202462. lajstromszámú szabadalom • Többlépcsős biokonverziós eljárás nagy szervesanyagtartalmú hulladékok ártalmatlanítására és feldolgozására
3 HU 202462 B 4 rek csak előkezelésre alkalmasak. A leginkább használható vagy kizárólagos módszer az ezt követő vagy önállóan alkalmazott speciális biokonverzió. A 2.233.407 lajstromszámú NSZK szabadalom speciális farontó gombát, a Coprinus fimetariust, steril táptalajon elszaporitja, és keveri a rostos állapotú nyersanyaghoz. Maga a gomba 10-12 hónap alatt végzi el a kívánt átalakítást. A 175.822 lajstromszámú magyar szabadalom a napjainkban forradalmi fejlődés alatt lévő biotechnológiai tudomány eredményeit hasznosítja úgy, hogy a híg sertéstrágyalevet szubsztrátként alkalmazza (évi 46 millió m3 van belőle). Nagy biológiai értékű állattakarmányt állít elő igen sok - a gyógyszeripari szemléletből következően - nagyon precízen végrehajtandó biológiai ipari műveletek sorozatával (sterilizálás, inokulumkószítés, folyamatos fermentáció, fáziselválasztás stb). A jelen találmányi bejelentés célja, hogy a szerves hulladékanyagok biokonverzióját leegyszerűsített, de amellett célratörő és hatásos módszerrel végezze el a biológiai folyamathoz szükséges alapvető tápanyagok hozzáadásával, megrövidítve ezáltal az átalakuláshoz szükséges különben igen hosszú időtartamot. Ugyanezen célból a hulladékokban lévő nagyon komplex vegyületek lebontása, raikróbák által történő asszimilálható tápanyagokká való átalakítása csak keverék mikróbakultúrákkal és irányított tevékenységgel lehetséges. Az igen széleskörű biodegradációs kutatások eredményei alapján alkalmazzuk a cellulózbontó enzimeket termelő mikrobapopuláció speciális törzseit. Azok szaporodásának, cellulóz- és lignocellulóztermelő képességeinek külső körülményeit, tápanyagigényüket szabályozva alakítjuk ki több lépcsőben, ami az eljárásunk egyes lépéseinek felel meg. A többfázisú technológia azon az elven alapszik, hogy a hulladék szervesanyag eredete, kémiai összetétele, fizikai konzisztenciája határozza meg az éppen, aktuális technológiai környezeti feltételeit (pH, hőmérséklet, levegőztetés, tápanyagpótlás stb.), az egyéb hulladékfajtákkal való elkeverés mennyiségi viszonyát és amellett a biológiai átalakulás kivitelét, vagyis az aerob és/vagy anaerob technikát, és ebből következően a reakció sebességét. Miután a szerves hulladékok fő tömegükben cellulóz, hermicellulóz, lignin stb. származékokat tartalmaznak, ezen anyagok előbontása a nagy cellulózbontó aktivitással rendelkező mikrobapopuláció (pl. Trichoderma viridae) aerob elszaporitáBát igénylik. Az így keletkezett rövidebb lineáris ezénléncú vegyületek további lebontáséhoz viszont az anaerob technika kedvez, ami megakadályozza az előbbi lépcső túlfutásával bekövetkező mineralizálódást és elősegíti a nagy sejttömeg alkotta komplex fehérjetermelést (ezt USA-ban állattakarmányként is hasznosítják), majd a részbeni autolízis stb. révén végül is nagy fajlagos felületű, így jó adszorpcióé tulajdonságú humifikált termék keletkezését. A tárgy szerinti ejárás kifejlesztését a következő felismerések tették lehetővé, amik kölcsönhatása következtében új műszaki többlethatás keletkezik. A nyersanyag fizikai előkezelése. A speciális aprítógépekkel való többlépcsős aprítással, majd őrléssel nemcsak a szubsztrát szemcseméreteit csökkentjük - növelve a heterofázisú biológiai reakció sebességét és javítva a késztermék minőségét -, hanem megváltoztatjuk a cellulóz-lignocellulóz szerkezetét is. A részleges finom mechanikai hatások (bizonyos sejtfeltárás) következtében a hozzáadott mikrobapopuláció enzimjeinek támadásával szemben a szubsztrát érzékenyebb lesz, növekszik a biokonverzió hatásfoka és javul az egyéb adalékanyagok elkeverhetősége, az egész rendszer homogenizálásának lehetősége. A szervesanyag-tartalmú hulladékok a maguk igen nagy szén:nitrogén (500-700) arányával önmagukban nem alkalmasak gyorsitott biológiai átalakulásra. Ezért más szerves hulladékanyag hozzáadása szükséges. Erre a célra a vágóhídi (vértartalmú-, szárnyas-) hulladék magas fehérjetartalma következtében csökkenti a szén-nitrogén arányt, és a benne lévő igen nagy számú mikroba részben elősegíti a bomlási, a humifikálódási folyamatot. Ugyanilyen célból tudjuk hasznosítani a fermentációs- és a gyógyszeripar micélium hulladékait, amely a főképpen antibiotikumok termelését végző, többnyire penészféleségek kiextrahált maradéka igen nagy (6%) fehérjetartalommal, ami - bár az előzőekben állattakarmány kiegészítésre szolgált és jelenleg II. hulladékosztélyba tartozó veszélyes hulladék - évente 10-12000 tonna mennyiségben keletkezik Magyarországon. Miután a veszélyes hulladékok ártalmatlanítása igen költséges művelet, az eljárás alkalmazásával az első lépcsőben az aerob termofil mikrobák élettevékenysége következtében fellépő tartós 60- 70 °C-os hőmérsékleten az ártalmatlanításuk is megoldódik. A nagy és könnyen asszimilálható 8zervesanyag-tartalom lehetővé teszi a folyamatot szabályozó - külön bevitt - cellulózbontó mikrobapopuláció gyors elszaporodását is. A biológiai folyamat meggyorsitását, a kevert aerob mikrobapopuláció elszaporodását a tápanyagósszetétel optimalizálásával végezzük a fermentációs nagyipar tapasztalatai alapján, ami még azt is eredményezi, hogy a késztermék maradék tápanyagtartalma (N, P, K) kielégíti a növényzet tápanyagszükségletét azzal a többlethatással, hogy a szervesanyag lebomláskor ott jelenlévő szervetlen tápanyag különböző kötések révén rögzítődik a nagy fajlagos felületű, nagy adszorpcióé és ionmegkötő képességű humifikált anyaghoz. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 4
