Brevet FR2826885A1 — publié le 20030110

La présente invention a pour objet un complexe d'additifs pour la transformation de déchets hétérogènes solides ou pâteux produits par les populations ou par l'industrie Ces additifs sont destinés à être ajoutés, en vue de leur transformation comme amendement des sols, comme combustible, comme matériaux de construction ou comme produit structurant dans les activités de travaux public, aux déchets organiques et minéraux tels que : - déchets des ménages, - déchets de restauration, - déchets verts (bois, herbes, feuilles, rafles, grignons d'olives...), - déchets assimilés aux déchets des ménages de l'industrie et du commerce (meubles, palettes, cartons, papiers, cagettes, sciures,..), - déchets de l'industrie agro alimentaire (grignons d'olives, sangs, plasmas, carcasses, abats), - déchets des industries papetières, - boues de dragage des sédiments marins, de vases de canaux et de lacs, - boues ou graisses de stations d'épuration. La transformation des déchets fait appel à des phénomènes biologiques et chimiques tels que la déshydratation, la fermentation, la pasteurisation, la désodorisation, la neutralisation chimique par réactions acido-basiques, la dégradation et la consommation de la matière organique, l'oxygénation et l'oxydation. Les réactions biologiques s'effectuent en régime d'aération forcée. Les réactions chimiques s'effectuent après les réactions biologiques Les additifs ont des rôles de nutnment, de catalyseur et de réactif. Comme catalyseur, les additifs provoquent les conditions du déclenchement, de la mise en condition et de l'accélération des réactions biologiques et chimiques Les additifs utilisés à ce jour ne permettent généralement pas une déshydratation et une minéralisation satisfaisantes des déchets à traiter et les réactions de transformations s'étendent le plus souvent sur plusieurs jours. En outre, non seulement la plupart des produits obtenus contiennent des germes pathogènes et dégagent des odeurs déplaisantes, mais leur combustion produit des fumées nocives ou polluantes. Le complexe d'additifs selon la présente invention a pour objectif de remédier à cet état de choses. Il permet en effet de traiter les déchets en reproduisant un phénomène naturel contrôlé et parfaitement reproductible en des temps de séjour compatibles avec les réalités économiques d'une exploitation industrielle, tout en assurant un assèchement et une minéralisation des produits leur garantissant une grande qualité combustible en limitant fortement la production de cendres volantes dont les normes de rejet sont inéluctablement de plus en plus restrictives. L'utilisation de ces additifs permet en outre la destruction des germes pathogènes et l'assèchement des produits jusqu'à des taux d'humidité inférieurs à 15,10, et même 5 %. Il est constitué par l'association de deux additifs, le premier additif agissant lors d'une phase biologique du traitement et étant composé de catalyseurs à base de fer, de nutriments constitués de sels de potassium ou de sodium et de vitamines, ainsi que d'agents olfactifs, le second additif agissant au cours d'une phase chimique et étant composé de réactifs formés d'oxydes et d'hydroxydes alcalins et alcalino-terreux, ainsi que de catalyseurs comprenant des sels et des oxydes métalliques, les sels métalliques étant des sulfates de cuivre, de cobalt, de fer et d'aluminium, les oxydes métalliques étant des oxydes de cuivre, de fer et de cobalt. La description détaillée ci-après se rapporte à un exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention. Deux types d'additif sont élaborés pour être utilisés respectivement lors d'une phase biologique du traitement des déchets et au cours d'une phase chimique consécutive à la phase biologique Le premier additif, additif A, est composé de copeaux de Fer Fe, de magnétite Fe203 et Felde phosphate de potassium K3P04, de iodure de potassium KI, de iodure de sodium Nal, de citronellol, citronellal ou essence de citron CHO et de cobalamine, rétinol, acide ascorbique, et tocophérol. Chaque composant peut être intégré dans des proportions variables de 0 à 100% de l'additif. Ce premier additif est un nutriment. Il tient un rôle fondamental pour doper les réactions de dégradation aérobie à des vitesses beaucoup plus rapides que dans le cycle naturel participant activement à l'absorption des molécules odorantes réglant ainsi les nuisances olfactives pouvant être rencontrées sur des sites de traitement et de transformation de déchets. L'additif A est utilisé au cours d'une étape d'aération forcée de la masse traitée. Les réactions biologiques qui se produisent, permettent l'assèchement, la désodorisation, l'oxydation, la dégradation et la consommation de la matière organique, la fermentation et la pasteurisation par une montée en température au delà de 65 C. Le temps de séjour se situe entre 8 heures et 24 heures pour atteindre si nécessaire le palier thermique de pasteurisation (65 C). Le temps de séjour minimum de 8 heures nécessite l'adjonction de catalyseurs et de nutriments accélérateurs des réactions biologiques. Les catalyseurs permettent une montée en température rapide aux delà des 40 C de la thermophile. Ces catalyseurs Fe, Fe203 et Fe304 provoquent des combustions locales spontanées et apportent de l'oxygène radicalaire directement disponible au processus biologique hors ou au sein des cellules du vivant. Les nutriments utilisés sont le phosphore, le potassium, l'iode et la cobalamine, le rétinol, l'acide ascorbique, et le tocophérol. Les nutriments provoquent les conditions biologiques optimum d'une montée en température naturelle rapide. Les catalyseurs aident les cellules du vivant, micro-organismes, à réaliser leur métabolisme biologique en consommant grâce à l'apport en oxygène de l'aération forcée, la matière organique des produits. Les micro-organismes mésophiles déjà détruits à 500C ont laissé la place aux micro-organismes thermopiles qui croissent et se multiplient en consommant la matière organique. En atteignant 65 C, il y a destruction par la chaleur des parasites. Les phénomènes biologiques naturels qui se produisent au sein de la masse des produits, amènent la matière organique à son optimum d'acidité 5,5 à 6,5. Les protides se dégradent en acides aminés, les glucides se dégradent en acides glucidiques et les lipides se dégradent en acides gras. L'aération forcée est arrêtée lorsque cet optimum est atteint. La masse des produits devient par conséquent acide. Les catalyseurs contiennent des essences naturelles telles que le citronellol ou le citronellal qui donnent une signature olfactive au produit traité. Le deuxième additif, additif B, est composé de réactifs et de catalyseurs. Les réactifs sont des oxydes et hydroxydes alcalins et alcalino-terreux. Les oxydes alcalins et alcalino-terreux sont les oxydes de potassium, de calcium et de magnésium soit dans l'ordre K2O, CaO, MgO. Les hydroxydes alcalins et alcalino-terreux sont les hydroxydes de potassium, de calcium et de magnésium soit dans l'ordre KOH, Ca (OH) , Mg (OH) 2. Les catalyseurs sont des sels et des oxydes métalliques communs. Les sels métalliques communs sont les sulfates de cuivre, de cobalt, de fer et d'aluminium soit dans l'ordre CuS04, CoSO, FeSO, AtSOJg. Les oxydes métalliques communs sont les oxydes de cuivre, de fer et de cobalt soit dans l'ordre CuO, FeOg, CoO. Chaque composant peut être intégré dans des proportions variables de 0 à 100% de l'additif. Les réactions chimiques qui se produisent, permettent l'assèchement, la minéralisation d'une partie de la matière organique et la destruction des germes résiduels. Les oxydes alcalins et alcalino-terreux vont provoquer une élévation de température en se transformant en hydroxydes alcalins et alcalino-terreux actifs. Cette réaction a la particularité de capter l'eau résiduelle au sein de la molécule d'hydroxyde. Les hydroxydes alcalins et alcalino-terreux sont des bases chimiques minérales fortes qui vont entrer en réaction avec la masse légèrement acide des produits. Ces réactions d'acides bases produisent de la matière minérale par fixation des ions alcalins et alcalino-terreux sur les molécules organiques. Au cours de cette opération, l'eau contenue sous forme de radical dans les hydroxydes est fixé au sein du cristal minéral permettant la poursuite de l'assèchement des produits. Certains ions alcalino-terreux s'introduisent également au sein de la cellule du vivant fragilisée par l'arrêt de l'aération forcée. Les micro-organismes se trouvent ainsi fossilisés, c'est à dire minéralisés, et se retrouvent mélangés au sein de la fraction minérale des produits. Certains micro-organismes des deux familles mésophiles et thermophiles se protègent en formant des spores. Ces spores sont détruites par l'action fongicide des catalyseurs cupriques inclus dans l'additif B. Les catalyseurs métalliques communs sont indispensables à la réalisation des réactions d'acides bases dans des temps de séjour de 4 à 10 heures au lieu de quelques jours. Les ions métalliques contenus au sein des catalyseurs vont engendrer au sein de la masse des produits des conditions électromagnétiques propices à accélérer la réalisation des réactions d'acides bases et propices à rééquilibrer les conditions physico-chimiques en fin de réaction Lorsque l'additif B intervient après l'aération forcée catalysée par l'additif A, il poursuit la déshydratation en fixant l'eau sous forme de ces radicaux au sein de la matière minéralisée. Il transforme une partie de la matière organique des produits en matière minérale réalisant ainsi en accéléré une phénomène naturel de transformation de la matière organique en amendement. Pour certaines applications particulières, la composition des additifs selon l'invention pourra avantageusement obéir à des formulations particulières telles que : Additif A : - de 30 à 50%, de préférence environ 40%, de composants du groupe comprenant les copeaux de Fer Fe, la magnétite FeOg, FêgO et i'oxyde de cuivre CuOde, - de 30 à 50%, de préférence environ 40%, de phosphate de potassium K3P04, - de 10 à 30%, de préférence environ 20%, du groupe comprenant l'iodure de potassium KI, l'iodure de sodium Nal, le citronellol, le citronellal ou l'essence de citron C10H10O, la cobalamine, le rétinol, l'acide ascorbique et le tocophérol. Additif B : - de 70 à 90%, de préférence environ 80%, du groupe comprenant les oxydes de potassium K2O, les oxydes de calcium CaO, les oxydes de magnésium MgO, les hydroxydes de potassium KOH, hydroxydes de calcium Ca (OH) 2 les hydroxydes de magnesium Mg (OH) 2, - de 10 à 30%, de préférence environ 15%, de sulfates de cuivre CuS04, - de 5 à 15%, de préférence environ 5%, du groupe comprenant les oxydes de fer Fe Og et tes oxydes de cobalt CoO. L'intervention des additifs A et B présente la particularité de déclencher, accélérer, provoquer des réactions qui n'agressent pas les produits non organiques. S'ils existent dans la masse des produits, les plastiques dénués d'eau ne réagissent pas. Les métaux sont oxydés par l'aération forcée des produits. Les métaux lourds oxydés sont stabilisés évitant leur absorption par les sols ou par les plantes. Le produit est ainsi d'une part débarrassé des germes pathogènes par pasteurisation et par action fongicide de composés cupriques. Il est d'autre part agrémenté d'une odeur agréable signant le produit par l'ajout de citronellol ou citronellal au sein de l'additif A. Sa qualité ne peut enfin pas être altérée par la dégradation en cours de réaction de substances non organiques tels que plastiques ou métaux. Les additifs A et B peuvent également être utilisés séparément provoquant les réactions propres à chacun sur le déchet hétérogène a traiter. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des produits similaires. REVENDICATIONS 1 . Complexe d'additifs pour la transformation de déchets hétérogènes solides ou pâteux produits par les populations ou par l'industrie, destiné à la transformation et à la valorisation des déchets organiques et minéraux, et en particulier des déchets des ménages, des déchets de restauration, des déchets végétaux, des déchets de l'industrie agro alimentaire ou des industries papetières, ainsi que des boues de dragage des sédiments marins, des boues de canaux et de vase, des boues et ou graisses de stations d'épuration, caractérisé par la combinaison de deux additifs, d'une part un premier additif, additif A, agissant lors d'une phase biologique du traitement et composé de catalyseurs à base de fer, de nutriments constitués de sels de potassium ou de sodium et de vitamines, ainsi que d'agents olfactifs et, d'autre part, un second additif, additif B, agissant au cours d'une phase chimique et composé de réactifs formés d'oxydes et d'hydroxydes alcalins et alcalino-terreux, ainsi que de catalyseurs comprenant des sels et des oxydes métalliques, les sels métalliques étant des sulfates de cuivre, de cobalt, de fer et d'aluminium, les oxydes métalliques étant des oxydes de cuivre, de fer et de cobalt. 2 . Complexe d'additifs selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que l'additif A est constitué de composants choisis parmi les produits suivants (dans des proportions possibles allant de 0 à 100%) : - copeaux de Fer Fe, - magnétite Fe2O3, Fe3O4, - oxyde de cuivre CuO - phosphate de potassium K3P04, - iodure de potassium KI, - iodure de sodium Nal, - citronellol, citronellal ou essence de citron CHO, - cobalamine, - rétinol, - acide ascorbique, - tocophérol. 3 . Complexe d'additifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'additif B est constitué de composants choisis parmi les produits suivants (dans des proportions possibles allant de 0 à 100%) : - oxydes de potassium K2O, - oxydes de calcium CaO, - oxydes de magnésium MgO, - hydroxydes de potassium KOH, - hydroxydes de calcium Ca (OH) 2 - hydroxydes de magnesium Mg (OH) 2@ - sulfates de cuivre CuS04, - sulfates de cobalt Co2SO4, - sulfates de fer FeS04, - sulfates d'aluminium Al2(SO4)3, - oxydes de cuivre CuO - oxydes de fer Fie2 3, - oxydes de cobalt CoO. 40. Complexe d'additifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'additif A comporte au moins : - de 30 à 50% de composants du groupe comprenant les copeaux de Fer Fe, la magnétite Fe2O3, Fe3O4 et l'oxyde de cuivre CuOde, - de 30 à 50% de phosphate de potassium K3P04, - de 10 à 30% du groupe comprenant l'iodure de potassium KI, l'iodure de sodium Nal, le citronellol, le citronellal ou l'essence de citron CHO, la cobalamine, le rétinol, l'acide ascorbique et le tocophérol. 5 . Complexe d'additifs selon la revendication 4, se caractérisant par le fait que l'additif A comporte sensiblement : - 40% de composants du groupe comprenant les copeaux de Fer Fe, la magnétite FeOg, FeO et l'oxyde de cuivre CuOde, - 40% de phosphate de potassium K3P04, - 20% du groupe comprenant l'iodure de potassium Kl, l'iodure de sodium Nal, le citronellol, le citronellal ou l'essence de citron CHO, la cobala- mine, le rétinol, l'acide ascorbique et le tocophérol. 60. Complexe d'additifs selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'additif B comporte au moins : - de 70 à 90% du groupe comprenant les oxydes de potassium K2O, les oxydes de calcium CaO, les oxydes de magnésium MgO, les hydroxydes de potassium KOH, hydroxydes de calcium Ca (OH) 2 les hydroxydes de magnesium Mg (OH),. - de 10 à 30% de sulfates de cuivre CuS04, - de 5 à 15% du groupe comprenant les oxydes de fer Fe2O3 et les oxydes de cobalt CoO. 70. Complexe d'additifs selon la revendication 6, se caractérisant par le fait que l'additif A comporte sensiblement : - 80% du groupe comprenant les oxydes de potassium K2O, les oxydes de calcium CaO, les oxydes de magnésium MgO, les hydroxydes de potassium KOH, hydroxydes de calcium Ca (OH) 2 les hydroxydes de magnesium Mg (OH),, - 15% de sulfates de cuivre CuS04, - 5% du groupe comprenant les oxydes de fer Fe2O3 et les oxydes de cobalt CoO.