183850. lajstromszámú szabadalom • Eljárás erfdőgazdasági és faipari hulladékok komposztálására
1 183 850 2 Eljárás erdőgazdasági és faipari hulladék komposztálására. Az eljárás által kapott termék használható talajjavításra, zöldség- és virágkertészetben. Ismeretes, hogy a fakitermelésnél, háncsolásnál, majd a fűrészáru feldolgozásánál igen tekintélyes — évente több millió m3 nagyságrendű — hulladék keletkezik, aminek igen kis része kerül termikus hasznosításra brikettezve, vagy közvetlen eltüzeléssel, míg nagy része a helyszínen semmisül meg. A nagy cellulóz és lignin-tartalmú hulladéknak (33—46% cellulóz, 18—26% pentozán 11—23% lignin) a talajban való lebontására nitrogénvegyületek szükségesek, ezeket a környezetből vonja el, így csökkenti a talaj nitrogénszintjét (pentozán hatás). Ugyanakkor az intenzív mezőgazdasági termelési rendszerek a többlettermeléshez szükséges műtrágya-adagolással csökkentik a talaj szervesanyag-tartalmát, ezáltal a víz és ion-megkötőképességet, lassan elásványosítják a termőtalajt, és amellett elősegítik a talajeróziót. Ennek az egész világon ismert tünetnek a kiküszöbölésére különböző hulladékok komposztálása útján kapott szerves trágyát használnak. A nagyon nagy térfogatú, különböző származású, heterogén összetételű szerves hulladékok (szennyvíziszap, városi szemét, mezőgazdasági, konzervipari hulladék stb.) begyűjtése jelentős kiadással jár. Az erdőgazdasági és fafeldolgozó ipar hulladéka meglehetősen koncentráltan jelentkezik, így adott a helyi feldolgozás lehetősége és a szállítási költség kikapcsolása. A feldolgozás legfőbb műszaki akadálya a nyersanyag kémiai összetevőiből ered, miután ezen hulladékok főtömegükben nagy molekulájú cellulóz és lignocellulóz komplexekből állnak, amiknek a biológiai lebonthatósága nehéz, és amellett a megfelelő biológiai élet kialakításához szükséges szén-nitrogén arány 300—600 között van, az ideális 30—40 helyett. Ezekhez a nehézségekhez járul még az is, hogy a kéregben lévő kémiai anyagok (csersav, querzetin, stb.) bizonyos koncentrációban toxikusak, így gátolják az anyaglebontást végző biokatalizátorként működő mikrobák élettevékenységét. A fentiekben körvonalazott problémák különböző szabadalmak más-más nézőpontokból próbálnak eljárásokat védeni. így a 2.644.304 sz. NSZK szabadalommal védett eljárás szerint a durván felaprított kéregrészeket gőzölik, majd 90 °C alatti hőmérsékleten 30 % nedvességtartalomra szárítják. Ezen igen költséges művelet után nitrogéntartalmú hulladékokkal és műtrágyával kiegészítve hozzák forgalomba, teljes egészében a talajra bízva a biológiai átalakítást. Miután a mikrobiális élettevékenység erősen kötődik a külső környezeti körülményekhez (hőfok, levegő, pH, tápanyag, stb.) ez a teljes szabadalom szerinti eljárásnál egyáltalán nincs biztosítva, miután azt nem egy irányított tevékenységre, hanem a talajtól erősen függő véletlenszerű bizonytalan hatásfokú folyamatra bízzák. Ugyanezen szerző két évvel későbbi 2.843.218 sz. NSZK szabadalma szerinti eljárásban a fakérget 100 °C feletti (130 °C) száraz gőzölésnek teszik ki együttesen a vízben nem oldódó nitrogéntartalmú hulladékokkal (sörélesztő, lenmag-, bőr-, szaruhulladék, ricinusmaghéj, 10% nedvességre kiszárított kobzási hústermékek) 1—6%-os mennyiségével elkeverve. Ezen eljárás szerint—bár szélesítik az előzőekben védett fakérget — fenyőtűleveleivel, fűrészporral, ágakkal, gyökerekkel, tőzeggel, de változatlanul nem oldják meg az irányított lebontást. Ezen eljárásoknál a nagy tömegű, nagy nedvességtartalmú nyersanyagok előzetes szárítása, majd gőzölése mint igen energia- és költségigényes művelet a makromolekulák közti kötőerőket próbálja hő-sokkolással csökkenteni és a fenol, lipid és ásványi anyagokat kioldani. i rint szintén nem törekszenek a humifikálódási folyamatra, miután az csak igen nagy földhígítással megy, és ezáltal igen költségessé válik a késztermék szállítása, amellett növekszik annak hamutartalma. Ehelyett 11-es pH-n oxidálják a fakéregben lévő csersavat mész, kalciumnitrát és rézsó alkalmazásával, és így csökkentik a fakéreg toxicitását. Az NDK 13.5717 sz. szabadalmi leírás szerint a fakéreg, tőzeg, fenyőhéj keveréket 5:3, illetve 5:1 arányban szennyvíziszappal keverik és a szennyvíz iszap autolizált sejtállományán elszaporodó—a szennyvíztisztítást elvégző — mikrobákra bízzák az átalakítást. Más országból származó szabadalom vonatkozik a szemét, a fakéreg, a szennyvíziszap-keverék együttes alkalmazására. Ezek egyetlen előnye a szennyvíziszap fehérjetartalma, de az igen nagy hígításban van (5—10% szárazanyagban), így megnöveli az egész rendszer kritikus víztartalmát és amellett nem rendelkezik cellulóz-bontó enzim rendszerrel Az NDK 13.3788 sz. szabadalmi leírás szerint a lignintartalmú anyagok értékesítésére 240 °C-on és 150 atm-n való oxidációt, míg az NDK 11.9030 sz. szabadalmi leírás szerint nagy mennyiségű meszes feltárást alkalmaznak. Mindezen kémiai-fizikai módszerek csak előkezelésre alkalmasak. A leginkább használható módszer az ezt követő, vagy önállóan alkalmazott biokonverzió. A 2.223.407 sz. NSZK szabadalmi leírás szerint biológiai aktiváló anyagként alkalmazzák a speciális farontó gombát a Coprinus fimetarius-t 0NPL 627 és 681 törzsszámmal jelezve) A sterilizált tápanyagon elszaporított, a nyersanyaghoz kellő időkben hozzáadott mikrobatörzs 10—12 hónapig tartó különböző periódusú folyamat hatásaképpen szaporodik el a rostos állapotú nyersanyagon, és maga a gomba determinálja a késztermék minőségét, amit azonban nem lehet csak egyetlen speciális törzsre bízni a technológia folyamán jelentkező mutáció, degeneráció miatt. Az előzőkben főbb vonalakban ismertetett eljárások egyenként, vagy kombinálva sem oldják meg azt a feladatot, hogy a nagy tömegű fahulladékból egyszerű, olcsó művelettel megfelelő minőségű talajjavító anyagot lehessen előállítani, miután nem alkalmazzák a napjainkban robbanásszerűen fejlődő biológiai ipari művelet eredményeit. Hátrányuk továbbá, hogy vagy nem veszik figyelembe a nagy széntartalmú, a természetes körülmények között nehezen lebomló nyersanyag átalakításának szükségszerűségét, tehát a talajszerkezetjavítása helyett talajállapot-romlást idéznek elő a nagy cellulóz, lignocellulóz tartalmú anyag előkezelt, vagy kezeletlen állapotban való bevitelével — hasonlóan pl. kukoricaszár beszántásával — vagy igen hosszadalmas és költséges műveletekkel egészen speciális gombatörzsre szorítkoznak és így próbálnak megbirkózni a biológiailag rezisztens szerves anyagokkal. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelyik segítségével irányítani tudjuk a lebontási folyamatot és ezáltal — í biológiai folyamathoz szükséges alapvető tápanyagok hozzáadásával —, megrövidítjük az átalakuláshoz szükséges különben igen hosszú időtartamot. A tárgy szerinti eljárás azon a felismerésen alapszik, hogy a fakérgekben lévő nagyon komplex és részben toxikus vegyületek lebontása, a mikrobák által történő asszimilálható tápanyagokká való átalakítása csak keverék mikrobakultúrákkal, több lépcsőben lehetséges. Előbb anaerob szervezetek segítségével mintegy felaprítva a hosszú szénláncú vegyületeket, majd a sanyarú körülmények között bizonyos korlátozott élettevékenységük után elpusztulva sejtük autolizált termékével szolgáltatják a következő aerob 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
