COMO BIOCOMBUSTIBLE SÓLIDO.

El presente método, permite obtener un producto de alto poder calorífico, de baja emisión de gases tóxicos y cenizas, y de baja vitrificación en el horno o estufa al ser calcinado, que corresponde particularmente a lignina, celulosa, hemicelulosa y sus derivados, con un gran ahorro energético en el proceso y con una baja intensidad en la mano de obra de la operación.

En cualquier industria que trabaja o emite residuos biológicos, en especial en la industria ganadera con el manejo de purines (estiércol para el ganado), donde es un problema difícil de abordar, siendo un residuo que puede contaminar predios, napas subterráneas y el medioambiente en general. Asimismo, existe preocupación en el manejo sanitario del estiércol agropecuario en estas industrias.

Particularmente, el estiércol generado puede provocar impactos ambientales negativos si no existe un control en el almacenamiento, el transporte o la aplicación, debido a la emisión de gases contaminantes hacia la atmósfera, y la acumulación de micro y macro-nuthentes en el suelo y en los cuerpos hídhcos superficiales, como destino final.

El presente desarrollo presenta un sistema, un método y un producto de biomasa o derivado con un alto poder calorífico y extremadamente eficiente en el aporte a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. En la práctica permite la sustitución de fuentes fósiles por biomasa. Donde en su proceso de producción se generan importantes ahorros energéticos y eficiencias en la intensidad de mano de obra.

Campo de aplicación

El campo de aplicación del presente sistema, método y producto comprende el tratamiento de residuos (sólidos y semisólidos) de origen biológico, en particular la industria ganadera, sistemas de recuperación de biomasa para la generación de energía y procesos de desecación y preparación de biomasa.

Emisiones de gases de efecto invernadero por parte del sector agrícola

El sector ganadero es responsable del 18% de las emisiones de gases de efecto invernadero medidos en CO2 equivalente. Se trata de una participación superior a la de transporte.

El sector ganadero es responsable del 9% de las emisiones antropogénicas de CO2. La mayor parte de esta se deriva de los cambios de uso suelo, en especial por la deforestación causada por la expansión de las praderas para forraje. Asimismo, los animales estabulados, en especial el ganado, es responsable de emisión de gases con mucho mayor potencial para calentar la atmósfera. Este sector emite el 37% del metano antropogénico (con 84 veces el potencial de calentamiento global (GWP) de CO2) producida en su mayor parte por la fermentación entérica de los rumiantes. Emite 65% de óxido nitroso antropogénico (con 296 veces el potencial de calentamiento atmosférico de CO2), en su mayoría a través del estiércol. El ganado también es responsable de casi dos tercios (64%) de las emisiones de amoniaco antropogénico, que contribuyen de manera significativa a la lluvia ácida y la acidificación de los ecosistemas.

Este alto nivel de emisiones abre grandes oportunidades para la mitigación del cambio climático a través de acciones con el ganado (FAO Livestock’slong shadow enviromental issues and options 2006).

Cabe destacar que el sector ganadero es responsable de 20% de la biomasa animal terrestre.

Tal como se describen el presente desarrollo, es necesario disponer de métodos de tratamiento de estiércol, purines y otros residuos de origen biológico, con un bajo consumo energético, que permitan la obtención de productos de alto poder calorífico, con baja concentración de sílice dentro de la ceniza, baja concentración de nitrógeno, y que al ser quemado liberen bajas concentraciones de gases nocivos. También puede darse la producción de productos intermedios que sigan como base de excipiente para otras rutas de síntesis, tales como productos altos en lignina pero con restos de celulosa, hemicelulosa y derivados similares.

Contaminación de las Aguas El sector ganadero es un factor clave en el incremento del uso del agua ya que es responsable del 8% del consumo mundial de este recurso, principalmente para la irrigación de los cultivos forrajeros (FAO Livestock’slongshadowenviromentalissues and options 2009). Asimismo, es probablemente la mayor fuente de contaminación del agua y contribuye a la eutrofización, a las zonas “muertas” en áreas costeras, a la degradación de los arrecifes de coral, a la aparición de problemas de salud en los seres humanos, a la resistencia a los antibióticos y a muchos otros problemas. Las principales fuentes de contaminación provienen de desechos de los animales, antibióticos y hormonas, productos químicos usados en las curtiembres, fertilizantes y plaguicidas usados en los cultivos forrajeros y sedimentos de pastizales erosionados. Por eso se deben buscar las formas de reutilizar y descontaminar estos residuos líquidos.

El presente desarrollo descrito mitiga en parte los efectos de la ganadería sobre la contaminación de las aguas y el suelo. (FAO Livestock’slongshadowenviromentalissues and options 2009)

Descripción del estado del arte

Según la FAO

(http://www.fao.org/ag/againfo/programmes/es/lead/toolbox /Tech/21 Mansto.htm), los estándares de los Países Bajos para cantidades de mezcla de estiércol (incluyendo heces y orina pero excluyendo las aguas servidas) producida por el ganado anualmente, son: Vacas lecheras adultas: 23,000 L

Ganado de engorde (1 -2 años) 10,000 L

Cerdas con lechones 4,700 L

Cerdos de engorde 1 ,100 L

"Broilers" 1 1 L

Ponedoras 87 L

Particularmente, en la industria ganadera, tanto el estiércol como los purines, generalmente corresponden a una mezcla de las heces de los animales con los orines y eventualmente el material de las camas, entendiéndose por ésta última el lugar de reposo y alimentación de los animales.

El estiércol además de contener heces y orines puede estar compuesto por otros elementos, como son aquellos presentes en las camas, generalmente paja, y también serrín (o aserrín), virutas de madera, productos químicos, arena, cáscaras, capotillo, restos de los alimentos del ganado, y agua.

El estiércol, normalmente, es aplicado sobre el terreno: aportando materia orgánica al suelo. El aporte de materia orgánica supone una mejora de la estructura del suelo, así como aumenta la capacidad de retención de agua.

Por otro lado, el estiércol es una rica fuente de elementos nutritivos para las plantas (N, P, K). La cantidad de nutrientes y minerales que presenta el estiércol depende de vahos factores, entre los que destaca: Tipo de ganado, alimentación del ganado (la cual está directamente relacionada con el destino del animal) y condiciones ambientales.

Uno de los elementos que constituye el estiércol son diversos residuos vegetales entre los que destaca la lignocelulosa y sus derivados.

La ligninocelulosa es un material complejo que constituye la estructura principal de las paredes celulares vegetales y está compuesto principalmente, para el caso de los cereales celulosa (40-50%), hemicelulosa (25-30%) y lignina (15-20%), para el caso de las gramíneas (forraje consumido por los animales rumiantes), los porcentajes en promedio se reparten en celulosa (24-39%), hemicelulosa (1 1 -39%) y lignina (4- 1 1 %). La celulosa es un polímero lineal homogéneo de 7.000 a 15.000 unidades de glucosa unidas por enlaces glucosídicos que están estabilizados con enlaces de hidrogeno. La hemicelulosa es un heteropolímero ramificado o un heteropolímero lineal de entre 200-400 unidades de diferentes pentosas, hexosas y ácidos uránicos con una estructura amorfa. La lignina es un polímero amorfo reticulado de tres unidades de p-cumahl fenilpropano, conifehl y alcohol. Con el fin de disminuir la dependencia del mundo de los combustibles fósiles, existe una alternativa sostenible de fuentes de energía y productos químicos para ser explotados una de estas posibles fuentes es la biomasa de ligninocelulosa tales como maderas o residuos agrícolas (Brethauer, S., & Studer, M. H. (2015). Biochemical Conversion Processes of Lignocellulosic Biomass to Fuels and Chemicals-A Review. CHIMIA International Journal for Chemistry, 69(10), 572-581 ). Otro elemento dentro de la composición de los purines se compone de cantidades importantes de sílice o sus derivados relacionadas directamente con la cantidad de ceniza existente en su combustión. Existen también otros residuos biológicos con grandes cantidades de sílice en su estructura, tales como la cascarilla de arroz, las cuales al quedar como parte de los purines (no se pueden digerir) o simplemente como desecho, aumentan el porcentaje de sílice del residuo final. Es importante hacer esta referencia a la sílice porque cuando los productos terminados (briquetas, pellets u otros) bajo cualquier modalidad de proceso, se queman, la sílice puede llegar a temperaturas superiores a su punto de fusión entre 1 100 y 1700°C vitrificando las superficies de las calderas y hornos, haciendo que éstos pierdan eficiencia en el intercambio calórico.

Otro de los elementos de la composición de los purines es el nitrógeno, en forma de ácido úrico, como nitrógeno amoniacal y otros derivados de nitrógeno. En general la distribución en los purines vacunos la relación es de un 50% de ácido úrico y un 50% de nitrógeno amoniacal. A modo de ejemplo en un pozo de 500 m3 con purín al 4% de masa sólida, se puede encontrar una tonelada de nitrógeno. Para la nitrif icación del suelo, esta concentración es importante, sin embargo, para el producto final de este desarrollo en forma de briquetas o pellets de ligno-celulosa para ser quemados es un problema. El problema radica en que ya es conocida la generación de N-Oxidos (NOx) después de un proceso de combustión. Estos N-Oxidos tienden, de manera natural, a superoxidarse formando NO3 para con el agua atmosférica formar HNO3, compuesto corrosivo dañino para la salud y los equipos de combustión. Por otra vía se puede formar N2O, producto altamente dañino de la capa de ozono y muy estable químicamente con una vida media sobre los 170 años. En resumen, los derivados y porcentajes de nitrógeno que quedan en el producto final son de suma importancia en el momento de su quema porque portan subproductos tóxicos, corrosivos y persistentes al medio ambiente. La patente del mismo inventor PCT/CL2017/00009, se menciona en su ejemplo de la tabla 18, un 0,61% p/p de nitrógeno en el producto final. El presente desarrollo logra disminuir esta cantidad de nitrógeno, aproximadamente, en un 30% p/p en el producto final, en base a la operación del presente proceso presentado a continuación. Esto se debe a que se producen reacciones químicas en la etapa cavitatoha, donde reacciona el O2 del medio ambiente y en mayor medida el O3 inyectado con los nitrógenos del purín tratado generando NO, esto disminuye la concentración final de nitrógeno en el producto final.

Dentro de los residuos agrícolas comúnmente se encuentran los purines de vacuno, los cuales están disponibles a muy bajo costo, pero con un costo de manipulación y eliminación no despreciable, donde también, con el fin de abaratar, se ha estudiado la utilización del producto del tratamiento de estos purines sin tratamiento previo como combustible o como materia prima para combustible.

Hasta la fecha se han descrito técnicas para la detección y cuantificación del contenido de los componentes principales del estiércol (celulósicos y proteicos), en donde se ocupa un método de separación física solido/liquido, hidrólisis de estiércol y cultivo de hongos, para recuperar carbohidratos y proteínas desde la materia prima, con el objetivo de producir celulasa (Value-Added Chemicals from Animal Manure S. Chen, etal. Pacific Northwest National Laboratory, 2003). Para el caso de la obtención de lignina a partir de residuos agrícolas y la evaluación de su calidad por medio de diferentes métodos analíticos, se realiza básicamente sometiendo residuos agrícolas a una reducción a pasta alcalina, tratándose con ácido fórmico y peróxido de hidrogeno, para luego caracterizar la lignina por medio del método de Klason, espectroscopia FT-IR, análisis elemental, tioacidolisis, SEC y diferentes métodos químicos húmedos (Separation and characterisation of sulphur- free lignin from different agricultural residues Christine Rossberga, Martina Bremer, Susanne Machill, Swetlana Koenigc, Gerhard Kerns, Carmen Boeriud, Elisabeth Windeisene, Steffen Fischer, Industrial Crops and Products, VOL 73, páginas 81 -89, 30 October 2015).

Entre las técnicas generales de separación mecánica en las fracciones líquido/sólido de estiércol más utilizadas en plantas comerciales se encuentra decantación por centrifuga, tratamiento químico más separación por prensa de correa, filtro de tambor rotatorio más prensa de tornillo, prensa de tornillo más filtro de vibración, sonicación y solo prensa de tornillo. Se considera que solo se incluyen técnicas de separación mecánica utilizando filtros en movimiento y prensas (Chemical and biochemical variation in animal manure solids separated using different commercial separation technologies Karin Jorgensen, Lars Stoumann Jensen Bioresource Technology 100 (2009) 3088-3096).

Además de las técnicas mecánicas de separación de la fracción líquido/sólido de estiércol se ha descrito un método de separación por medio de un proceso de coagulación-floculación, cuyo protocolo de separación consiste en tomar el estiércol crudo almacenado a 4°C y tamizarlo a través de una malla de 1 mm, luego se somete a un proceso de coagulación/floculación de acuerdo a las siguientes condiciones y etapas: (1 ) para el proceso de coagulación se adiciono solución coagulante y se mezcla durante 2 min a 175 rpm; (2) para la floculación se adiciona una solución de poliachlamida y se mezcla durante 13 minutos a 50 rpm; (3) se espera la formación o asentamiento del sólido, durante 2 horas cuando se extrajo el sobrenadante, o cuando durante 5 minutos cuando se emplea un filtro prensa para separar la fracción sólida (Characterisation of solid and liquid fractions of dairy manure with regard to their component distribution and methane production J.L. Rico, H. García, C. Rico, I. Tejero Bioresource Technology 98(2007) 971 -979).

Otro componente que es posible encontrar en purines es el metano, gas utilizado como combustible. Se ha estudiado el rendimiento y calidad de este compuesto obtenido de estiércol, expresando sus resultados de acuerdo al parámetro solidos volátiles (VS) (Methane productivity of manure, strawand solid fractions of manure H.B. Moller, S.G. Sommer, B.K. Ahring, Biomass and Bioenergy 26 (2004) 485 - 495).

Adicionalmente, existen procesos de extracción de productos de estiércol para otros fines, por ejemplo el documento US 4018899 A divulga un proceso de extracción de productos alimenticios a partir de estiércol animal que comprende: formar una suspensión de agua de estiércol en una primera fosa y permitir que dicha suspensión fermente; luego separar dicha suspensión en fracciones sólidas y liquidas, donde la fracción sólida comprende un componente ensilado como de fibras no digeridas y grano; y donde la fracción liquida comprende nutrientes ricos en proteínas y materiales minerales densos relativamente no digeribles y partículas de fibra, para final separando dichos componentes y luego procesar la fracción liquida para su uso como suplemento alimenticio que contiene cantidades relativamente bajas en minerales no digeribles como lignina y hemi-celulosa y partículas de fibra. En los documentos WO 2015086869 A1 y ES 2171 1 1 1 A1 se presentan diferentes procedimientos para tratamiento de purines. El documento WO 2015086869 A1 divulga un procedimiento que comprende: (a) separación física sólido/líqu ¡do en un efluente líquido que contiene purines (b) separación físico-química de la fracción liquida obtenida en la etapa (a), para obtener una fracción sólida y una líquida (c) electrocoagulación de la fracción líquida obtenida en la etapa para obtener una fracción sólida y una líquida; y (d) pelletizado de las fracciones sólidas obtenidas en la etapa (a), (b) y (c) en presencia de materiales químicos o lignocelulósicos. Además, este documento indica que el aglomerado sólido obtenido del proceso de pelletizado ofrece un alto poder calorífico en la combustión, y el líquido resultante queda con un muy bajo contenido de compuestos nitrogenados. Acá se puede ver que la fracción sólida queda con altos niveles de nitrógeno porque este elemento se encuentra en bajas cantidades en la fracción líquida. Esto redunda en una alta cantidad de emisión de NOx, al momento de combustionar los pellets, briquetas o cualquier forma sólida con este residuo. También y como un dato adicional, los NOx al ser emitidos poseen un olor desagradable que es parte del olor generado por los contaminantes al ser incinerados tales como, metales pesados y altas concentraciones de cenizas.

Por su parte el documento ES 2171 1 1 1 A1 presenta un procedimiento y una planta para el tratamiento de purines, el cual comprende: (¡i) efectuar un tratamiento físico-químico sobre la fase líquida de los purines para reducir la emisión del amoniaco contenido en dichos purines durante la etapa de evaporación, mediante stripping o fijación por acidificación; (¡i) someter al torrente líquido resultante de la etapa (i) a una evaporación a vacío hasta obtener un concentrado de solidos que contiene entre un 20% y un 30% en peso de solidos; y (iii) secar el concentrado de sólidos procedentes de la etapa (¡i) hasta obtener un producto con un contenido máximo de humedad del 12%, útil como abono orgánico, o enriquecido con una sal amoniaco fertilizante.

Los documentos WO 201 1/133190 y US 2014/250776 presentan respectivamente productos y procesos para los residuos derivados de diferentes tipos de purines. El documento WO 201 1/133190 describe una composición de biomasa, donde esta composición incluye: (i) un material lignocelulósico; y (¡i) por lo menos un miembro seleccionado del grupo que consiste en potasio, sodio, y cloruros, donde dicho por lo menos un miembro comprende no más de alrededor 0,01% (en peso) de dicha composición. La composición puede no incluir más de un 10% de agua.

Por otro lado, el documento US 2014/250776 presenta un proceso para convertir las fibras de desecho en combustible sólido, que incluye el suministro de desechos animales, incluidas las fibras de desecho, en una cantidad predeterminada; el lavado del suministro de desechos animales durante un período de lavado predeterminado; la deshidratación del suministro de desechos animales mediante la separación del agua de las fibras de desecho durante un período de deshidratación predeterminado; el desprendimiento de las fibras de desecho para separar los líquidos de los sólidos; comprimiendo las fibras de desecho desecadas y vertidas para generar una pluralidad de briquetas; torrefactando al menos una de la pluralidad de briquetas en un reactor de torrefacción utilizando una fuente de calor a una temperatura de torrefacción predeterminada durante un período de torrefacción predeterminado; retirando del reactor al menos una de la pluralidad de briquetas; y enfriando el reactor de torrefacción para alcanzar una temperatura de enfriamiento predeterminada. También el documento US201 1/0089271 presenta un método y un dispositivo, y el uso de los mismos, para producir pellets de combustible desde biomasa húmeda de cualquier clase, donde la biomasa es triturado, mecánicamente deshidratado, secado, y luego procesado en pellets, donde el triturado es una fina trituración y/o la biomasa es lavada antes o después de la trituración, opcionalmente con agua extraída de la deshidratación mecánica, y es opcionalmente pre-deshidratada y/o calentada antes del paso de deshidratación mecánica, y opcionalmente se tritura de nuevo después de la deshidratación mecánica por simple secado.

También se describen procesos donde se utiliza el ultrasonido como paso en la separación de componentes tal como el documento CN10461 1084, donde se enseña un método para producir un material de energía limpia de los residuos agrícolas y forestales produciendo un sólido material lignocelulósico. El método comprende los pasos de descomposición y separación del material lignocelulósico sólido de la agricultura y los residuos forestales, y la producción de la limpia material de energía. El material se alimenta al sistema (paso a)) por un transportador de tornillo, cuyo interior está en comunicación con una cámara que comprende un ultrasonido generador que genera ultrasonidos vibraciones en presencia de agua (pasos (b) y c)), haciendo que el material pierda su microestructura, y en este estado el material es sometido secuencialmente, mientras se le agita a la trituración primaria, la dilaceración y la separación líquido-sólido (paso (d)), compresión y separación de componentes (paso (e)) y finalmente la producción del material lignocelulósico seco (pasos f) y g)). Por otra parte, como resumen, esta patente comprende en su proceso, la explosión expansiva de vapor, microondas, calentamiento, una cantidad de procesos químicos y biológicos extras, como descomposición de la celulosa. Finalmente, el producto de este proceso se mezcla con polvo de carbón, para obtener un producto de alto poder calorífico.

Otro documento, en línea con la sonicación es el documento US 20100304440 donde se enseña un método de procesamiento de biomasa para la obtención de etanol desde rastrojos vegetales. Donde la biomasa (por ejemplo, la biomasa vegetal, la biomasa de excrementos animales y la biomasa de desechos urbanos) se procesa para producir productos útiles como los combustibles. Por ejemplo, los sistemas pueden utilizar como piensos materiales como los celulósicos o lignocelulósicos, y/o materiales que contienen almidón o azúcar para producir etanol y/o butanol por fermentación, por ejemplo. También el documento enseña que la sonicación rompe los enlaces de la lignina y celulosa, creando burbujas que estallan en el medio que contienen la lignina y la celulosa, con el fin de exponer los residuos del estallido a los procesos biológicos de mejor manera Cuando las burbujas estallan, lo que puede ocurrir en menos de un nanosegundo, la fuerza implosiva aumenta la temperatura local dentro de la burbuja hasta aproximadamente 5100°K y genera altas presiones. También se indica que estos materiales se sonican con un rango de frecuencia de 16 kHz a 1 10 Khz). Estas altas temperaturas y presiones rompen los enlaces en el material. También se muestra un sistema general en el que una corriente de material celulósico se mezcla con una corriente de agua en un tanque para formar una corriente de proceso, donde una primera bomba extrae la corriente de proceso del tanque y la dirige a una celda de flujo. El transductor ultrasónico transmite energía ultrasónica, causando el proceso físico-químico descrito. También se indica que, al separarse, el material sólido se seca y puede utilizarse como un producto combustible intermedio. También el documento DE 10200141 16250 propone un método para el tratamiento de una mezcla de al menos una fase líquida y al menos una sólida, en particular estiércol líquido o lodos de depuración, que comprende las etapas de: a) generación de un campo de ultrasonidos (5.1 b-5). nb); b) el transporte de la mezcla a través de la región del campo ultrasónico; c) el tratamiento de la mezcla con ultrasonidos en la región; y d) la separación de la mezcla en la fase líquida y la fase sólida después del tratamiento ultrasónico. Se propone además que se disponga de un aparato adecuado para llevar a cabo el proceso y utilizar la fase sólida generada por el proceso o aparato. El objetivo de este método en general es disminuir el contenido del agua para la parte solida entre 1 ,8 a 3%, aumentando la cantidad de nitrógeno en el sólido para que sea un buen fertilizante.

Por otro lado, y apuntando a una separación química, se encontró que en el documento WO 2013007847 se presenta un sistema de tratamiento de agua con residuos biológicos mediante electrocoagulación y electroxidación, el cual consiste en la inclusión de purín a una balsa de purín por medio de sistema de bombeo, donde se expone a un separador sólido/líquido o filtro prensa. El proceso consiste en enviar los sólidos a un recipiente de almacenaje para secarlo por medio de la exposición a aire libre o de forma artificial para obtener abonos fertilizantes para tierras, mientras que los líquidos son enviados a un tanque de flotación-floculación. En este tanque de flotación-floculación se generan lodos que son enviados al filtro-prensa, a partir del cual son mezclados con los sólidos procedentes del depósito de almacenaje, mientras que la materia líquida se hace pasar por un equipo de electrocoagulación para la separación de los fangos flotantes, de los fangos precipitados y el agua clarificada que se hace pasar a un depósito. Los fangos flotantes son trasvasados por decantación al filtro prensa, mientras que los fangos precipitados son purgados, y el agua tratada pasa a un proceso en donde se añade soda caustica para aumentar el pH y así ser incluida en una etapa de electroxidación.

En los documentos WO 2009108761 y US 6149694 presentan procedimientos para producir combustible a partir de residuos orgánicos. El documento W020091 08761 A1 divulga un procedimiento para producir combustible de hidrocarburos líquidos a partir de materiales de desechos médicos orgánicos en base a tratamientos por destilación, a través de torres de destilación o torres de cracking. El procedimiento consiste en preparar una suspensión a partir de los materiales de desecho para formar un torrente, el volumen del torrente se acumula en un recipiente con agitación. Posteriormente, el torrente se calienta a una temperatura de entre aproximadamente 60-700°C y una presión entre 20-600 psi para descomponer materiales orgánicos sólidos y materiales inorgánicos de forma separada.

Por otro lado, el documento US 6149694 presenta un procedimiento para formar combustible a partir de residuos de ganado, el cual comprende: (i) formar una mezcla que tiene una cantidad de componentes solidos derivados de los residuos del ganado y un segundo producto de desecho diferente de dicho residuo de la ganadería, donde los componentes sólidos tienen un contenido de humedad antes de dicha etapa de formación, y donde la mezcla formada tiene un contenido de humedad inferior que el contenido sólido, y (b) formar la mezcla resultante de la etapa (a) en un cuerpo auto sostenible que tiene una densidad cercana a aproximadamente 20-40 libras/pie ³ . En resumen, esta patente presenta un separador solido/liquido tradicional por tornillo o pantalla de campo en el cual se agrega al alrededor de 40 a 60% de aserrín para hacer un pellet, donde este producto mantiene todos los contaminantes de su residuo fuente, tales como, alta concentración de cenizas, metales pesados, altas concentraciones de nitrógeno, entre otros.

En el documento CA 2670530, DE 102010019321 y US 20150004654, se presentan procedimientos de separación mecánica de los componentes líquidos y sólidos desde estiércol utilizado como materia prima para producir pellet combustible. De ellos el documento CA 2670530 divulga que dicho pellet contiene aproximadamente 25-75% en peso de material celulósico (celulosa, lignina y hemi- celulosa); y aproximadamente entre 14-75% en peso material celulósico encerado, el que corresponde a lignocelulosa a la cual se adiciono una capa de cera. En específico el proceso presentado mezcla un 42% de estiércol, con el 40% aserrín, algodón, yute, etc. Y el restante porcentaje con papel, cartón, u otro derivado del papel.

En el caso del documento DE 102010019321 presenta un proceso para producir pellets combustibles desde una mezcla inicial compuesta por componentes líquidos y sólidos, donde dicho método consiste en los siguientes pasos: separar los componentes sólidos y líquidos, extraer la energía a partir de los componentes líquidos y secar los constituyentes sólidos. La extracción de la energía de los componentes líquidos se basa en una etapa fermentativa.

Finalmente, el documento US 20150004654 divulga un procedimiento para producir pellet de biomasa y azúcar a partir de material celulósico. En general, se describe un proceso de extracción de azucares de la madera, a través de agua caliente y/o vapor, y luego fermentación. Es un proceso para elevar el poder calorífico de la madera eliminado la celulosa, para dejarlo similar al poder calorífico del carbón y así poder remplazado pues una caldera a carbón, si se utiliza leña, pierde el 60% de su capacidad calorífica.

La humanidad desde comienzos de los tiempos hasta la actualidad ha utilizado la quema de bostas como combustible. Sin embargo, es sabido que esto provoca diversos problemas a la salud. Estimaciones de la OMS sugieren que hasta un 6,5% de la carga de morbilidad anual en las naciones en desarrollo se debe a la quema de combustibles sólidos en el ambiente interior (Combustion of dried animal dung as biofuel results in the generation of highly redox active fine particulates, Particle and Fibre Toxicology 2005, 2:6, 04 octubre 2005).

Es relevante indicar que el olor producido por la quema directa bostas es un factor muy importante pues impregna ropas, viviendas y ambientes completos, además de los evidentes problemas medioambientales que ello provoca.

También es relevante señalar que el objetivo de la utilización de los productos o sub-productos secos de los procesos anteriormente señalados, en general, solo apunta a la producción de sólidos para su quema o la generación de energía. Sin embargo, el material ligno-celulósico, como un subproducto, también puede ser utilizado como un reactante en procesos que no llevan a la destrucción del subproducto para la generación de energía, siendo así, una forma de recuperación de un desecho con un mayor valor agregado.

Además de los problemas de salud y costos ya descritos, existen problemas técnicos al utilizar este tipo de combustibles sin ningún tratamiento previo. En calderas, se observa corrosión del acero cualquiera sea su procedencia (acero normal, acero al cromo, acero inoxidable). Es posible observar una corrosión de 8 mm por año, tal como se señala en el documento referido, (http://www.um.edu.uy/docs/6_comportamiento_de_cenizas_y_sui mpacto_en_sistem as_de_%20combustion_de_b¡omasa.pdf Comportamiento de Cenizas y su Impacto en Sistemas de Combustión de Biomasa, Memoria de Trabajos de Difusión Científica y Técnica, núm. 10 (2012) 69, ISSN 1510-7450, ISSN (en línea) 1688-9584).

Este problema también sucede con la biomasa proveniente de forraje animal, hojas y ramas de árbol pues el cloro se fija en las hojas, corteza y en todo cultivo de crecimiento rápido.

El presente desarrollo corresponde también a un producto energético calorífico libre de contaminantes, libre o con mínimas cantidades de sílice monitoñzada a través de la ceniza, mínimas concentraciones de nitrógeno e inoloro. Siendo este un producto combustible de alto poder calorífico, pero proveniente del desecho animal con niveles altos de sílice y altos niveles de nitrógeno tal como como el purín entre otros.

Debido a la alimentación de los animales rumiantes, que se alimentan principalmente de pastos, su proceso digestivo utiliza la celulosa y la hemicelulosa como fuente de azucares, dejando como desecho la lignina el cual es indigerible, pero con un poder calorífico aproximadamente de 5500-6500 Kcal/Kgr. (Estudios de Valoración Energética de Combustibles Forestales para la prevención de incendios Forestales en Sierra de la Primavera (Jalisco México) mediante Calorimetría de Combustión y ensayos de Inflamabilidad, Tesis Antonio Rodríguez Rivas, Universidad de Compostela, España, 2009). Descripción detallada del desarrollo

Debe entenderse que el presente desarrollo no está limitado a la metodología particular, métodos, sistemas, productos compuestos, materiales, técnicas de manufactura, usos y aplicaciones aquí descritas, pues éstas pueden vahar. También debe entenderse que la terminología empleada aquí es usada con el solo propósito de describir una representación particular, y no intenta limitar la perspectiva y el potencial del presente desarrollo.

Debe notarse que el método, sistema, producto y uso, aquí, en el pliego de reivindicaciones y en todo el texto que el singular no excluye el plural, salvo que en el contexto claramente lo implique. Entonces, por ejemplo, la referencia a un “uso o método”, es una referencia a uno o más usos o métodos e incluye equivalentes conocidos por quienes conocen de la materia (el arte). Similarmente, como otro ejemplo, la referencia a “un paso”, “una etapa” o a “un modo”, es una referencia a uno o más pasos, etapas o modos y que puede incluir sub-pasos, etapas o modos, implícitos y/o sobrevinientes.

Todas las conjunciones usadas han de entenderse en su sentido menos restrictivo y más inclusivo posible. Así, por ejemplo, la conjunción “o” debe entenderse en su sentido lógico ortodoxo, y no como un “o excluyente”, salvo que el contexto o el texto expresamente lo necesite o indique. Las estructuras, materiales y/o elementos descritos han de entenderse que también se refieren a aquellos equivalentes funcionalmente y así evitar enumeraciones taxativas interminables. Las expresiones usadas para indicar aproximaciones o conceptualizaciones deben entenderse así, salvo que el contexto mande una interpretación distinta.

Todos los nombres y términos técnicos y/o científicos aquí empleados tienen el significado común que le otorga una persona común, calificada en estas materias, salvo indicación expresa, distinta.

Los métodos, técnicas, elementos, compuestos y composiciones son descritos, aunque métodos, técnicas, compuestos y composiciones similares y/o equivalentes a los descritos pueden ser usados o preferidos en la práctica y/o pruebas de la presente invención.

Se incorporan todas las patentes y otras publicaciones como referencias, con el propósito de describir y/o informar, por ejemplo, las metodologías descritas en dichas publicaciones, que puedan resultar útiles en relación con el presente desarrollo.

Se incluyen estas publicaciones sólo por su información previa a la fecha de registro de la presente solicitud de patente.

Para aportar claridad al presente desarrollo se definirán los siguientes conceptos:

Cavitación o aspiraciones en vacío: para el presente desarrollo el proceso de cavitación se entiende como un efecto hidrodinámico que se produce cuando se crean cavidades de vapor dentro del agua o cualquier otro fluido en estado líquido en el que actúan fuerzas que responden a diferencias de presión, como puede suceder cuando el fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implosionan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas de gran energía sobre una superficie sólida que implosiona resquebrajándola en el choque.

La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido a velocidades próximas a las del sonido independientemente del fluido donde se creen. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse estructuralmente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida. Nótese que dependiendo de la composición del material usado se podría producir una oxidación de éste con el consiguiente deterioro del material. (https://es.wikipedia.org/wiki/Cavitacion)

Biomasa: para el presente desarrollo se entenderán como los productos de desecho del proceso metabólico animal, en especial el de vacunos y cerdos, y otros elementos utilizados para su dieta, también puede entenderse al producto de desecho de un biorreactor, que comprendan un alto contenido de cenizas (metales pesados, sílice, entre otros), un alto contenido de nitrógeno, un alto contenido de azufre, entre otros parámetros que se verán en el ejemplo de aplicación. Purines: los términos “estiércol” como “purines” como “bostas” para referirse a las tecas de ganado. La diferencia entre unos y otros carece de importancia tanto para el producto como para el método, debido a que radica simplemente en que los purines se acopian en un estanque o puhnera y el término estiércol y bosta es más genérico, podría tener un contenido de agua inferior al que se encuentra en una purinera y no hace referencia específica a la forma de acopio.

En todo caso la forma de recolección y acopio del estiércol no afecta ni cambia en nada el método que se describe ni la calidad del biocombustible sólido de lignocelulosa que se obtiene a partir de este.

Normativa: se refiere al cumplimiento de los parámetros límites de la norma ISO 17225-6, y también a los parámetros específicos de cada uno de los análisis realizados para el presente desarrollo.

Sílice: Se refiere al oxido de silicio, arena y sus derivados, en general entre un 7 a un 12 % de las fecas de bovinos en base seca.

Nitrógeno: de define, para este desarrollo, como todo el material nitrogenado que existe en los residuos animales antes mencionados, formados a grandes rasgos por nitrógeno ureico, como ácido úrico y nitrógeno amoniacal.

Es parte integrante del presente desarrollo todos los conceptos e información descrita en la solicitud de patente PCT/CL2017/00009 del mismo inventor.

El presente desarrollo corresponde a un método, sistema y un producto y un subproducto para síntesis (o producto intermedio) que se obtiene o se puede obtener, a través el tratamiento de purines que permite la obtención de la mayor cantidad de ligno-celulosa como materia prima y/o para combustible, la mayor cantidad de material celulósico como producto para quema y subproducto para síntesis, para ambos, con una mínima cantidad de contaminantes, una mínima cantidad de sílice relacionada con la ceniza residual y una mínima cantidad de nitrógeno. El procedimiento utiliza los desechos orgánicos del ganado, el cual consta de tecas y orines y/o purines.

Dentro del método, es de suma importancia mencionar en el presente desarrollo el ahorro de energía en base a la utilización de subetapas pasivas energéticamente en el lavado, del cual se realizará una descripción más adelante.

El presente desarrollo también corresponde a un método para el tratamiento de estiércol que lleva a la obtención de un producto combustible de alta calidad que sustituya eficientemente al uso de leña y carbón, en las calderas sean estas de uso habitacional o industriales.

Por calidad se entiende un elevado estándar de eficiencia, a través de una mayor cantidad de kcal/kilo, una menor emisión de gases tóxicos, una menor generación de cenizas muy por debajo de los limites inferiores impuestos por la norma ISO 17225-6 que indican entre 6 a 10% p/p como residuo de ceniza de la combustión, con una menor aparición de sílice como residuo de la combustión, con una menor existencia de derivados de nitrógeno, como poseer un proceso de producción de bajo consumo energético, armónico con los estándares medioambientales actuales, como son el cuidado del medio ambiente, ayudando a disminuir la contaminación ambiental, diminución de la emisión de gases, mejorar el estado sanitario de las empresas ganaderas, y reciclar los líquidos y sólidos involucrados en el proceso reutilizándolos eficientemente. El mencionado producto combustible del presente desarrollo se obtiene a través del tratamiento de purines o estiércol para obtención de derivados con lignina o ligno-celulosa como materia prima y/o combustible.

Descripción detallada del proceso

El presente proceso es una continuación de lo descrito en la solicitud de patente PCT/CL2017/00009 del mismo inventor. Basados en la solicitud de patente PCT/CL2017/00009, donde se define purinera a aquella piscina donde llegan las heces y orinas del ganado. Asimismo, puede estar compuesta por otros elementos, como son aquellos presentes en las camas del ganado (paja y aserrín), residuos de biodigestores o biorreactores, digestatos, trozos de goma provenientes de mantas de goma, caucho, virutas de madera, cascarillas vegetales, tales como la de arroz, productos químicos, arena, restos del alimento del ganado, y agua, entre vahos otros.

Ya es conocido que el proceso puede realizarse a través de tres caminos alternativos de alimentación del sistema.

En la primera alternativa de alimentación del sistema, el material que proveniente de la (purinera o pozo puhnero(A) que posee un rango de capacidad de entre 200 m ³ a 10000 m ³ , de preferencia 700 m ³ ) se conecta por el paso (1 ) al tornillo transportador común, con una capacidad de movimiento de material sólido húmedo (aproximadamente 95% de humedad) de entre 150 a 600000 Kgr/h, de preferencia entre 250 a 30000 Kg/h, con un filtraje leve de líquido, donde el sólido queda con entre 70 a 85% de humedad (D), que opcionalmente puede tener un prelavado a través de agua limpia(L), con un caudal en el rango de entre 10 a 1000 Its/min en el paso (30), el cual es insertado por la parte superior del tornillo. Opcionalmente puede, a través del paso (6), entrar en una molienda (F) con un molino martillo o picador simple que deja el sólido con un rango de tamaño de trozos entre los 5 a los 20 mm y pasar al paso (10) donde ingresa al sistema de lavado(l). Si el material es tomado directamente del canal que abastece a la puñnera, en un rango de entre 250 a 30000 Kgr/h con una humedad promedio entre un 70 a un 85%, o el material se encuentra lo suficientemente líquido sin bostas duras, se elige el paso (7) y el material llega directamente al sistema de lavado(l).

La segunda alternativa de alimentación del sistema por el paso (2), la Bomba Puñnera (a) con un rango de caudal de 80 kg/min a 14000 kg/min, de preferencia 700 kg/min, de preferencia 100 kg/min) toma los (purines del pozo purinero (A)) y los impulsa a través de una manguera llevándolos al paso (3), el cual es un separador de líquidos y sólidos tradicional(C), con una capacidad de entre 100 a 1000 kg/min, de preferencia 285 kg/min, es alimentado por agua limpia (L) a través del paso (29), donde el agua limpia (L) proviene de manera externa desde vertientes o fuentes sin contaminantes. El material que ha sido separado por el Separador de Líquidos y Sólidos(C)se puede direccionar a través de dos flujos independientes, paso (4) y paso (5). El paso (4) lleva directamente al sistema de lavado(l), o el paso (5), llevándolo al Molino martillo o picador simple (F), con una capacidad de molienda de entre 25 a 2000 Kg/min de material sólido, de preferencia 80 kg/min, de preferencia 43 kg/min) eliminados grumos, y a través del paso (10), llega al sistema de lavado(l).

La tercera alternativa de alimentación del sistema (E) utiliza la Pila de Purines (E), que corresponde a aquella formada por desperdicio de los separadores líquidos y sólidos provenientes de purineras y/o plantas de biogás y/o acumulación de bostas pasando opcionalmente por el paso (8) al Molino martillo o picador simple (F) y llevado por el paso (10) al sistema de lavado (I), o del paso (9) directo al sistema de lavado (!)■

Cualquiera de las tres alternativas utilizadas, permite llevar el material al sistema de lavado(l), sin descartar otras alternativas no definidas de entrada de los purines al sistema de lavado (I). Dentro de estas otras alternativas de entrada, podrían ser los digestatos en forma directa desde un biodigestor o un biorreactor.

El sistema de lavado (I) comprende diferentes dispositivos asociados y etapas cooperativas entre sí. Si el pozo puhnero (A) libera purines en condiciones lo suficientemente líquidas, uniformes y sin mayores grumos, el primer dispositivo es la Bomba Puhnera (a), (se incluye dentro del sistema porque se requiere impulsión inicial de los purines) con una capacidad de impulsión entre 80 a 14000 kgr/min, de preferencia 700 kgr/min, de preferencia 100 kg/min, que bombea o mueve el purín con una humedad en el rango entre 80% a 95%, de preferencia entre 84% y 90%, con un porcentaje de materia seca de entre 9 a 12% p/p desde cualquiera de las formas de alimentación del purín, mencionadas previamente, a un dispositivo inicial tipo pantalla, zaranda o Filtro rotatorio (b), que opcionalmente puede vibrar, con un haz de luz de 10 Mesh americanos (2 mm) hasta 40 mesh americanos(0,4 mm), de preferencia 20 Mesh americanos (0,841 mm) del filtraje, que filtra y separa un producto sólido más homogéneo al dispuesto por las fuentes de entrega de purines, mencionadas previamente, con un rango de humedad de entre 70% a 90% p/p, de preferencia un 83% p/p. El dispositivo tipo pantalla se refiere a una malla plana opcionalmente vibratoria para mejorar el escurhmiento del agua, posicionada en el rango de los 30°

TI a los 60°, de preferencia en 45°, con un haz de luz de filtraje como el mencionado anteriormente. Por otra parte, la alternativa de dispositivo tipo zaranda corresponde a una malla circunscrita a un marco que opcionalmente puede vibrar para extraer mejor el agua, dispuesta en una inclinación negativa. Y finalmente, el dispositivo tipo filtro rotatorio corresponde a una malla cilindrica rotatoria, la cual se encarga de filtrar el flujo que pasa a través de ésta. Pueden estar varios de estos filtros rotatorios dispuestos en serie o paralelo, y ser lavados con chorros de agua limpia externa. Tanto los filtros tipo zaranda y rotatorio mantienen el mismo haz de luz mencionado previamente. Del dispositivo tipo pantalla, zaranda o Filtro rotatorio (b), el sólido retenido, cae por gravedad en un dispositivo de tornillo pulmón alimentador (c), el cual es un tornillo de impulsión de sólidos común con una capacidad de desplazamiento de material de entre 500 a 2000 Kg/hr, de preferencia 1000 Kg/hr, con el cual se mueve el sólido para alimentar un dispositivo de dosificación (d) que realiza porciones y estandariza la cantidad de sólido, entre 500 Kg/h hasta 7000 Kg/h, de preferencia 1000 Kg/h para ingresar al siguiente dispositivo. En esta etapa, la humedad del producto está entre el 60% y el 35%, de preferencia 45% p/p. El dispositivo dosificador (d), a modo de ejemplo un capacho, tornillo, balancín, que en general corresponde a un sistema para regular con una presión requerida la dosificación del material, donde a modo de ejemplo, puede tratarse de una cubeta tipo embudo preprogramada para liberar su contenido al llegar a un peso también preprogramado. Principalmente consta de un sistema de control electro-mecánico para la dosificación y liberación del material a medir. Una vez que el dispositivo dosificador (d) se llena, libera su contenido dentro del estanque de lavado y humidificación (e), por el punto de entrada del sólido (e2). El estanque de lavado y humidificación (e), hidrata y homogeniza el sólido filtrado previamente y lo lleva a una humedad entre 85 - 99% en peso, de preferencia 97% en peso, donde dicho estanque de lavado y humidificación (e) comprende: un estanque con capacidad entre 5 a 100 m ³ , de preferencia 35 m ³ de capacidad, con una entrada para el agua de lavado (e1 ), la cual puede ir por arriba o por abajo del tanque, y a través de esta entrada, la inyección opcional de ozono (O3), y otro punto de entrada del sólido (e2) a ser tratado. También el estanque de lavado y humidificación (e) comprende, en el centro, un aparato de agitación de paletas tubular (e3) que al girar genera un efecto centrípeto de movimiento giratorio que succiona la mezcla desde abajo del estanque a su interior y la libera por la parte superior del tubo, donde también por otra parte, el agua de lavado de la primera inyección (e1 ) genera un torrente que arrastra el sólido separándolo en combinación con el efecto del movimiento centrípeto mencionado previamente. Alternativamente, el contenido del estanque de lavado y humidificación (e), puede ser simplemente agitado centrífugamente desde el centro a través de paletas con la respectiva agua de lavado desde la primera entrada (e1 ) generando un torrente que arrastra y separa el sólido. Luego de esto, si existe un exceso de líquido en el estanque de lavado y humidificación (e), se expulsa por la salida de transferencia de nivel (e4), en la parte superior del estanque de lavado y humidificación (e), transfiriendo el contenido de vuelta a la puhnera o pozo puhnero (A). El estanque de lavado y humidificación (e), también cumple la función de homogenizar y desgasificar el Ozono en exceso (O3), luego de esto y continuando con el proceso, la transferencia de sólidos se canaliza en forma directa desde estanque de lavado y humidificación (e) a los estanques de cavitación y choque (g) por medio de bombas del cavitador (g1 ) con una capacidad de caudal, por cavitador, de entre 100 y 3000 It por minuto, de preferencia 800 It por minuto por cavitador, con potencias entre 2 a 50 Kw, de preferencia y a modo de ejemplo sin querer restringir otras capacidades del sistema, 4 Kw/h para poder procesar entre 400 y 1500 Kg/hora de purines con un rango entre 85% y 99% de humedad en base seca, de preferencia 90%, de preferencia 97%, de preferencia 98%, de preferencia 99%, de preferencia para procesar 500 Kg/h de fibras. Para producir la mezcla ozono-agua se prepara en un tanque anexo de preparación de ozono (o), donde se burbujea el ozono a través de máquinas generadoras de ozono (p) en un volumen de agua(J) entre 1000 It/h hasta 320000 It/h, de preferencia 100 a 14000 lt/min, de preferencia 1000 lt/min.

El origen del flujo continuo de agua (J), es el mismo que se menciona en la patente del mismo inventor PCT/CL2017/00009, donde el agua (J) que ingresa al estanque de Lavado y humidificación (e) previo paso por el tanque anexo de preparación de ozono (o), es impulsada por la bomba impulsora de líquido (N) que entra a través del paso (13) entrada superior, y paso (27) entrada inferior, los cuales provienen de la bomba impulsora de líquido (N) que es abastecida por el paso (26), proveniente a su vez del estanque acumulador y puhficador (J), el cual es abastecido por el paso (28), y por el paso (15) que viene de los filtrados de todo el sistema de lavado (I). Por su parte, el estanque de purificación y acumulación de agua de lavado (J) genera un flujo que está representado por el paso (24) y que alimenta al estanque de concentrado de material biológico e impurezas inertes (G), los cuales serán tratados para dejarlos como abono. Asimismo, el o los mencionados estanques de concentrado de material biológico e impurezas inertes (G) se alimentan también por los residuos líquidos generados por el filtrado granulométhco final (h), los gases burbujeados desde el estanque de cavitación y choque (g) y el tornillo molino martillo (j), lo cual corresponde al paso 14, según se puede ver en las figuras 2 y 3. Las Bombas del cavitador (g1 ) son proporcionales a la cantidad de chorros que por los ductos cavitadores (g2) pase el líquido a tratar, esto quiere decir que, si el chorro pasa por un ducto cavitador (g2), necesariamente tiene que ser impulsado por una bomba o varios chorros, por una bomba de mayor potencia. Los ductos cavitadores (g2) pueden operar en serie o en paralelo, según la disposición del sistema, puede ser uno o “n” dependiendo de la cantidad de producto a procesar, de preferencia un ducto cavitador, o de preferencia dos ductos cavitadores. El estanque de cavitación y choque (g) comprende una serie de componentes que se describirán a continuación, en primer lugar, comprende él o los ductos cavitadores (g2), tal como se describen en la figura 4, los cuales a su vez comprenden dos estructuras principales conectadas entre sí, el ducto de cavitación y flujo laminar (g2a) y el ducto de choque (g2b). El ducto de cavitación y flujo laminar (g2a) comprende una estructura en forma tubular con disminuciones de diámetro internas y externas (las disminuciones externas pueden ser opcionales), con un diámetro interno entre 4 cm a 22 cm, de preferencia 6 cm, de preferencia 1 1 cm, de un largo total entre los 50 cm a los 280 cm, de preferencia 75 cm, de preferencia 137 cm. Los materiales con el cual está confeccionado este ducto comprende diferentes tipos de metales resistentes a la abrasión y oxidación, como el acero y aleaciones, también pueden ser polímeros, tales como la poliamida, entre otros, o puede darse una combinación de materiales en un mismo ducto.

Internamente el ducto cavitador (g2) comprende tres secciones, ordenadas desde donde entra el caudal de residuos hasta su salida en el filtrado granulométrico final (vi). En primer lugar, el ducto cavitador (g2) es alimentado desde el tanque de lavado y humidificación (e) pasando por la o las bombas de cavitación (g1 ), donde estos residuos ingresan por el diámetro de ducto de entrada (g2ad) en la primera sección de tobera (g2aa) en donde se reduce el diámetro interno del ducto cavitador (g2) con un ángulo de tobera de entre 15° y 35°, de preferencia 21 °. Esta reducción del diámetro interno (g2ae) del ducto cavitador (g2), va desde una leve reducción del diámetro interno de entrada del ducto cavitador (g2), hasta 1/5 del diámetro interno, de preferencia 1/3. Esta sección posee un largo entre los 7 cm a los 41 cm, de preferencia 107 cm, de preferencia 1 10 cm. Al reducir el diámetro del ducto en esta sección, se aumenta rápidamente el caudal del fluido a una presión de entrada constante.

Continuando con el flujo del residuo, viene la segunda sección de carga de flujo (g2ab), la cual mantiene un diámetro interno constante en relación con la disminución de diámetro interno de la sección anterior, donde esta sección de carga de flujo (g2ab) comprende un largo entre los 4 a los 23 cm, de preferencia 6 cm, de preferencia 11 cm. En esta sección se mantiene un alto caudal a una presión contante.

Continuando con la conducción del fluido, viene la tercera y última sección del difusor (g2ac) donde se vuelve a ensanchar el diámetro interno del ducto cavitador (g2) en un ángulo entre los 5 ^o y 10°, de preferencia 7 ^o , hasta llegar al mismo diámetro de entrada (g2ad) del ducto cavitador (g2), donde el largo de esta sección abarca entre los 22 cm a los 124 cm, de preferencia 33 cm, de preferencia 49 cm. En esta sección se produce el efecto de cavitación porque al venir el fluido con un alto caudal (alta velocidad) y pasar por la arista del ángulo que se forma al expandirse el diámetro del ducto, se genera una baja de presión repentina, esta baja de presión genera microburbujas en el fluido y su coalescencia, logrando agitar las fibras, aglomerados y partículas mezcladas en el fluido, de preferencia las partículas de sílice, de preferencia los desechos derivados de nitrógeno, derivados de azufre, derivados de metales pesados como cadmio, mercurio, plomo entre otros, y las fibras del desecho. En esta sección y dependiendo de las diferencias de los caudales (Velocidades relativas del fluido) formados, la presión de entrada al ducto cavitador (g2) puede pasar de una presión constante hasta el 25% de esa presión en milisegundos, de preferencia del 50%, a modo de ejemplo, y sin restringir a otros rangos, desde 4 atmosferas a 0 Atmosfera de presión en la salida de esta sección. El proceso realizado en el ducto cavitador (g2), no consume energía y logra por medio de un proceso físico separar eficientemente las fibras, la sílice y el resto de los componentes del residuo tratado, con el fin de entregar un producto pre-procesado al filtro granulométrico final (h), para que éste, a su vez, logre obtener su máxima limpieza.

Luego y continuando con la dirección del caudal, se conecta un segundo elemento llamado ducto de choque (g2b), que se comunica directamente con el ducto cavitador (g2) y entrega su producto pre-procesado al choque de caudales. Este ducto de choque (g2b), comprende tres secciones, donde la primera sección mantiene el mismo diámetro interno de la entrada (g2ae) al ducto cavitador (g2) y se llama sección de separación (g2ba), donde se retiene en parte el caudal manteniendo un flujo laminar y se le da un espacio físico para que los elementos componentes del residuo sean separados. Esta sección comprende un largo de 14 cm a 76 cm, de preferencia 20 cm, de preferencia 30 cm.

La segunda sección del ducto de choque (g2b), continuando con el caudal, corresponde a la sección de reducción de salida (g2bb), donde se reduce el diámetro de entrada (g2ad) a un diámetro superior (g2bd), con respecto al diámetro de reducción (g2ae) de la sección de carga de flujo (g2ab), en el rango de entre el 45% y hasta levemente menor al diámetro interno del ducto cavitador (g2), de preferencia en un 50%, el largo de esta sección está entre los 2 cm hasta los 1 1 cm, de preferencia 3 cm, de preferencia 5 cm. El ángulo de la reducción en esta sección es del orden de entre los 25° a los 35°, de preferencia 30°. Esta sección, aunque reduce el diámetro de la salida del ducto (g2bd), viene con una presión disminuida, por lo que no genera mayor resistencia y variaciones de presión adicionales.

Finalmente, la última sección antes del lavado del residuo es la sección de salida (g2bc), la cual puede ser direccionada, que guiará el chorro de salida del residuo al filtro granulométrico final (h). Esta sección mantiene el diámetro reducido de la sección anterior y comprende un largo de entre 1 cm a 7 cm, de preferencia 2 cm, de preferencia 3 cm.

Dentro del estanque de cavitación y choque (g) se hacen chocar dos chorros de salida entre sí, o un chorro de salida contra una de las paredes del estanque, o contra una lámina o deflector desde ductos de choque (g2b), donde la dirección de choque entre chorros es de preferencia de frente, aunque puede ser angulado si hay más de dos chorros, a una distancia entre 1 cm a 200 cm, de preferencia 2 cm, de preferencia 10 cm, de preferencia 50 cm, de preferencia 100 cm, de preferencia 150 cm, donde la capacidad de desmenuzar las fibras de los chorros está indirectamente relacionada con las distancias entre los ductos de choque (g2b), en otras palabras, a menor distancia mayor desmenuzamiento. Para mejorar el choque frontal de dos chorros se presenta una pieza opcional, que enfrenta a los dos ductos de choque (g2b), llamado tubo de direccionamiento y choque (g2h), que consiste en un tubo con el mismo diámetro de salida del ducto de choque (g2b) pero con dos perforaciones laterales (g2f) y una perforación central inferior (g2g) que cumplen el objetivo de canalizar la explosión del chorro tal como se ve en la figura 5. El caudal de salida de los ductos de choque (g2b) es del tipo laminar y está en el rango de los 20 litros por minuto a los 5000 litros por minuto, de preferencia 500 litros por minuto. A modo de ejemplo y sin restringir el desarrollo, si dos ductos cavitadores (g2) con dos ductos de choque (g2b), individualmente con caudales de 500 litros por minuto hacen chocar sus caudales, suman sus velocidades en el choque y en conjunto, el caudal para el lavado es de 1000 litros por minuto.

La cavitación y el choque de caudales genera un efecto inesperado en el presente desarrollo el cual consiste en que las especies oxidantes como el O2 y el O3 aplicado externamente, reaccionan químicamente con subespecies derivadas del nitrógeno, del azufre y otros contaminantes volatilizando en parte este nitrógeno, azufre y otros contaminantes, como elementos volátiles en combinación con el oxígeno, eliminando así parte este contaminante del producto final. Para la eliminación de estos contaminantes volátiles, el estanque de cavitación y choque (g) también comprende en su parte superior un ducto de salida de gases (g3d) que canaliza y burbujea los gases en el estanque de concentrado de material biológico e impurezas inertes (G), para así enriquecer este residuo con los gases disueltos generados en el estanque de cavitación y choque (g) a través del paso 14.

También el dispositivo de estanque de cavitación y choque comprende una salida del producto (g3a) del choque de caudales, una manilla (g3b) para la mantención de los ductos cavitadores y un visor (g3c) para la verificación de la operación del dispositivo. En general el producto que sale del choque posee una humedad en el rango de entre 85% y 99% p/p en base seca, de preferencia el 90% p/p, el 98% p/p y el 99% p/p. Por gravedad, el producto resultante del choque de caudales cae y se posiciona sobre el dispositivo de filtro granulométrico final (h) que corresponde a un dispositivo final tipo pantalla, zaranda o Filtro rotatorio (h), que opcionalmente puede vibrar, con un haz de luz del f i Itraje de entre 0,25 a 2 mm (10 a 60 mesh americanos), que filtra y separa un producto sólido más homogéneo y fino al entregado por el dispositivo estanque de cavitación y choque (g), mencionado previamente, con un rango de humedad de entre 70% a 90%, de preferencia un 83%, donde se retienen las fibras humedecidas y se filtra por segunda vez el líquido con sus respectivos contaminantes. Este dispositivo está dispuesto en un ángulo que da desde los 10° sobre la horizontal hasta 80° sobre la horizontal de preferencia 45°. Para esta segunda filtración, los dispositivos tipo pantalla, zaranda y filtro rotatorio son similares a los descritos para el primer filtro granulométrico. Por otra parte, el sólido retenido en este filtro final puede ser rociado con agua reciclada (J) o agua limpia (L) antes de pasar al siguiente dispositivo.

Finalmente, y continuando con el manejo de los productos sólidos, el sólido que cae del choque de los caudales, mencionado previamente, se deposita por gravedad en el dispositivo de tornillo molino martillo (j), donde este dispositivo es un equipo compacto que opera con dos elementos, primeramente, un elemento de molino extrusor y secundariamente elemento de molino martillo. El primer elemento de molino extrusor se compone de los siguientes elementos relacionados entre sí, inicialmente el sólido cae por gravedad y entra por la tolva de entrada (j6), esta tolva canaliza el sólido por el eje tornillo (j1 ) el cual desplaza el sólido contra el sistema de apriete (j8). El eje tornillo (j1 ) a su vez se compone de una cañería con hélice (j1 a) continua con un ángulo de giro que va desde los 15° a 50°, de preferencia 20° y con una distancia entre vueltas de preferencia de 15 cm, sin querer restringir con esta medida otras posibilidades eficientes, además comprende dos bujes terminales de la cañería (j1 b), con un refuerzo interior de cañería (j1 c), todo montado sobre un eje (j1 d), con un buje terminal del eje (j1 e). El eje tornillo (j1 ) también está sostenido en el elemento del tornillo extrusor del dispositivo de tornillo molino martillo (j) por un soporte posterior (j2) y montado sobre dos rodamientos circulares cónicos (j3) para mantener el movimiento del eje tornillo (j1 ), estos rodamientos están sujetados para evitar su salida siguiendo la línea del eje, por los manguitos de sujeción (j5), en paralelo un o-ring (j4) separa estos rodamientos (j3) del material entrante en la tolva de entrada (j6).

El sólido, moviéndose por el eje tornillo (j1 ), antes de llegar al sistema de apriete (j8), pasa por un dispositivo criba (j7), este dispositivo criba (j7) comprende la criba misma circular (j7a) con entre 80 y 1000 platinas, de preferencia 1 12, con medidas, a modo de ejemplo sin restringir estas medidas, de 400 mm de largo, por 30 mm de ancho por 2,5 mm de espesor, con un haz de luz entre 0,05 y 3 mm, sostenida sobre un soporte de criba (j7c) y envuelta en la envolvente de criba (j7b), que cumplen la función de canalizar el agua extraída en el apriete y canalizarla por el desagüe (j7f) a su recirculación, reteniendo el sólido en la superficie interior del dispositivo de criba (j7). Este dispositivo de criba (j7) es fácilmente removible por medio de la manilla de la criba (j7e) para su limpieza, donde además para poder extraer la criba misma (j7a), se puede retirar la tapa del dispositivo (j7d) .

El sistema de apriete (j8) mencionado previamente comprende un área delimitada por las tapas: superior (j22), lateral superior (j23) y lateral inferior (j20) que soportan la acumulación de material sólido picado por medio de las cuchillas (j8e) que van apretadas sobre el porta-cuchillas (j8a), que a su vez es estabilizada en el eje horizontal por el resorte (j8c), quien a su vez ejerce presión en contra de la dirección del material por el eje tornillo (j1 ). El sistema de apriete para sujetarse al elemento molino extrusor del dispositivo de tornillo molino martillo (j), se monta a través de un porta-palanca (j8b) que sujeta la palanca (j8d), la cual sostiene al sistema de apriete (j8) al dispositivo total de manera fácil y removible en caso de ser necesario el reemplazo de cuchillas (j8e). Este sistema de apriete (j8) se mantiene en una posición firme sin girar, pero deja girar libremente al eje tornillo (j1 ), haciendo que el sólido retenido se estruje aumentando el tiempo de escurrimiento, dejado un material sólido más deshidratado.

Por otro lado, el sistema de apriete (j8) comprime y pica el sólido y éste al acumularse en parte sobre el eje tornillo (j1 ), libera líquido en el dispositivo de criba (j7). La mayor parte del sólido, sin embargo, cae por la presión y gravedad al conjunto moledor (j14) o a un molino martillo tradicional que corresponden al segundo elemento del dispositivo de tornillo molino martillo (j), donde este conjunto moledor (j14) está constituido por una caja de soporte (j14c) y una salida circular de material sólido (j14b), interiormente comprende un conjunto de aspas de molienda o desmenuzamiento en forma de cruz simétrica (j14a) montadas sobre un tubo (j14¡), el cual gira sobre un eje de molienda cuadrado (j14h), donde para este giro, el eje de molienda (j14h) se posiciona entre dos rodamientos de base cuadrada (j14d) en cada extremo del tubo por fuera de la caja. Las aspas van girando por la energía entregada sobre el giro del piñón (j14f) y por la presión que ejerce el sólido al querer salir debido a la restricción generada por una rejilla (j14g) con un haz de luz ligeramente superior al espesor del aspa. Para que el conjunto moledor esté en posición y gire libremente su eje, también contiene un rodamiento de soporte del conjunto moledor (j14e), el cual está montado en el soporte del conjunto moledor (j17).

Continuando con el elemento molino extrusor, sobre el eje tornillo (j1 ), posterior al sistema de apriete (j8), viene el rodamiento (j9) y el soporte principal (j16) que sostiene a la mayoría del dispositivo de tornillo molino martillo (j). Continuando con la misma disposición, viene el área de piñones, delimitada por la tapa superior (j19) y las tapas laterales (j21 ), esta área protege al conjunto de piñones (j10) grande y (j11 ) pequeño montados sobre el eje (j1d), donde el piñón grande (j10) proporciona la energía mecánica al conjunto moledor (j14). Luego de esto viene el motor reductor (j12) que entrega energía a todo el dispositivo de tornillo molino martillo (j). Este motor está asociado directamente por medio del eje estándar del motor (j13) al eje (j1 d) para entregar el giro a todo el dispositivo, con una velocidad entre 10 a 250 rpm. A modo de ejemplo este motor puede tener una capacidad de 10 Hp y una velocidad de 140 rpm, sin restringir la capacidad y potencia del motor a este ejemplo específicamente. Por otra parte, el motor se sostiene sobre la base del motor (j18) y se posiciona por el soporte del motor (j15).

La eficiencia del dispositivo de tornillo molino martillo (j) es tal, que comienza trabajando con sólidos con humedades en torno al 85% p/p y llega después de todos los procesos de molino, apriete, corte y filtrado a una mezcla de fibras con una humedad bajo un 30% p/p, lo cual redunda en un menor consumo energético en etapas posteriores para desecar de forma eficiente el producto final. También el tamaño de la fibra final se sitúa en el rango de 0,595 - 0,297 mm, tomando en cuenta el 72% del total de la muestra, lo cual entrega una mayor superficie de exposición a los oxidantes y al fuego en la combustión final del producto, mejorando así la eficiencia de la combustión final.

Una vez el sub-producto sale del dispositivo de tornillo molino martillo (j), prosigue con los pasos y equipos similares a los mencionados en la solicitud de patente de los mismos inventores mencionada previamente.

El material sólido es transportado a través del paso (16) a la sección de prensado o centrifugado (O), la cual elimina el exceso de agua del material, el cual, con posterioridad, es llevado a través del paso (18) que corresponde a un secador (P), el cual es alimentado con aire caliente a través del paso (21 ) que a su vez es alimentado por la Caldera (Q), luego este material cae por el paso (19) en un dispositivo de tamizado vibratorio magnético seco (S) que corresponde a un dispositivo tipo zaranda, similar al señalado en la etapa (b) del sistema de lavado (I) pero en seco, con barras magnéticas para atrapar metales y un haz de luz del tamizaje de entre 2 mm (10 mesh americanos) hasta 0,595 mm (30 mesh americanos), que tamiza y separa un producto sólido tipo polvo homogéneo fino con un rango de humedad de entre 10% a 5%, de preferencia un 7 %, donde se retienen los fragmentos de mayor tamaño y el polvo tamizado es canalizado por ductos neumáticos (20) al proceso de peletizado (T). Este dispositivo está dispuesto en un ángulo que va desde los 10° sobre la horizontal hasta 80° sobre la horizontal de preferencia 45°.

El material que ha sido procesado es incorporado al proceso de Peletizado (T) a través del paso (20) para formar finalmente pellets y/o briquetas de ligno-celulosa y/o alguna otra forma sólida para ser quemada. El presente desarrollo, además de limpiar la fibra de todo tipo de impurezas por fuera, también es capaz de limpiar la fibra por dentro la cual se encuentra llena de bacterias, enzimas, jugos gástricos que son los encargados de disolver la celulosa y hemicelulosa para transfórmalos en azucares, pero al salir del animal estas se quedan dentro de la fibra como materia contaminante y al ser quemada estos emiten olor y gases nocivos para la salud.

El presente desarrollo también es capaz de limpiar la fibra por dentro y por fuera de residuos de sílice mejorando así el producto final eliminando su capacidad de vitrificación dentro de calderas y estufas.

Para describir el proceso en el sistema de lavado (I) del presente desarrollo, se comprenden ocho subetapas tales como: filtrado granulométhco inicial y final, dosificación, movimiento centrípeto o centrífugo, turbulencia por agua, ozono opcional, cavitación, choque y deshidratado por tornillo molino martillo, continuando con las etapas ya conocidas en el estado del arte, para lograr un objetivo doble, un consumo energético mínimo en el proceso por poseer subetapas con procesos sin consumo energético y un producto final de alto poder energético con un mínimo de contaminantes, en especial nitrógeno y cenizas, entre otros. Este sistema a través del filtrado granulométhco, movimiento centrípeto o centrífugo, arrastre de agua, ozono opcional, cavitación, choque y deshidratación mecánica, logra desprender todos los contaminantes tanto en el interior y exterior de los componentes sólidos de los purines y sus mezclas, en un proceso continuo eliminando sus contaminantes dejando un producto solido de características particulares. Como se mencionaba anteriormente, la aplicación de agentes químicos no es una opción para el presente desarrollo. Es parte fundamental del presente desarrollo las modificaciones realizadas al sistema de lavado (I) y sus subetapas en el rendimiento total del sistema.

Las sub-etapas del proceso del sistema de lavado (I) comprenden: i) impulsión a través de Bomba Puhnera (a): movimiento del purín desde el pozo puhnero (A) moviendo la mezcla de purines;

¡i) filtrado granulométrico inicial: esta subetapa corresponde a un filtrado inicial por medio de una pantalla, zaranda o filtro rotatorio para lograr estandarizar y disminuir la humedad levemente del sólido en proceso, en general se recibe un sólido con una humedad inferior al 85% p/p. El sólido obtenido es transportado por tornillo pulmón donde el porcentaje de humedad disminuye bajo un 80% p/p; iii) dosificación, esta subetapa corresponde a la medición del peso de una cantidad de sólido para ingresar a la siguiente subetapa del proceso. Principalmente se mide el peso de una cantidad de sólido por medio de un capacho automatizado y se libera su contenido al interior del Estanque de lavado y humidificación (v); iv) movimiento centrípeto o centrifugo con turbulencia de agua e inyección opcional de ozono, mencionamos estos tres sub-pasos porque se dan dentro del estanque de lavado y humidificación (e). Principalmente se rehidrata la mezcla que contiene fibras a través de la entrada de agua (J) la cual mueve y arrastra la mezcla que contiene fibras, en paralelo como una primera alternativa, en el centro del estanque un aparato de agitación de paletas tubular succiona esta mezcla hidratada y la eleva por el movimiento centrípeto hasta la parte superior del aparato donde se derrama en el centro de dicho estanque. Una segunda alternativa es simplemente una paleta agitadora en el centro de tanque generando un efecto centrifugo en la mezcla. En forma opcional, puede agregársele una mezcla de agua con ozono premezclado al estanque, con el fin de eliminar material microbiológico y compuestos derivados de nitrógeno, compuestos derivados de azufre y otros compuestos, en sub-etapas posteriores. Para esto la mezcla ozono-agua se prepara en un tanque anexo de preparación de ozono (o), donde se burbujea el ozono a través de máquinas generadoras de ozono (p) en un volumen de agua (J) de entre 1000 It/h hasta 320000 It/h, de preferencia 33000 It/h, hasta llegar a una concentración en el rango de 900 a 1200 ppb y esta mezcla a su vez, se reinyecta en el estanque de lavado y humidificación (e), como se menciona previamente; v) cavitación y choque, en esta subetapa, el líquido que sale del estanque de lavado y humidificación (e), es elevado por las bombas de cavitación (g1 ) descritas previamente, y el caudal pasa por el estanque de cavitación y choque (g), donde a través del ducto de cavitación (g2), se produce la reacción física de cavitación en el seno del líquido y en el seno de la humedad retenida que contienen las fibras haciendo un trabajo de microburbujeo de altísima velocidad logrando inestabilizar mecánicamente los contaminantes y los diferentes tipos de fibras dentro de la mezcla, quedando listos para su separación en el choque, entre diferentes caudales que provienen de diferentes ductos de cavitación (g2) o un solo ducto y una pared del estanque de cavitación y choque (g). Esta subetapa a su vez se separa en tres fases, la primera fase, cavitación del caudal; la segunda fase, separación y laminación del caudal; y la tercera fase, choque de caudal; vi) filtrado granulométrico final: esta subetapa se presenta después de la subetapa de choque dentro o contra el estanque de cavitación y choque (g), donde el sólido húmedo pasa por gravedad por un filtro granulométrico final (h), que corresponde un filtrado final por medio de una pantalla, zaranda o filtro rotatorio, que retiene las fibras humedecidas y filtra por segunda vez el líquido con sus respectivos contaminantes, en general las fibras humedecidas comprenden una humedad entre un 80 y un 85%; y vii) deshidratado por tornillo molino martillo: el sólido húmedo de la subetapa anterior entra en un tornillo molino martillo (j) con una configuración de dos elementos que primeramente procede a empujar el sólido y estrujarlo a través del elemento tornillo extrusor el cual lo deshidrata hasta quedar con una mezcla de fibras con una humedad bajo un 30% p/p, y luego el segundo elemento de molino martillo que desmenuza el sólido resultante.

Especificando, la potencia necesaria para la etapa de cavitación y choque (v) se maneja una potencia de bomba de cavitación (g1) en un rango de 2 Kw a 50 Kw, de preferencia y a modo de ejemplo sin querer restringir otras capacidades del sistema, es de 4 Kw para poder procesar de 1200 kg/h de purines al 80% de humedad o superior, quedando la fibra diluida en el rango de 0,5% a 5%, de preferencia 2%, de preferencia 2,5%, de preferencia 3%, en agua, que es el medio ideal para la etapa de cavitación, con caudales a modo de ejemplo de 500 lt/min pasando por el tubo cavitador (g2). Como se menciona previamente se requiere que el fluido a tratar tenga una humedad y dilución predeterminada para poder operar en el tubo cavitador (g2), donde dentro de estos parámetros el ideal es una humedad en el 97% y un tamaño de partícula no mayor a 20 mm.

Luego del paso por la cavitación viene la separación y laminación del caudal donde el caudal es frenado, y es estabilizada su presión. Una vez estabilizado y laminado el caudal, este es liberado haciendo chocar los caudales unos contra otros, esto quiere decir que, si existen solo dos chorros, estos chocan en direcciones opuestas entre ellos aditivando su velocidad, si existen más de dos chorros, estos choques son en pares o en tríos neutralizando la proyección fuera por los estanques de cavitación y choque (g).

Otra especificación, es que, para extraer las fibras celulósicas y la lignina con sus derivados, y como parte final del proceso de lavado, la etapa (vii) se utiliza el dispositivo de tornillo molino martillo (j). Este tornillo es también un tornillo desecador porque logra no solo mover las fibras a las etapas posteriores de secado, sino que extrae el agua de la mezcla desde un 98% hasta un 30% p/p, (El estado del arte menciona generalmente que los tornillos, en general, dejan en la mezcla entre el 70 al 80% de humedad), con lo cual se ahorra tiempo y energía en secar las fibras en etapas posteriores.

Este tornillo puede ser utilizado en otros procesos de desecación o de disminución de la humedad independientemente al método y campo de aplicación del presente desarrollo.

Para lograr estos efectos el dispositivo de tornillo molino martillo (j) opera a una alta velocidad entre 20 Rmp hasta 200 Rpm, de preferencia 140 Rpm, de preferencia 70 Rpm, en un diámetro pequeño y con cuchillos interiores rompedores de fibra, como se menciona anteriormente en su descripción.

El tamaño de partícula que sale del dispositivo de tornillo molino martillo (j), está en un rango bajo los 0,595 - 0,149 mm. Con respecto al producto final obtenido tipo pellet o briqueta para quemar, este comprende según la tabla I:

Tabla I:

Descripción de figuras Figura 1 :

La figura 1 presenta un diagrama de bloques del estado del arte de la solicitud PCT/CL2017/00009 del tratamiento de purines para obtención de lignocelulosa como materia prima y/o combustible y otros componentes químicos. Operaciones se muestran en bloques, líneas de flujo o corrientes se presentan con flechas las cuales indican dirección del flujo, y además son representadas con números.

Figura 2:

Esta figura describe un esquema con las etapas del presente desarrollo y como se involucran en parte con etapas del estado del arte previo.

Figura 3:

Esta figura presenta solamente un esquema de los elementos componentes del sistema de lavado (I). Donde se aprecian según su numeración:

A: pozo puhnero b: dispositivo inicial tipo pantalla, zaranda o Filtro rotatorio c: dispositivo de tornillo pulmón alimentador d: dispositivo dosificador e: estanque de lavado y humidificación e1 : entrada para el agua de lavado e2: punto de entrada del sólido e3: aparato de agitación de paletas tubular e4: salida de transferencia de nivel

G: estanque de concentrado de material biológico e impurezas inertes g: estanques de cavitación y choque g1 : bombas del cavitador g2: ductos cavitadores g3d: ducto de salida de gases h: dispositivo final tipo pantalla, zaranda o Filtro rotatorio j: dispositivo de tornillo molino martillo p: máquinas generadoras de ozono o: tanque anexo de preparación de Ozono

O: prensa o centrifuga

Figura 4:

Esta figura presenta el estanque de cavitación y choque (g), su ducto cavitador (g2a), la relación de sus componentes internos, entre el ducto de cavitación y flujo laminar (g2a) y el ducto de choque (g2b) y sus diferentes piezas. Tal como se indica los numerales señalan: g: estanque de cavitación y choque g2: ductos cavitadores g2a: ducto de cavitación y flujo laminar g2aa: primera sección de tobera g2ab: sección de carga de flujo g2ac: sección del difusor g2ad: diámetro de ducto de entrada g2ae: reducción del diámetro interno g2b: ducto de choque g2ba: sección de separación g2bb: sección de reducción de salida g2bc: sección de salida g2bd: diámetro superior g2f: perforaciones laterales g2g: perforación central inferior g2h: tubo de direccionamiento y choque g3a: salida del producto g3b: manilla g3c: visor g3d: ducto de salida de gases

Figura 5:

Esta figura presenta el ángulo de choque de los chorros que salen de dos ductos de choque (g2b) y cómo se comportan en su salida del dispositivo.

Figura 6:

Esta figura presenta el dispositivo de tornillo molino martillo (j), donde se muestran todas sus partes y piezas, donde los numerales señalan: j1 : eje tornillo j1 a: cañería con hélice j1 b: bujes terminales de la cañería j1 c: refuerzo interior de cañería j1d: eje j1 e: buje terminal del eje j2: soporte posterior j3: rodamientos circulares j4: o-ring j5: manguitos de sujeción j6: tolva de entrada j7: dispositivo criba j7a: criba circular j7b: envolvente de criba j7c: soporte de criba j7d: la tapa del dispositivo j7e: manilla de la criba j7f : desagüe j8: sistema de apriete j8a: porta-cuchillas j8b: porta-palanca j8c: resorte j8d: palanca j8e: cuchillas j9: rodamiento j10: piñón grande j11 : piñón pequeño j12: motor reductor j13: eje estándar del motor j14: conjunto moledor j14a: aspas de molienda en forma de cruz simétrica j14b: salida circular de material sólido j14c: caja de soporte j14d: rodamientos de base cuadrada j14e: rodamiento de soporte del conjunto moledor j14f: piñón del conjunto moledor j14g: rejilla j14h: eje de molienda cuadrado j14¡: tubo j15: soporte del motor j16: soporte principal j17: soporte del conjunto moledor j18: base del motor j19: tapa superior del área de piñones j20: tapa lateral inferior del sistema de apriete j21 : tapas laterales del área de piñones j22: tapa superior del sistema de apriete j23: tapa lateral superior del sistema de apriete Ejemplo de Aplicación

El presente ejemplo se desarrolló en las purineras del laboratorio agropecuario Las Garzas. El día 17 de agosto 2020, se utilizaron 5450 Kgr de purín de vacuno principalmente y se aplicó el procedimiento del presente desarrollo. El agua de limpieza utilizada viene de un pozo de la zona, con aguas con un alto contenido de sales disueltos.

Inicialmente se tomaron muestras de purín y de estiércol, donde se entregó el siguiente compendio de resultados analíticos, tal como se muestra en la Tabla II:

Tabla II:

Luego de pasar el purín por el presente proceso, también se muestreo el pellet final del mismo, entregando los siguientes resultados analíticos, según la tabla III: Tabla III:

Para el cálculo comparativo de la disminución de Silicio, se debe tener en cuenta que el porcentaje de Silicio varía fundamentalmente en relación con el porcentaje de Ceniza, y éste último con respecto del producto total. Para los actuales análisis se utilizaron los siguientes procesos bajo las normas internacionales según se presenta en la tabla IV:

Tabla IV:

La siguiente tabla VIII muestra los análisis realizados a los reactantes y productos de la solicitud de patente del mismo inventor PCT/CL2017/00009.

5 Tabla VIII:

La medición del tamaño de partículas se realizó bajo la norma EN 15149-1 , a través de las transferencias de partículas por diferentes zarandas y el peso del material retenido en cada una de ellas para el producto que se estaba midiendo, con 5 el fin de calcular el porcentaje mayoritaño de retención para un rango de tamaño de partícula.

La medición de la lignina, la celulosa y la hemicelulosa se realizo en base a la normativa ASTM D-1106.

Como se puede apreciar comparativamente entre los resultados de las tablas io II y III, la etapa del sistema de lavado logra parámetros de toxicidad (En referencia a los elementos químicos que pueden producir riesgos) mucho menores a los ya conocidos, también se logra en el pellet final niveles de sílice, tamaño de partícula y nitrógeno extremadamente menores a los de su origen.

Con respecto al proceso, fuera de tener etapas más eficientes con respecto al 15 lavado de la fibra y al producto final, con respecto al tamaño de partícula, el consumo energético es inusualmente menor comparándolo con el estado del arte. Esto se debe a la utilización de etapas pasivas energéticamente para el proceso de lavado de la fibra. Esto se puede verificar comparativamente en la siguiente tabla V:

Tabla V: nuevo desarrollo de un 59% y un 40% de disminución del porcentaje de agua, en el producto final obtenido.

Al analizar el resultado anterior, consideramos que las etapas de cavitación y posterior choque son etapas pasivas o de consumo energético menor con respecto al ultrasonido señalado en el estado del arte. Por otro lado, la etapa de deshidratado por tornillo molino martillo, es altamente eficiente en deshidratar las fibras, repercutiendo posteriormente en un menor consumo energético del secador. Se puede comparar el producto antes de la operación de secador de la solicitud PCT/CL2017/00009, donde el rango de humedad se manejaba entre un 65 - 75% p/p, por otra parte, el actual rango de humedad manejado antes del secador está en el rango de 30 a un 35% p/p. Si a esto se le suma un promedio de rango de tamaño de partícula menor para el actual producto, repercute en casi un 71 % menos de consumo energético del secador.

Por otro lado, para comprobar la eficiencia energética del tornillo molino martillo

(j) del presente proceso, se verificó la eficiencia del dispositivo con respecto a su consumo energético, según se ve en la tabla VI: Tabla VI:

En la tabla VI se muestra la gran conveniencia de la utilización del tornillo molino martillo, porque el estado del arte presenta, en general, tornillos que obtienen 75% de humedad en el producto final a una potencia de 1 kW por cada 100 Kg de materia seca, esto significa que hay que evaporar 300 litros de agua con un costo energético de 224 kW calórico para obtener la materia seca. El tornillo molino martillo (j) de alta eficiencia logra un rango entre un 30% y un 35% de humedad en el material con 5,12 kW de potencia cada 100 Kg de producto a materia seca equivalente y con una cantidad de 43 litros de agua a evaporar lo que equivale a 36 kW de energía calorífica.

Esto significa que el tornillo molino martillo (j) de alta eficacia en este caso obtiene un ahorro de energía de 184,12 kW calóricos.

Finalmente se realizó un análisis químico comparativo de los pellets producidos por el proceso más cercano del estado del arte (PCT/CL2017/00009) y los pellets producidos por el presente desarrollo, esto se puede ver en la siguiente tabla Vil: Tabla Vil:

En base a los resultados previamente mostrados, se presenta a continuación, los rangos para poder calorífico superior, poder calorífico inferior, Humedad total y compuestos tóxicos relevantes, esperadles del producto generado por el método del presente desarrollo en la tabla I:

Tabla I: Donde (p/p%) corresponde a porcentaje en peso seco.