175822. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hígtrágyalé hasznosítására
3 175822 4 A szerves anyag egy része baktériumokba épül be a hagyományos szennyvízderítés módszereivel is, így például levegőztetett biológiai derítés iszapja a kiindulási hulladékanyagokhoz képest fehérjetartalomban gazdagodik. A PV 3919—74 számú csehszlovák szabadalmi leírás a sertéstrágyalét jobb kezelhetőség érdekében kommunális szennyvízzel keveri. A levegőztetett biológiai derítés után az iszapot etetésre ajánlja. A hígtrágyáié szűkebb értelemben vett fermentációs átalakításának megoldása hasonlóan több éves törekvés. A feladat nehéz, ezért az egyszerű közelítések sikertelensége után nagyon változatos fogásokkal igyekeztek a folyamaton úrrá lenni. A trágyalét mint táptalajt Bacterium enteromycesszel és Bacterium thermocellulyticusszal beoltva a fermentációt felületaktív adalékkal és mechanikus habképzéssel habfázisba viszik, és levegőztetve üzemeltetik (USP 3 878 303 számú amerikai szabadalmi leírás). Jó minőségű víznek és kórokozómentes baktériumfehérjének a nyerését célozza az a lépéssorból kombinált eljárás, amelynek során trágyalét neutrális proteázzal emésztenek, valamely Hyphomycetával masszívan beoltva, amilázzal cukrosított keményítő hozzáadásával levegőztetve fermentálják, végül valamely Ascomycetával beoltva tápanyagokat, nyomelemeket adva második fermentációt végeznek (2 535 296 számú NSZK- beli szabadalmi leírás). Ugyancsak enzimes hidrolízissel teszik fermentálhatóvá a nyers trágyalét a 2 609 256 számú NSZK-beli szabadalmi leírás szerint. A hidrolizátumnak a szilárd részét hulladékként elvetik, az oldattal pedig levegőztetett, baktériumos fermentációt végeznek biomassza nyerése céljából. Anaerob fermentációs folyamatba vezeti a vízzel hígított trágyát USP 3 973 043 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett eljárás, a fermentációból metángázt nyernek, a folyamat közben nitrogén-gázt buborékoltatnak át. Ez a fermentáció egy- vagy kétlépcsős, terméke talajjavító. A termékelválasztásból nyert felülúszó anyag aerob fermentorba kerül, melyből takarmánytermék nyerhető. Oltóanyagot az eljárás során nem alkalmaznak. Végül kétlépcsős, automatával vezérelt eljárásban takarmánycélú biomasszához jutnak az NDK-beli 128 067 számú szabadalmi leírás szerinti technológiával: a trágyaléből a szilárd anyagot leválasztják, az oldatot levegőztetett derítőben kezelve a képződött iszapot ismét leválasztják ; a felülúszó anyaghoz folyamatos nitrogén meghatározás alapján automatikusan, számított menynyiségű metanolt vezetnek, foszfátot és egyéb sókat adagolnak, és így újabb levegőztetett fermentációnak vetik alá. Ez utóbbiból nyerik a takarmányfehérjét. A biomassza leválasztásánál távozó vizet szennyvízderítőbe vezetik. Az ismert eljárások egyenként vagy kombinálva sem töltik be azt a feladatot, hogy trágyaléből egyszerű művelettel megfelelő minőségű takarmányfehérjét lehessen nyerni, és ennek létrehozásával ki lehessen küszöbölni a hulladékelhelyezés vagy megsemmisítés problémáját. Az egyszerű térfogatcsökkentő leválasztási eljárások terméke változatlanul trágyaminőségű, a biológiai szennyvízderítés módjai közvetlenül nem birkóznak meg a magas szervesanyag-tartalommal. A szilárd anyag egy részének kivétele, vagy a trágyalé hígítása a kommunális szennyvízzel, nem érdemi megoldások, csak a változatlan folyamat körülményeit javítják szennyező hulladék nyerése vagy a kommunális szennyvízderítés terhelése árán. A fermentációs eljárások eddig csak lépéssorral vezettek megfelelő termékhez — enzimes bontás és fermentáció, eltérő mikroorganizmusokkal ismételt fermentáció, anaerob és aerob fermentáció útján. Ugyanakkor az egyes lépések között tehermentesítő szilárd anyag leválasztásokat eszközölnek, és a hulladékelhelyezés problémáját újra meg újra megteremtik. A habfázisban végzett keverttörzses eljárás (USP 3 878 303) tekinthető közvetlen célfermentációnak, hátránya azonban, hogy steril oltófermentációt, nagymértékű levegőellátást, magas fordulatszámú habgenerátort igényel, tehát az általános helyi adottságokhoz és a termék rendeltetéséhez képest túlságosan igényes műszaki megoldást alkalmaz. A találmány feladata, hogy trágyalé, különösen híg sertérstrágyalé hasznosítására olyan megoldást szolgáltasson, amelynek révén a trágyalé teljes mennyiségében környezetvédelmi-egészségügyi szempontból ártalmatlan anyaggá alakul, ezen túlmenően az anyag egy része a trágyalében levő értékes szerves és szervetlen anyagokat koncentráltan tartalmazó, a higiéniai követelményeket teljes mértékben kielégítő, betegséget nem okozó (deases-free), közvetlenül állati takarmányozásra alkalmas termék formájában áll rendelkezésre. A találmány az alábbi felismeréseken alapszik: a megfelelően hőkezelt — legalább 80 °C hőmérsékletre hevített — hígtrágyáié meglepő módon és meglepő mértékben alkalmas mikroorganizmusok — ezen belül metanolt hasznosító — baktériumflóra szaporítására, amennyiben pH értéke 7 alatt, előnyösen 6,5—6,8 között van. Ez lehetőséget nyújt a hígtrágyáié fermentációs táptalajként való alkalmazására, fehérjékben dús termék — biomassza — előállítására. A hőkezelés ugyan is a patogén baktériumokat elpusztítja, a nagymolekulájú komponensek viszont enzimes bontásra alkalmasabbá válnak, fehérjefermentáció esetén a termék összetétele állandóbb, takarmányozásra megfelelőbb. A hőkezelt hígtrágyaléhez adott metanol a fermentáció baktériumflóráját egyensúlyban tartja. További fontos felismerésünk, hogy a hígtrágyalében levő nagyon komplex tápanyag lebontása és baktériumtestekbe való beépítése csak vegyes baktériumkultúrával lehetséges, amely egyaránt tartalmaz a takarmánymaradék nagymolekulájú anyagait lebontó baktériumokat, valamint a köztestermékeket egymásba alakító, és azokat baktériumfehérjévé felépítő fajokat. Ilyen baktériumkultúra városi szennyvízderítés kirothadt iszapjából, valamint magából a hőkezelt hígtrágyaléből nyerhető, megfelelő kezelési művelettel. Végül a találmány alapját képezi az a felismerés is, hogy — különösen a fermentálás területén — önmagában ismert részegységek és szerkezetrészek meghatározott módon történő összekapcsolásával a hígtrágyáié hasznosításához racionális módon konstruálható az eljárás foganatosítására szolgáló berendezés. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynek során fermentálást alkalmazunk, és amelynek az a lényege, hogy a) a hígtrágyalevet legalább 80 °C, előnyösen 95- 105 °C hőmérsékletre felmelegítve, majd 40—30 °C hőmérsékletre lehűtve hőkezeljük, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
