Brevet FR2555568A1 — publié le 19850531

& Composition solide d'engrais organique et composition solide d'engrais organo-minéral et leur procédé de préparation. La présente invention concerne une composition S d'engrais organique et une composition d'engrais complexe organo- minéral, cette composition étant soluble dans l'eauet elle concerne également un procédé pour la préparation de ces composi- tions. Le brevet français n 79 23256 décrit et revendique un procédé pour ledessalement des effluents provenant des procédés industriels de fermentation des sucres en traitant ces effluents avec un acide minéral ou organique en présence d'un solvant organique relativement volatil. Ce procédé est surtout appliqué pour séparer sélec- tivement par précipitation les sels potassiques des vinasses de mélasses de betteraves quidébarrasses de la plus grande partie du potassium qu'elles contiennentsont des composants valables pour les fourrages surtout prévus pour les ruminants comme le décrit la demande de brevet français n 82 02259. Selon le brevet français n 79 23256 sus-mentionné, ledessalement des mélasses est effectué au moyen de l'un des acides suivants: acide sulfurique, nitrique, chlorhydrique, chlorique, perchlorique, iodique, chromique, tartrique et oxalique, La présente invention est essentiellement basée sur l'observation que les produits provenant du dessalemenspar l'acide phosphorique.et en présence d'un solvant organique, des effluents provenant de la fermentation des sucres montrant en plus un titre élevé de phosphore et de potassium, sont exempts de substances phytotoxiques et contiennent en outre des quantités relativement importantes d'autres éléments miné- raux ainsi que des substances organiques utiles qui passent à travers les procédés de fermentation et le procédé de à l'état non modifié ou pratiquement non modifié. En conséquence, selon la présente invention, ces produits solides provenant du dessalementsont par eux-mêmes des compositions d'engrais organiquesde valeur ou bien des constituants valables de compositions d'engrais complexesorgano-minéraux, quand ils sont incorporés avec au moins un composé organique ou minéral porteur d'azote. Par conséquent, la présente invention concerne une composition solide d'engrais organique constituée par le produit solide provenant du dessalementpar l'acide phosphorique et en présence d'un solvant organique1d'un effluent provenant des procédés industriels de fermentation des sucres (vinasse). Une telle composition contient généralement une quantité d'azote organique d'au moins 1,5% en poids, une quantité de phosphore (exprimé en P205) d'au moins 4% en poids, une quantité de potassium (exprimé en K20) d'au moins 5% en poids, et une teneur en carbone organique d'au moins 8% en poids. Selon une autre caractéristique, la présente invention concerne une composition solide d'engrais complexe organo-minéral comprenant la composition solide de l'engrais organique mentionné ci-dessus, et au moins un composé organique ou minéral porteur d'azote. Cette composition d'engrais complexe organo-minéral a plus communément une teneur en azote total d'au moins 3% en poids, les teneurs en azote organique,-phosphore, potassium et carbone organique étant celles indiquées ci-dessus en se référant à la composition solide d'engrais organique. Les matières premièresqui peuvent être utilisées convenablement pour préparer la composition solide d'engrais organique selon la présente inventionsont les effluents provenant de la fermen- tation industrielle des sucres,tels que par exemple les effluents provenant de la fermentation industrielle des mélasses ouplus généralementdes solutions de sucres obtenues par les procédés d'extraction des plantes telles que la betterave sucrière, la canne à sucre et le sorgho. Ces effluents sont généralement désignés sous le nom de "vinasses". Sont également utiles comme matièrespremièresappropriéesd'autres effluents provenant de la 2'55568 fermentation industrielle des sucres,tels que par exemples les résidus de la fabrication de l'acide citriquede la glycérine, de l'acide glutamique, de 1' acide lactique, de l'alcool butyl- ique et de l'acétone et des substances antibiotiques. Tout ceci basé sur l'observation que les procédés de fermentationqui rendent utilisables les extraits sucrés des plantessont actifs sur les hydrates de carbone contenus dans la matière première en même temps qu'ils laissent des quantités de produitsminéraux et de protéines,que cette matière contient au départpratiquement non modifiés dans les effluents. Dans la description qui suit toutes les matières premières qui ont été décrites ci-dessus sont désignées sous le nom de "vinasses". Selon le procédé objet de la présente invention, une vinasse contenant de 40% à 65% en poids de matière solide dissous;et de préférence de 50% à 60% en poids de cette matière solide.est traitée avec l'acide phosphorique. On préfère pour cela utiliser de l'acide phosphorique concentré,par exemple de l'acide phosphorique ayant une densité de 1,69 kg/litre. Toutefois, on peut utiliser aussi bien des solutions aqueuses d'acide phosphorique dilué bien qu'il soit généralement préfé- rable de ne pas diminuer sa densité à'une valeur inférieure à environ 1, 50 kg/litre. La quantité d'acide phosphorique à ajouter à la vinasse est fonction du titre de potassium de la vinasse elle-même. On utilise en général une quantité de solution d'acide phosphorique comprise entre 2,7 et 3,4 kg par kg de potassium dans la vinasse. La mise en contact entre la vinasse et l'acide phosphorique a lieu convenablement dans un récipient laboratoire fermé équipé de moyens d'agitation. Une caractéristique fondamentale de la présente invention est que le stade de dessalementde la vinasse est effectué en présence d'un solvant organique qui est soluble dans le milieu réactionnel et est inerte vis-à-vis des autres constituants du mélange réactionnel, Des solvants organiques appropriés dans ce but sont les alcools aliphatiquesinférieurs(surtout le méthanol et l'éthanol) et les cétones (surtout l'acétone et la méthyléthyl- cétone). Parmi tous ces produitsl'éthanol est préféré davantage '5568 du fait qu'il a une faible toxicité et qu'il est disponible en grandes quantitéà bon marché. Il n'est pas nécessaire que le solvant organique soit anhydre et,de plus., la quantité de ce solvant n'est pas critique bien qu'il soit plus commode de l'utiliser en une quantité comprise entre 10.et 25 parties en volume pour 100 parties en volume de la vinasse. Dans les modes de réalisation pratiques de la présente invention, l'acide phosphorique est ajouté à la vinasse qu'on agite dans un réacteur fermé. Au bout de quelques minutes (par exemple 10 minutes) on-ajoute le solvant organique à la charge sous agitation. Après une durée supplémentaire de 60 à 90 minutes, l'agitation est arrêtée et les matières solides précipitées sont séparées,par exemple par centrifugation. Toutes les opérations décrites ci-dessus sont effectuées à la température ambiante (20-25 C) ou à une température proche de la température ambiante. La matière solide précipitée est ensuite soumise à une opération de séchage qui est effectuée convenablement à des températures ne dépassant pas 130 C etéventuellement,sous une pression inférieure à la pression atmosphérique. On obtient ainsi la composition solide d'engrais organique selon la présente invention qui contient des éléments chimiques primaires responsables du pouvoir fertilisant et plus particulièrement le potassium et l'azote,des éléments secondaires tels que calcium, magnésium et soufre, et des oligo-éléments tels que manganèse, zinc, cuivre, bore et fer. Des substances organiques sont en outre également présentes dans la composition ce qui donne à celle -ci un titre élevé de produit organique d'origine biologiqueet sont également présents des amino-acides porteur d'azote organique. Plus particulièrement, quand les vinasses provenant de la distillation des mélasses de betteraves sont utilisées, on peut obtenir une composition d'engrais organique ayant une teneur en potassium qui est concrètement de l'ordre de 10% en poids,avec une teneur en phosphatesqui est concrètement de l'ordre de 15% en poids, une teneur en carbone organique de l'ordre de 20 à 35% en poidslet une teneur en azote non ammoniacal de l'ordre de 5 à ,5% en poids. La composition solide de l'engrais complexe organo- minéral selon la présente invention est prépareen mélangeant la composition solide - de l'engrais organique décrit ci, dessus avec au moins un composé organique ou minéral porteur d'azote. Si on le désirenaturellement, un composé ou plusieurs composés porteur(s) de phosphore et/ou de potassium peut (peuvent) être également ajoutés. Des exemples de ces composés sont ceux appartenant à la classe de l'urée, des nitrates, des sels d'ammonium, des superphosphates tels que supertriple, de l'acide phosphorique et de ses sels, du chlorure de potassium et du sulfate de potassium. Bien entendu, les quantités des constituants dans la composition solide de l'engrais complexe organominéral sont déterminées aussi bien du point de vue de la nature de ces constituants que du titre d'azote,de potassium et de phosphore souhaitées pour la composition elle-même. Une caractéristique avantageuse de la présente invention est effectivement-le fait que l'on peut obtenir une composition solide de l'engrais complexe organo-minéral avec un titre cons- tant et prédéterminé d'azote, de phosphore et de potassium même quand on utilise comme matière première les effluents provenant de la fermentation industrielle de sucresdont les caractéristiques chimiques ne sont pas constantes. Dans certains cas, les compositions solides d'engrais selon la présente invention sont solubles dans l'eau et possèdent des caractéristiques de bons fertilisants1non seulement du point de vue chimique mais également parce que leurs constituants, qui proviennent de matières premières exclusivement végétales1 ont d'abord été soumis à des traitements de caractère essentiel- lement biologiqueet par conséquent sont absolument exempts de substances phyto-toxiques, Un avantage de l'utilisation des compositions d'engrais selon la présente invention, est qu'une partie des éléments fertilisants qui ont été extraits du sol pendant le cycle végétatif des plantes sucrières peuvent être récupérés et recyclés de nouveau comme engraiset ceci permet en outre de résoudre simultanément les problèmes de pollution posés par les effluents des procédés industriels de fermentation, La présente invention est illustrée par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après. Exemple 1 Dans un récipient laboratoire fermé,équipé de moyens d'agitation, contenant 250 kg de vinassesprovenant de la distillation de mélassesde betteraves,telles que des vinasses ayant été concentrées jusqu'à une teneur de 59% en matière solide dissoute, on ajoute 27,2 kg d'acide phosphorique (acide phosphorique concentré densité 1,55 kg/1) et,après quelques minutes d'agitationon ajoute 33 kg d'une solution hydroéthanolique (densité 0,82 kg/l). Apres avoir agité lentement pendant environ t heure, la matière précipitée ainsi obtenue est séparée à l'aide d'une centrifugeuse à panier, envoyée dans un four de séchage fonctionnant à 80 C sous vide et pesez On obtient ainsi 84,9 kg d'un produitqui sera désigné par la suite sous le nom de "saline phosphopotassique", qui est soumis à l'analyse chimique dont les résultats sont indiqués dans le tableau 1> tableau dans lequel les pourcentages sont exprimés en pourcent par rapport au poids de matière séchée, Tableau 1 Cendres 40,72 Matière organique 59,28 Azote total 5,80 Azote ammoniacal 0, 22 Carbone organique 32,54 Hydrogène 4,89 Potassium 9,52 Magnésium 2,13 Phosphates 14,12 La soline phosphopotassique ainsi obtenue a par con- séquent un titre de N: P205: K20; MgO de 5,5: 10,5: 11,5: 3,5. Cette saline phosphopotassique est utilisée comme constituant dans la formulation d'engrais organo-minéraux avec différents titres de N, P205 et K20. Plus particulièrement, dans un broyeur -malaxeur-granulateur, on ajoute les substances à la saline phosphopotassique indiquées dans le tableau 2 ci-dessous. aun v,nbsnC sa9xiuouoo esGAeGZ-aq apsassseIm Op uo!tlllZSTP UT ap zurUGAOIdSOSSEU!A ap fl OSZ JUUaGUOolUOTIUZ!f!,p suaxow ap pd!nbp'apae exioz!ooqul 4ue!d!oai un suua z a ua xa S ZZ 8 L6'OZ tZe6 QQI (0:9b:8t3 é88'ZIbO'S 8Z tOdHZ(bHN) (Zb'tt:SS'0t:8'S) ZZ'8 6SL Ll'b ZL enb!ssuzodoidsoqd auJI$S (%) (%) (-) (%) (OZN:SOZd:N) OZN SOzd N szutni!&suoD 8-0Z6 SaAeClazzaq sap ze elq np uoTo!s!Iliie -el Inod Itpau!u-oueSlo s!tifuq (S Z0'6 úú8 bZ'bl QQl _........................_ (0:0:9b) 99'6 lZ apafn (Zb'lL:SS'OL:8'S) Z0'6 úú'8 8S' 6L onb!sseuodoidsold ouIluS (%o) (%o) (%ç) (M) (OZN:sOzd:N) oZx SoZd N szu-eni!suoD 68-tL s$aqD!ulum su!plev ap uo!zes!I!%zao l inod uIauIm-outfio s!uIfuq (q Zl'ú bO0 0 OZ'01 90 01 Ol (0:0:9t:81) "" ' Z6'0 9ú'0 Z Od ( HN) (O:0:O:9b) 09P O9 0 L Zl'ú bO01 8Z'6 Ol'S 88 anb!sstzod-oqdsoRd au!InS C%3 ó%3) (%O) (%O) (%3) (ofw:oZx:SOZd:N) 091, OZ SOZd N szurnilsuoD S ú-01-0-01 SIG2.IA znod lIeu!u-ourfao s!rauU (e Z neolqel UOiZUoAuT aouosapd UT uoles xnvoau!tuou-efo sirlSuop solduiaxo sap zuos solnurif -a ses!aupaoutol saoulpui sel L teneur en matière solide dissoute de 59%, on ajoute 27,2 kg d'acide phosphorique concentré (densité 1,55 kgl/1) etaprès quelques minutes d'agitation,on ajoute 36 kg d'une solution hydmi-éthanolique (densité 0,82 kg/l). Après avoir agité lente- ment pendant environ 1 heure, le précipité qui a été obtenu est séparé par centrifugation en utilisant une centrifugeuse à panier. Le produit humide (174,7 kg avec 48,6% de matière sèche) est introduit dans un second réacteur et est mélangé avec 42 kg d'une solution hydwo-éthanolique (densité 0,82 kg/l). Après avoir agité rapidement pendant quelques minutes, le précipité est séparé par centrifugation et envoyé dans un malaxeur-sécheur-granulateur fonctionnant au dessous de la pression atmosphérique et équipé d'un dispositif pour récupérer le condensat. On obtient ainsi 57,9 kg de produit granulé dont la composition chimique est indiquéedans le tableau 3 o les pourcentages sont exprimés en pourcent pondéral par rapport à la matière sèche. Tableau 3 Cendres 59,40 Matière organique 40,60 Azote total 5,43 Azote ammoniacal 0, 37 Carbone organique 22,45 Hydrogène 3,11 Potassium 10,47 Magnésium 2,6 Phosphates 16,10 La saline phospho-potassique ainsi obtenue a par conséquent un titre de N: P205: K20: MgO de 5,5:12:12,5:4, En incorporant cette saline phospho-potassique on obtient des formulations d'engrais organo-minéraux similaires à ceux indiqués dans l'exemple précédant. 2?55 5 8 REVENDICATIONS 1. Composition solide d'engrais organique constituée par le produit solide provenant du dessalement par l'acide phos- phorique et en présence d'un solvant organiqueéd'un effluent provenant des procédés industriels de fermentation des sucres (vinasse)7contenant une quantité d'azote organique d'au moins 1,5% en poids, une quantité de phosphore (exprimé en P205) d'au moins 4% en poids, une quantité de potassium (exprimé en K20) d'au moins 5% en poids, et une quantité de carbone organique d'au moins 8% en poids. 2. Composition selon la revendication 1, caractéri, sée par le fait qu'on l'obtient en mettant la vinasse en contact avec l'acide phosphorique puis en ajoutant au mélange ainsi obtenu un solvant organique appartenant à la classe des alcools inférieurs et des cétones inférieureslet en séparant et séchant finalement le précipité ainsi formé. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la vinasse,contenant de 45% à 65% en poids de matière solideest mise en contact avec l'acide phosphorique ayant une densité comprise entre 1,50 et 1,69 kg/l, la quantité de la solution d'acide phosphorique étant comprise entre 2,7 kg et 3,4 kg/kg de potassium dans la vinasse, 4. Composition selon la revendication 2P caractérisée par le fait qu'on utilise une quantité de solvant organique comprise entre 10 et 25 parties en volume pour 100 parties en volume de la vinasse. 5. Composition selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le solvant organique est l'éthanol. 6. Composition d'engrais complexe organo-minéral obtenwepar l'addition d'au moins un composé organique ou minéral porteur d'azote etfsi on le désirelporteur également de phosphore et/ou de potassium à la composition d'engrais organique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,