhibicion irreversible por lo que se obtiene que el perlodo de tiempo de inhibicion de la actividad ureasa se extiende a un perlodo muy largo, preferentemente de manera irreversible, pero en la practica se limita, por ejemplo, por el tiempo de vida del inhibidor. Ademas, se puede controlar el tipo y las cantidades de los componentes que el tratamiento de inhibicion reversible introduce en la materia de desecho.
1. De acuerdo con una realizacion preferente, dicha inhibicion comprende una inhibicion irreversible de la actividad ureasa que comprende tratar dicha materia de desecho recogida, dicha fraccion rica en urea, o ambas, con un inhibidor irreversible, estando seleccionado dicho inhibidor entre el grupo que comprende: compuestos de urea tales como hidroxiurea, selenourea, fenilurea, tiourea; hidroxamatos tales como hidroxamatos de aminoacidos, acetohidroxamato;
benzoatos tales como mercuribenzoato p-sustituido, p-cloromercuribenzoato, p-hidroximercuribenzoato, yodosobenzoato;
sulfonatos tales como p-cloromercuribenceno-sulfonato; imidas tales como N-etilmaleimida; compuestos de fosforo tales como fosforamidato, fosfato; iones monovalentes tales como F-, Na+, y K+;
iones metalicos divalentes tales como Hg2+, Cu2+, Fe2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Mn2+, Cd2+, Ag+, Mg2+ (debil), Ba2+, preferentemente Cu2+, Ag+, o Pb2+, o una combinacion de los mismos en forma de al menos una sal soluble en agua, y/o al menos un ion liberado electroqulmicamente; iones trivalentes tales como As3+; y
al menos un agente complejante de nlquel, preferentemente dimetilglioxima, etilendiamina, EDTA, o una combinacion de los mismos, y
otros compuestos tales como beta-mercaptoetanol, yodo, suramina, fenilsulfinato y furacina, por lo que se obtiene que la hidrolisis de urea no se cataliza por la ureasa inhibida. En consecuencia, la fraccion rica en urea, inhibida irreversiblemente en la actividad ureasa se puede almacenar o procesar sin conversion de urea catalizada por ureasa, por lo que se puede evitar la perdida de nitrogeno y/o la generacion de amoniaco. Esto es particularmente ventajoso para largos periodos de almacenamiento de la fraccion rica en urea antes de someterse a un tratamiento subsiguiente. Otra ventaja es que una vez que se inhibe irreversiblemente la actividad ureasa, la ureasa no puede funcionar para catalizar la hidrolisis de urea en amoniaco.
Inhibicion reversible e irreversible de la actividad ureasa
El procedimiento de la invention comprende:
a) recoger la materia de desecho de los animales; a) inhibir reversiblemente la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida;
b) separar dicha materia de desecho inhibida reversiblemente en la actividad ureasa, en una fraccion rica en urea y en una fraccion pobre en urea; y
c) inhibir irreversiblemente la actividad ureasa en dicha fraccion rica en urea
por lo que se obtiene que la hidrolisis de urea no es catalizada por la ureasa en la fraccion rica en urea, o solo se cataliza por ureasa en una extension limitada, y que la hidrolisis de urea solo es catalizada por ureasa en la fraccion pobre en urea hasta el punto que este presente urea residual, esta presente agua para la hidrolisis, y la ureasa separada ha vuelto a su estado activo. Puesto que la fraccion pobre en urea puede ser secada, la hidrolisis se puede evitar esencialmente.
Separacion en fracciones ricas en urea y pobres en urea
El procedimiento de la invencion comprende c) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea que consiste esencialmente en un llquido que comprende urea y otros componentes solubles en estiercol llquido y una fraccion pobre en urea por lo que se obtiene que la materia de desecho se separa
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en una fraccion rica en urea que contiene una cantidad principal de la cantidad total de urea y una fraccion pobre en urea que contiene poco o nada de urea. En consecuencia, la materia de desecho se separa en una fraccion pobre en urea en la que el contenido de urea es bajo y, por lo tanto, la hidrolisis de urea catalizada por ureasa es baja. En la fraccion rica en urea, sin embargo, el contenido de urea es alto y la hidrolisis de urea catalizadora de ureasa podrla ser alta si no se inhibiera.
En una realization, c) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea que consiste esencialmente en un llquido que comprende urea y otros componentes solubles en estiercol llquido y una fraccion pobre en urea, se logra por sedimentation de solidos por lo que dichos solidos componen la fraccion pobre en urea y la fraccion llquida compone la fraccion rica en urea. La fraccion llquida se elimina por cualquier procedimiento adecuado, por ejemplo, por bombeo de la capa superficial o por decantation. Preferentemente, la sedimentacion se lleva a cabo por centrifugation, con lo que el procedimiento de sedimentacion puede acelerarse y el tiempo para separar la fraccion rica en urea y la fraccion pobre en urea puede controlarse y llevarse a cabo en el tiempo antes del retorno de la actividad ureasa. En particular, se prefiere que la sedimentacion se lleve a cabo de modo que sustancialmente toda la fraccion llquida se haya separado de la fraccion solida, por ejemplo, por aplicacion de calor.
El tiempo de retorno de la actividad ureasa es particularmente importante para la fraccion rica en urea. Se prefiere que el tiempo de inhibition reversible se elija para que sea suficientemente largo para que la fraccion rica en urea sea sometida a otro tratamiento de inhibicion reversible de la ureasa o sometida a una inhibicion irreversible de la ureasa.
Fraccion pobre en urea
En el procedimiento de la invention, dicha inhibicion comprende inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separation de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea por lo que se asegura que la fraccion pobre en urea esta en una forma adecuada para su procesamiento adicional. Una fraccion llquida pobre en urea puede bombearse facilmente a traves de conductos para su posterior tratamiento, por ejemplo, para la preparation de un combustible de biogas para incineradores de biogas. Una fraccion solida pobre en urea puede transportarse facilmente por cintas transportadoras para su posterior tratamiento, por ejemplo, para la preparacion de un fertilizante solido pobre en urea.
Fraccion rica en urea
Generalmente, dicha fraccion rica en urea esta en cualquier forma adecuada para su procesamiento adicional.
En realizaciones preferentes, dicha fraccion rica en urea es un llquido, un solido o una combination de los mismos. Una fraccion llquida rica en urea puede bombearse facilmente a traves de conductos para su posterior tratamiento, por ejemplo, para la preparacion de un producto de urea de materia de desecho animal. Una fraccion solida rica en urea puede transportarse facilmente por cintas transportadoras para su posterior tratamiento, por ejemplo, para la preparacion de melamina o barbituricos, etc. como se menciono anteriormente.
Ademas de tener gran cantidad de urea, la fraccion rica en urea comprende un numero de sustancias caracterlsticas especlficas de animales y de alimentation, cuyas cantidades y cantidades relativas pueden aplicarse como indicadores de origen de la fraccion rica en urea.
En la Tabla 1 se muestran los intervalos tlpicos de sustancias organicas en 500 ml/d de orina de cerdos jovenes que tienen un pH en el intervalo de 4,5 - 8,2 y una masa seca de 50 - 72 g/d.
Tabla 1 - Sustancias organicas en la orina de cerdo
- Sustancias organicas
- Cantidad Unidad
- Urea
- 200 - 1270 mmol/d
- Creatinina
- 0,397 - 0,702 mmol/d
- Guanidina
- 2,0 - 6,4 pmol/d
- Metilguanidina
- 8 - 30 pmol/d
- Acido guanidinoacetico
- 88 - 382 pmol/d
- Acido guanidinosucclnico
- 29,7 - 87,9 pmol/d
- Alanina
- 173 - 507 pmol/d
- Arginina
- 12,7 - 47,7 pmol/d
- Carnosina
- 11,8 - 94,6 pmol/d
- Citrulina
- 4,0 - 29,6 pmol/d
(continuacion)
- Sustancias organicas
- Cantidad Unidad
- Glicina
- 801 - 1999 |jmol/d
- Histidina
- 785 - 1795 |jmol/d
- Isoleucina
- 12,4 - 42,8 jmol/d
- Leucina
- 26,1 - 69,5 jmol/d
- Lisina
- 77 - 907 jmol/d
- Metionina
- 5,1 - 34,7 jmol/d
- Ornitina
- 24,9 - 69,5 jmol/d
- Fenilalanina
- 39,8 - 96,8 jmol/d
- Serina
- 251 - 667 jmol/d
- Treonina
- 127 - 421 jmol/d
- Tirosina
- 64,3 - 203,7 jmol/d
- Valina
- 31,1 - 62,3 jmol/d
- Colina
- 11 - 433 jmol/d
- Carnitina
- 298 - 418 jmol/d
- Etanolamina
- 331 - 567 jmol/d
- O-fosfoetanolamina
- 94 - 156 jmol/d
- Metilamina
- 0,15 - 0,19 jmol/d
- Dimetilamina
- 0,34 - 0,43 jmol/d
- Piperidina
- 55 - 83 jmol/d
- Espermidina
- 14 -20 jmol/d
- Espermina
- 1 - 3 jmol/d
- Putrescina
- 21 - 35 jmol/d
- Acido p-aminobenzoico
- 2,3 - 9,6 jmol/d
- Acido o-aminobenzoico
- 2,3 - 16,3 jmol/d
- p-Tiramina
- 3,6 - 12 jmol/d
- Dopamina
- 1,01 - 2,44 jmol/d
- 3-Metoxitramina
- 0,18 - 1,05 jmol/d
Tabla 2 - Sustancias inorganicas en la orina de cerdo
- Sustancias inorganicas
- Cantidad Unidad
- Cloruro
- 80 - 270 mmol/d
- Fosfato
- 1 - 20 mmol/d
- Pirofosfato
- 2 - 38,9 jmol/d
- Sulfato inorganico S
- 33 - 41 mmol/d
- Ester de acido sulfurico S
- 2,5 - 34,4 mmol/d
- SO42-
- 12 - 42 mmol/d
- Tiocianato
- 0,01 - 0,1 mmol/d
- Cianuro
- 0,08 - 0,23 jmol/d
- Fluoruro
- 47 - 153 jmol/d
- Bromuro
- 20 - 84 jmol/d
- Yoduro
- 0,41 - 3,81 jmol/d
- Boro
- 9 - 90 jmol/d
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(continuacion)
- Sustancias inorganicas
- Cantidad Unidad
- Potasio
- 40 - 100 mmol/d
- Calcio
- 4,54 - 5,94 mmol/d
- Sodio
- 80 - 560 mmol/d
- Magnesio
- 2,5 - 8,3 mmol/d
- Hierro
- 0,22 - 6,3 |jmol/d
- Cobre
- 0,06 - 1,81 |jmol/d
- Zinc
- 2,1 - 18 jmol/d
- Arsenico
- 0,05 - 8,1 jmol/d
Definicion de terminos y expresiones
Dentro del presente contexto, se pretende que el termino “materia de desecho” designe materia descargada por el cuerpo de un animal, en particular de un animal de granja como cerdo, vaca, oveja, etc. En el presente contexto, el termino animal es tambien destinado a incluir a los seres humanos. La materia de desecho comprende excreciones llquidas, por ejemplo, orina secretada por los rinones de los animales. Es rica en productos finales del metabolismo de las protelnas, como la urea, junto con sales y pigmentos. Ademas, incluye excreciones solidas, por ejemplo, heces descargadas del canal alimentario a traves del ano del animal.
Dentro del presente contexto, se pretende que la expresion “inhibicion de la actividad ureasa” designe la accion o el resultado de restringir la actividad o el funcionamiento de la ureasa en catalizar la hidrolisis de urea a dioxido de carbono y amoniaco en un medio acuoso.
La expresion “inhibicion reversible de la actividad ureasa” designa la inhibicion de la actividad ureasa en condiciones de union competitiva al sitio activo de sustancias competidoras o union no competitiva de sustancias a sitios no activos que altera la conformidad de la ureasa y eventualmente inactiva el sitio activo de forma reversible, tanto para los cuales la actividad ureasa es capaz de volver a su estado activo anterior cuando las condiciones se invierten. Por ejemplo, dentro del rango de pH sensible de la actividad ureasa (6 - 8), la disminucion del pH da lugar temporalmente a una disminucion de la actividad ureasa. Sin embargo, devolviendo el pH a su nivel anterior, la actividad ureasa aumenta, aunque no necesariamente a su nivel anterior de actividad.
La expresion “inhibicion irreversible de la actividad ureasa” designa la inhibicion de la actividad ureasa en condiciones que son sustancialmente irreversibles y/o condiciones que no pueden ser invertidas, por ejemplo, si se destruye la naturaleza del grupo funcional en el sitio activo y el mecanismo de la actividad catalltica. Por ejemplo, la descomposicion de la ureasa y el bloqueo selectivo de los centros activos que son responsables del efecto catalltico de la ureasa resultara en una inhibicion sustancialmente irreversible de la actividad ureasa. Tales condiciones irreversibles se pueden obtener por, por ejemplo, union covalente de grupos protectores tales como nlquel (II).
4. Breve descripcion de los dibujos
A continuacion, a modo de ejemplos solamente, la invencion se desvela adicionalmente con una descripcion detallada de realizaciones preferentes. Se hace referencia a los dibujos en los que
la figura 1 muestra un boceto de una realizacion que ilustra un sistema ejemplar para tratar materia de desecho de animales en un establo;
la figura 2 muestra un boceto de una realizacion de un sistema que comprende unidades para tratar y concentrar urea en un llquido rico en urea; y
la figura 3 muestra un boceto de una realizacion de un sistema que comprende unidades para la polimerizacion de urea-formaldehldo a partir de un concentrado de urea.
5. Descripcion detallada de la invencion
La figura 1 muestra un boceto de una realizacion de la presente invencion que ilustra un sistema ejemplar para tratar materia de desecho de animales en un establo. Un primer deposito de almacenamiento 11 de inhibidor de ureasa suministra inhibidor de ureasa a un establo inferior 13 situado debajo de un establo superior 12 para alojar a los animales. El establo inferior esta conectado a un medio de separacion 14 para separar la materia de desecho tratada con inhibidor en una fraccion rica en urea y una fraccion pobre en urea, en este caso una centrlfuga de decantacion.
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La fraccion rica en urea esta conectada a un recipiente de almacenamiento 15.
La materia de desecho animal, en este caso en forma de estiercol y estiercol llquido, se recogen de los animales, en este caso cerdos o vacas, en el establo superior 12 y se transfieren al establo inferior. El establo inferior contiene preferentemente un residuo llquido que comprende inhibidor de ureasa de una recogida anterior, o contiene agua que contiene inhibidor de ureasa. Opcionalmente, la materia de desecho animal del establo superior se descarga en el establo inferior usando agua que contiene inhibidor de ureasa. Dado que la materia de desecho se pone en contacto con un inhibidor de ureasa, la produccion de amoniaco a traves de la hidrolisis de urea catalizada por ureasa se limita por lo que la produccion de amoniaco y, posteriormente, el olor a amoniaco se reducen.
El numero de animales en el establo superior determina la cantidad de estiercol, tanto las heces como la orina, en terminos de volumen por unidad de tiempo suministrada al establo inferior.
La materia de desecho recogida inhibida en la ureasa se somete a una separacion en una fraccion rica en urea y una pobre en urea, respectivamente, en una centrlfuga de decantacion 14.
La fraccion pobre en urea se almacena en un recipiente de almacenamiento separado (no mostrado) para su eliminacion posterior, o se transfiere a un sistema de reactor de biogas para su uso como combustible de biogas de bajo contenido en urea en la produccion de biogas.
La fraccion rica en urea se almacena en un tanque de almacenamiento 15 de fracciones ricas en urea para su posterior eliminacion o transporte posterior a un procesamiento adicional, o se transfiere a un sistema de tratamiento de urea para la produccion de urea. En una realizacion preferente, el tanque de almacenamiento 16 es suministrado por un inhibidor de ureasa de un segundo recipiente 16 de inhibidor de ureasa para inhibition adicional de la actividad catalltica ureasa en la hidrolisis de urea. En una realizacion preferente, el segundo inhibidor de ureasa comprende un inhibidor de ureasa irreversible, por ejemplo, Cu2+. Alternativamente, en el caso en que el inhibidor de la ureasa irreversible comprenda un metal, esto podrla ser suministrado por procedimientos de oxidation electroqulmica.
La figura 2 muestra un boceto de una realizacion de un sistema que comprende unidades para tratar y concentrar urea en un llquido rico en urea adecuado para procesar la fraccion rica en urea a partir de materia de desecho de animales de acuerdo con la invencion.
El procesamiento de la fraccion rica en urea ureasa-inhibida de materia de desecho animal comprende operaciones qulmicas para preparar el producto de urea para su aplicacion.
Generalmente, el procesamiento de fracciones ricas en urea comprende el almacenamiento en un tanque de almacenamiento temporal, por ejemplo, un tanque de almacenamiento separado (no mostrado) en el sitio de procesamiento o, por ejemplo, el tanque de almacenamiento 15 si las unidades de procesamiento no estan situadas en el establo, por lo que puede obtenerse acumulacion de cantidades adecuadas y almacenamiento durante un momento conveniente para un procesamiento economico adicional.
Generalmente, las separaciones comprenden separaciones de basura tales como diversas fibras de celulosa, arena, etc. mediante medios de filtration adecuados (no mostrados), por lo que se puede reducir una gran variabilidad de la eficiencia de decantacion en las granjas antes de un procesamiento adicional. Opcionalmente, los residuos desechados se pueden reciclar al recipiente de almacenamiento de inhibidores de ureasa irreversibles, o se puede recuperar y reciclar opcionalmente un inhibidor de ureasa irreversible.
Preferentemente, el procesamiento de fracciones ricas en urea comprende la ultrafiltracion en una unidad de ultrafiltracion 21 mediante la cual se pueden eliminar microorganismos y sustancias macromoleculares tales como ureasa y bilirrubina en un desecho A. Esto mejora el producto rico en urea con respecto a evitar suciedad e incrustaciones de membranas de filtracion en procedimientos de filtrado posteriores opcionales. Para algunas aplicaciones, la fraccion rica en urea se puede usar en esta forma.
Preferentemente, sin embargo, el permeado B que comprende agua, urea, aminoacidos y sales inorganicas de la fraccion ultrafiltrada rica en urea se somete adicionalmente a un procedimiento de nanofiltracion en una unidad de nanofiltracion 22 por lo que se eliminan C otros componentes tales como inhibidores irreversibles tales como iones divalentes de cobre, plata, plomo o nlquel, iones monovalentes, agentes complejantes y otros componentes, si no se han eliminado ya, por ejemplo, componentes de estiercol llquido tales como ureasa, bilirrubina y sus derivados. En esta etapa, la fraccion D rica en urea se puede usar como un producto de urea para su uso, por ejemplo, como un agente de deshielo.
En una realizacion aun adicional, el permeado D que comprende agua, urea e iones monovalentes de la fraccion rica en urea se somete adicionalmente a un procedimiento de hiperfiltracion (por ejemplo, por osmosis inversa) en una unidad de hiperfiltracion 23 mediante la cual el agua puede ser eliminada en un desecho E y la fraccion rica en urea se puede concentrar en un concentrado de urea F que contiene urea e iones adicionales tales como sodio, potasio, calcio, fosfato, cloruro y creatinina.
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La figura 3 muestra un boceto de una realizacion de un sistema que comprende unidades para la polimerizacion de urea-formaidehldo a partir de un concentrado de urea.
El concentrado de urea A, el metanal (formaldehldo) B y la base C que proporciona un pH incluido en el intervalo 89, pero no una base a base de amonio, se conducen a un reactor 31 de agitacion continua. En lugar de metanal puede usarse un precursor adecuado para metanal, por ejemplo, formalina, o paraformaldehldo libre de agua. La eleccion del paraformaldehldo permitirla que se eliminara menos agua en la etapa de preconcentracion de la fraccion rica en urea del tratamiento de materia de desecho animal de acuerdo con la invencion. En el reactor 31 de agitacion continua se forman diversos derivados de metilol. Se almacenan en un tanque de almacenamiento intermedio 32 antes de ser transferidos a un reactor de polimerizacion 33. La polimerizacion de urea-formaldehldo se lleva a cabo por condensacion exotermica y separacion de agua en condiciones acidas debiles proporcionadas por la adicion D de un acido no halogeno tal como acido acetico a un pH incluido en el intervalo 4-5.
La reaccion de polimerizacion se detiene en un tanque 34 de enfriamiento rapido mediante la adicion de un agente extintor E tal como urea sintetica, melamina y/o fenol en condiciones alcalinas debiles en el intervalo de pH incluido entre 7,5-8 proporcionado por una base no amonica F. Dependiendo de la aplicacion del plastico de urea- formaldehldo formado, se aplican diferentes tecnicas de extincion, por ejemplo, condiciones basicas debiles, neutras y acidas debiles en tres reactores paralelos cada uno equipado con unidades de control de pH adecuadas.
Opcionalmente, el producto de urea-formaldehldo extinguido puede concentrarse, opcionalmente en forma cristalina, a traves de una destilacion adicional en una unidad de destilacion 35 utilizando, por ejemplo, destilacion al vaclo y/o destilacion instantanea. Debe observarse que este producto comprendera ademas de urea, acumulaciones de diversas sales inorganicas tales como sodio, potasio, calcio, fosforo, cloruro y creatinina, y cantidades minoritarias o traza de aminoacidos.
La resina de urea-formaldehldo resultante se utiliza para diversos fines, por ejemplo, como un aglutinante de madera/adhesivo G cuando se disuelve en agua, o como un aglutinante en polvo/adhesivo H cuando esta en forma seca, por ejemplo, despues del secado por pulverizacion en una unidad de secado por pulverizacion 36.
6. Ejemplos
Ejemplo 1 - Descomposicion de ureasa de urea en amoniaco y dioxido de carbono
Para este ejemplo, un sistema de referencia de urea incoloro se define por la siguiente mezcla: en un matraz conico se diluyen 10 g de urea sintetica con agua hasta 50 ml, se anaden tres gotas del indicador acido-base fenolftalelna.
Este sistema de referencia es estable, en el sentido de que no se produce la hidrolisis de urea. El color es constantemente incoloro, la reaccion de acuerdo con la ecuacion (5) no funciona, y por lo tanto no se produce la base debil amoniaco; el pH no aumenta, por lo que el cambio de color de la fenolftalelna a rojo no ocurre.
Si el sistema de referencia esta contaminado con 1 ml de enzima ureasa - EC 3.5.1.5, 540 unidades por ml - se produce un espontaneo y rapido cambio de color a rojo - se forma amoniaco y se hidroliza la urea segun la ecuacion de reaccion (5). Despues de 60 minutos adicionales, el sistema contaminado con ureasa huele fuertemente a amoniaco.
Se ve que la adicion de ureasa a un sistema urinario descompone instantaneamente urea en amoniaco y dioxido de carbono.
Ejemplo 2 - El estiercol liquido que contiene ureasa y el metanal no pueden formar urea-formaldehldo
Partiendo de nuestro sistema de referencia como se describe en el ejemplo 1 y anadiendo 30 ml de metanal al 24 % en peso - esta concentracion, 24 % en peso, se usa en los siguientes ejemplos en los que se dosifica metanal - se forma un plastico muy duro, urea-formaldehldo. Sin embargo, si los 30 ml se anaden al sistema contaminado con ureasa en su lugar no se forma ningun plastico duro.
Se ve que la adicion de ureasa a un sistema urinario descompone inmediatamente urea y que la resina de urea- formaldehldo no puede formarse con un material de partida de estiercol liquido de un sistema de establo convencional.
Ejemplo 3 - Inhibicion del ion Cu2+ de la actividad ureasa
Una manera de evitar la actividad perjudicial de la enzima ureasa es anadir iones Cu2+ al sistema urinario. Si, por ejemplo, se anade 1 g de sulfato de cobre, se anade pentahidrato a nuestro sistema de referencia descrito en el ejemplo 1 y luego se contamina con 1 ml de ureasa, no ocurre el cambio de color de la fenolftalelna y el sistema contaminado no empieza a oler a amoniaco.
Se observa que el efecto catalltico de la enzima ureasa sobre la hidrolisis de urea se pierde completamente por la presencia de iones Cu2+ en el sistema urinario.
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Ejemplo 4 - Efecto del ion Cu2+ sobre la formacion de urea-formaldehldo
Ahora una pregunta interesante es si la presencia de estos iones Cu2+ descritos en el Ejemplo 3 tambien inhibe la formacion del plastico de urea-formaldehldo. Esto se puede estudiar simplemente mediante la adicion de 30 ml de metanal al sistema de referencia contaminado con ureasa y contaminado con Cu2+. La polimerizacion tiene lugar segun se define en las ecuaciones de reaccion (2) - (4).
Se ve que es posible formar el plastico de urea-formaldehldo a pesar de la presencia de contaminacion de ureasa en un sistema urinario siempre que esten presentes iones Cu2+.
Ejemplo 5 - Inhibicion de iones Ag+ y Pb2+ de la actividad ureasa
Resulta que no solo Cu2+ elimina el efecto catalltico de la enzima ureasa sobre la hidrolisis de urea, los iones Ag+ y Pb2+ tambien lo hacen - por ejemplo, cuando se formulan en forma de nitrato de plata y acetato de plomo, respectivamente. Por ejemplo, si se agrega 1 g de nitrato de plata o 1 g de acetato de plomo a nuestro sistema de referencia y luego se contamina con 1 ml de ureasa, no ocurre el cambio de color de la fenolftalelna y el sistema contaminado no comienza a oler amoniaco.
Se ve entonces que el efecto catalltico sobre la hidrolisis de urea se pierde completamente cuando estan presentes iones Ag+ o Pb2+ en el sistema urinario.
Ejemplo 6 - Efecto de iones Ag+ y Pb2+ sobre la formacion de urea-formaldehldo
Una pregunta interesante es ahora si la presencia de estos iones tambien inhibe la formacion de plastico de urea- formaldehldo. Esto se estudia sencillamente mediante la adicion de 30 ml de metanal al sistema de referencia contaminado con ureasa, iones Ag+ o Pb2+. La polimerizacion sigue como se define en las ecuaciones de reaccion (2) - (4).
Se ve que es posible formar el plastico de urea-formaldehldo a pesar de un sistema urinario contaminado con ureasa - cuando estan presentes iones Ag+ o Pb2+.
Ejemplo 7 - Inhibicion de iones Ag+ y Pb2+ de la actividad ureasa y formacion de urea-formaldehldo
En la ureasa, el centro activo esta constituido entre otros por iones Ni2+, es decir, si no hay nlquel en la ureasa, se elimina su efecto catalltico. El compuesto dimetilglioxima forma, en condiciones basicas debiles, un enlace complejo a los iones de nlquel (II) por lo que la ureasa se vuelve inactiva.
Proporcionando un sistema urinario - que consiste en 10 g de urea sintetica, diluida con agua a 50 ml y anadiendo 1 ml de amoniaco, 1 g de dimetilglioxima y 1 ml de ureasa, se puede observar un color rojo claro en el matraz de vidrio. Este color es causado por la formacion del complejo entre la dimetilglioxima y el nlquel (II); bis(dimetilglioximato)-nlquel (II). Si se anaden 30 ml adicionales de metanal, la urea polimeriza como de costumbre con metanal formando urea-formaldehldo.
Se ve que, a pesar de la contaminacion por ureasa, es posible formar el plastico de urea-formaldehldo en un sistema urinario alcalino cuando esta presente dimetilglioxima.
Ejemplo 8 - Inhibicion de etilendiamina de la actividad ureasa y formacion de urea-formaldehldo y formacion de urea- formaldehtdo
Los iones de nlquel (II) forman un compuesto complejo de color violeta fuerte con etilendiamina en forma de tris(etilendiamina)-nlquel (II).
Proporcionando un sistema urinario - que consiste en 10 g de urea sintetica, diluida con agua a 50 ml y anadiendo 1 g adicional de etilendiamina y 1 ml de ureasa, se observa un color violeta claro en el matraz de vidrio. Si se anaden 30 ml adicionales de metanal, la urea polimeriza habitualmente con metanal formando urea-formaldehldo.
Se ve que es posible formar el plastico de urea-formaldehldo en un sistema urinario a pesar de la contaminacion por ureasa, cuando esta presente etilendiamina, en una concentracion que depende naturalmente por completo de la concentracion de ureasa.
Ejemplo 9 - Formacion de urea-formaldehldo a partir de estiercol liquido libre de ureasa
La pregunta ahora es si la reaccion de polimerizacion puede proceder en un sistema comun de estiercol liquido, ^Existen uno o mas componentes qulmicos en el estiercol liquido que pueden inhibir la reaccion entre la urea y el metanal? Esta cuestion se estudia proporcionando un sistema de estiercol liquido que consiste en 10 g de urea sintetica, diluido con estiercol liquido reciente a 50 ml, siendo dicho estiercol directamente recogido de una sierra vertical y sin haber estado en contacto con las heces. Al anadir 30 ml adicionales, metanal urea polimeriza habitualmente con metanal para formar urea-formaldehldo.
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Se ve que no hay componentes qulmicos desconocidos en el estiercol llquido que inhiben el procedimiento de polimerizacion como se muestra en las ecuaciones (2) - (4).
Ejemplo 10 - Formation de urea-formaldehido a partir de urea concentrada producida por ganado - inhibition de ion Cu2+ de la actividad ureasa - tratamiento
La cuestion ahora es si es posible concentrar la urea producida por el ganado desde un sistema de establo y luego formar plastico de urea-formaldehido a partir de esta. Esta pregunta es estudiada en el siguiente experimento:
Debajo de un suelo de establo que soporta 20 cerdos para ser sacrificados se coloco una lamina de plastico grande que cubrla el piso subyacente que tenia la forma de una piramide invertida. Sobre esta lamina se anadieron 5 1 de agua y 10 g de sulfato de cobre, pentahidrato. El estiercol llquido y las heces de los animales se recogieron sobre esta lamina durante las siguientes 24 horas. A partir de esta lamina, se recogio (y se separo) una muestra de 20 1 y se trato en un sistema de hiperfiltracion del tipo ROMEDI-250 suministrado por UNION-fi ltration a/s, Nakskov, Dinamarca. El procedimiento de separacion se continuo hasta que se retiro un total de 15 1 de llquido de permeado - agua. Se desecho la fraccion pobre en urea.
A partir del concentrado de 5 1 retenido, se muestrearon 50 ml y se anadieron 30 ml de metanal - la polimerizacion se llevo a cabo como se ha desvelado anteriormente.
Se ve que es posible
1) eliminar la actividad ureasa de las heces animales naturales mediante la adicion de iones Cu2+ al estiercol;
2) concentrar la urea formada de forma natural por un simple procedimiento de separacion por presion;
3) utilizar urea formada naturalmente como reactivo en una reaccion de polimerizacion con metanal, ecuaciones (2) - (4).
Ejemplo 11 - Formacion de urea-formaldehido a partir de urea concentrada producida por ganado - otros inhibidores de ureasa
sistema de
veanse las
El ultimo de los experimentos de polimerizacion desvelados anteriormente se puede reproducir cuando el sulfato de cobre, pentahidrato esta sustituido por acetato de plomo, nitrato de plata, dimetilglioxima o etilendiamina.
Ejemplo 12 - Inhibicion reversible controlando el pH
En una realizacion preferente, dicha inhibicion reversible de la actividad ureasa comprende tratar dicha materia de desecho recogida por un procedimiento que comprende disminuir y/o aumentar el pH. Preferentemente, dicho aumento y/o disminucion de pH se logra anadiendo un sistema tampon tal como acetato de sodio/acetato acetico.
Ejemplo 13 - Inhibicion reversible controlando el pH y el tiempo de retencion de urea
El control del pH de la materia de desecho recogida en el establo inferior permite seleccionar un pH proximo al punto isoelectrico de la ureasa, es decir, aproximadamente pH 5,5 para el estiercol de materia de desecho animal. Debe tenerse en cuenta que el punto isoelectrico real depende del origen de la ureasa y de las condiciones reales. A este pH, la ureasa no esta completamente inhibida, pero su actividad es baja y determinada por su tiempo de retencion en la materia de desecho recogida.
Con el fin de llegar a un modelo simple para la retencion de ureasa en establo inferior y, por tanto, determinar cuando vaciar el establo inferior para asegurar una perdida suficientemente baja, el establo inferior se considera un simple reactor de tanque agitado continuo - CSTR - se hace referencia a la figura 1 que ilustra la situacion.
Haciendo referencia a la figura 1, un sistema de establo comprende un contenedor de recogida de materia de desecho para la recogida de materia de desecho.
En una realizacion preferente, dicho recipiente de recogida esta situado en un establo inferior 11 por debajo del suelo de establo de un establo superior 12 para los animales.
La entrada del inhibidor 11 al establo inferior es en este caso un tampon que consiste en acetato y acetato de sodio. La siguiente reaccion ocurrira en el establo inferior
CO(NH2)2 + H2O__Uesa—► 2NH3 + CO2
La urea se lleva al establo inferior, con el volumen V, dm3, por el suelo que separa el establo superior e inferior. La concentracion de la entrada de urea se denomina C0, mol/dm3. La entrada de urea se diluye en una fraccion de agua denominada orina, con la velocidad volumetrica f, dm3/min que es directamente proporcional al numero de animales, N, en el establo superior, y la cantidad promedio de orina, f, dm3/min, que un solo animal produce por minuto. Un simple balance de masa para la concentracion de urea dependiente del tiempo C, mol/dm3, se expresa como
en la que
xm=Vlf = Vl(Nf)
es la constante de tiempo del establo inferior, y en la que R(C), mol/min/dm3, es la velocidad de Michaelis-Menten 5 expresada como
Si se sustituye esta expresion en la ecuacion anterior, se obtiene
En condiciones de estado estacionario, se deduce claramente que TmdCs/dt = 0, por lo tanto, la concentracion de 10 urea, C = Cs, se expresa a traves de
Ahora se deduce que la constante de tiempo, Tm, necesaria para identificar Cs = (1-n)Cos; es decir: 100 % de perdida 15 de urea, se expresa a traves de
o
o
\
J
Recordemos la relacion: Tm = V/f = V/(N f ), a traves de la cual es posible calcular el numero de animales por
20 volumen del establo inferior. Si el establo inferior es viejo, pero debe ser redisenado para minimizar la perdida de urea en amoniaco, el volumen puede medirse mediante un procedimiento fotogrametrico (por ejemplo, el sistema de “V-star” de Leica y Nikon).
Cuando el pH es igual a 5,5 en un sistema de estiercol porcino, Vm y Km iguales a aproximadamente 2*10-3 mol/dm3/min y 1*10-3 mol/dm3, por lo tanto [Tm]pH=55 = 50 min cuando la perdida de urea se fija en el 10 %. Cuando el
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pH es igual a 7 en un sistema de estiercol similar, Vm y Km iguales a aproximadamente 11 x 10-3 mol/dm3/min y 4x 10-3 mol/dm3, por lo tanto [Tm]pH=7 = 9 min. Tanto Vm como Km se determinan a traves de un diagrama clasico de Lineweaver-Burk descrito en la literatura bioqulmica estandar, por ejemplo, vease “Biochemistry”, tercera edicion, Geoffrey Zubay, pag. 205 - 219, WMC-Publishers, ISBN:0-697-14267-1.
Notese que la actividad ureasa puede variar entre diferentes sistemas de estiercol, por lo tanto (Vm, Km) debe tratarse como un conjunto de parametros fenomenalmente definido por las condiciones reales de un establo inferior dado. Dependiente de la composicion de las heces de los animales, parte de la ureasa difundira a la urea en la fase acuosa en el establo inferior. De hecho, desde el punto de vista de la ingenierla de diseno, la situacion es muy similar a los fenomenos de transporte conocidos en los granulos de catalizador.
El valor de pH en el establo inferior se ajusta preferentemente con un sistema tampon sin utilizar componentes que contaminan el medio ambiente y que son compatibles con los animales. En este caso se utiliza una combinacion de acetato de sodio y acetato, porque es un agente no toxico, no contaminante para el medio ambiente, el acido CH3COOH tiene el valor de pKa mas proximo a 5,5, por lo tanto, capacidad tampon maxima, por lo tanto, una cantidad minima del sistema tampon tiene que ser anadida al establo inferior. El valor de pH en este sistema tampon
se expresa como
2,3
[.YtMr:+ [JJAr;
[Xu AC
= ■ -r:: La capacidad tampon se calcula mediante la expresion:
■ ■ : y se tiene que disenar el pH para ser constante en un marco de tiempo comparable a la
constante de tiempo del establo inferior. Esto significa que es necesario realizar mediciones de prueba del pH, y luego ajustar opcionalmente la capacidad tampon. Debe mencionarse que el cation elegido en el sistema tampon podrla tomarse de la lista de inhibidores de ureasa ionicos segun la invencion, vease anteriormente. Sin embargo, se debe tener en cuenta un uso opcional de la fraccion pobre en urea que comprende las heces. Si esta fraccion se va a utilizar como combustible de biogas, entonces el tampon elegido no debe afectar negativamente al microorganismo implicado del reactor de biogas. Sin embargo, para la fraccion rica en urea a la que se ha anadido inhibidor(es) de ureasa irreversible(s) durante un largo tiempo de almacenamiento en la granja o en otro lugar, estos inhibidores se mantienen en un sistema cerrado y, por tanto, ambientalmente menos importante.
Claims (7)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. Un procedimiento de tratamiento de materia de desecho de animales, comprendiendo el procedimiento:a) recoger la materia de desecho de los animales;b) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida; yc) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea que consiste esencialmente en un llquido que comprende urea y otros componentes solubles en estiercol llquido y una fraccion pobre en urea;en el que el procedimiento comprende, ademas:d) inhibir irreversiblemente la actividad ureasa en dicha fraccion rica en urea; yen el que dicha inhibicion en la etapa b) comprende inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separacion de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en dicha fraccion rica en urea y dicha fraccion pobre en urea y en el que la inhibition reversible comprende tratar dicha materia de desecho recogida, dicha fraccion rica en urea o ambas por un procedimiento que comprende: disminuir y/o aumentar el pH; tamponar el pH; disminuir y/o aumentar la temperatura; disminuir y/o aumentar la presion; disminuir y/o aumentar la fuerza ionica, o una combination de los mismos.
- 2. El procedimiento de acuerdo con la revindication 1, en el que dicha inhibicion de la etapa d) comprende una inhibicion irreversible de la actividad ureasa que comprende tratar dicha fraccion rica en urea con un inhibidor irreversible, seleccionandose dicho inhibidor entre el grupo que comprende:compuestos de urea tales como hidroxiurea, selenourea, fenilurea, tiourea; hidroxamatos tales como hidroxamatos de aminoacidos, acetohidroxamato;benzoatos tales como mercuribenzoato p-sustituido, p-cloro-mercuribenzoato, p-hidroximercuribenzoato, yodosobenzoato;sulfonatos tales como p-cloromercuribencenosulfonato; imidas tales como N-etilmaleimida; compuestos de fosforo tales como fosforamidato, fosfato; iones monovalentes tales como F-, Na+ y K+;iones metalicos divalentes tales como Hgi) 2+, Cu2+, Fe2+, Co2+, Zn2+, Ni2+, Mn2+, Cd2+, Ag+, Mg2+ (debil), Ba2+, preferentemente Cu2+, Ag+, o Pb2+, o una combinacion de los mismos en forma de al menos una sal soluble en agua; y/oal menos un ion liberado electroqulmicamente; iones trivalentes tales como As3+; yal menos un agente complejante de nlquel, preferentemente dimetilglioxima, etilendiamina, EDTA, o una combinacion de los mismos, yotros compuestos tales como beta-mercaptoetanol, yodo, suramina, fenilsulfinato y furacina.
- 3. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2, en el que dicha fraccion pobre en urea esta en forma de un llquido, un solido o una combinacion de los mismos, o en forma de un solido seco.
- 4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que dicho inhibidor irreversible se recupera de dicha fraccion rica en urea de actividad ureasa inhibida irreversiblemente y separada.
- 5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que dicha materia de desecho comprende heces y estiercol llquido de animales de granja, preferentemente cerdos.
- 6. Un procedimiento para producir urea-formaldehldo a partir de materia de desecho de animales, comprendiendo el procedimiento:a) producir una fraccion rica en urea de la materia de desecho de los animales por un procedimiento que comprende:i) recoger la materia de desecho de los animales;ii) inhibir la actividad ureasa en dicha materia de desecho recogida;iii) separar dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en una fraccion rica en urea que consiste esencialmente en un llquido que comprende urea y otros componentes solubles en estiercol llquido y una fraccion pobre en urea; yiv) inhibir irreversiblemente la actividad ureasa en dicha fraccion rica en urea; y comprendiendo dicha inhibicion de la etapa ii) inhibir reversiblemente la actividad ureasa de dicha materia de desecho recogida antes de dicha separacion de dicha materia de desecho de actividad ureasa inhibida en dicha fraccion rica en urea y dicha fraccion pobre en urea; y en el que la inhibicion reversible comprende tratar dicha materia de desecho recogida, dicha fraccion rica en urea o ambas por un procedimiento que comprende: disminuir y/oaumentar el pH; tamponar el pH; disminuir y/o aumentar la temperatura; disminuir y/o aumentar la presion; disminuir y/o aumentar la fuerza ionica, o una combinacion de los mismos; yb) hacer reaccionar dicha fraccion rica en urea con metanal.
- 7. El procedimiento segun la reivindicacion 6, en el que dicha materia de desecho comprende heces y estiercol 5 llquido de animales de granja, preferentemente cerdos.
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