BE1028147B1 - Bodenkonditionierende Zusammensetzung und Bodenkonditionierungsverfahren - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Zusammensetzung zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und der Belüftung des Bodens, umfassend ein superabsorbierendes Polymermaterial und Xylitfasern mit einer Fasergröße von 0,5 - 5 cm. Das SAP ist vorzugsweise in der Lage, mindestens 98 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gewicht des superabsorbierenden Polymermaterials, zu absorbieren, wobei die Absorption zu einer Volumenvergrößerung des superabsorbierenden Polymermaterials führt, die dem Volumen des absorbierten Wassers entspricht, wobei das superabsorbierende Polymermaterial in einer Umgebung mit einer Feuchtigkeit von 70% oder weniger mindestens einen Teil des darin absorbierten Wassers an die Umgebung abgibt. Das Xylit-Fasermaterial ist in der Lage, eine Bahnstruktur zu bilden, die zumindest teilweise die Volumenzunahme beibehält, die bei der Absorption des Wassers durch das superabsorbierende Polymermaterial bei der Freisetzung von zumindest einem Teil des darin absorbierten Wassers erhalten wird, und damit in der Lage ist, bei der Wasserfreisetzung aus dem superabsorbierenden Polymermaterial einen Hohlraum zu bilden. Weiterhin wird die Verwendung dieser Zusammensetzung als Bodenkonditionierer und ein Verfahren zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und zur Belüftung des Bodens beschrieben.

Description

Bodenkonditionierende Zusammensetzung und Bodenkonditionierungsverfahren Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und der Belüftung des Bodens.

In der Landwirtschaft stellt sich das Problem des mangelnden Wasserrückhaltevermögens und der mangelnden Belüftung des Bodens, insbesondere in Regionen mit geringen Niederschlägen und in Regionen, in denen der Boden aus grobem Sand und/oder Ton besteht. Diese Bedingungen sind z.B. in Ostafrika, wie Kenia und Tansania, anzutreffen. Böden aus Lehm und/oder grobem Sand sind jedoch weltweit sehr häufig anzutreffen.

Ein Problem von Lehmböden besteht darin, dass die Belüftung minimal ist und im Falle von Dürre die Wasserrückhaltekapazität sehr gering oder sogar nicht vorhanden ist. Solche Lehmböden neigen dazu, bei Trockenheit immer kompakter zu werden, was dazu führt, dass sie kein Wasser aufnehmen können. Bei Böden aus grobem Sand, d.h. mit einer Korngröße von 0,7 mm oder höher, wird das Wasser jedoch nicht zurückgehalten, sondern gelangt in tiefere Erdschichten, die für Pflanzenwurzeln nicht erreichbar sind. Für das Pflanzenwachstum sowohl in freier Erde als auch in Töpfen ist eine belüftete Erde mit Wasser und darin enthaltenen Nährstoffen die aufgenommen werden können, Voraussetzung.

Es wurden Versuche unternommen, den Boden mit superabsorbierenden Polymermaterialien (SAP) anzureichern. Superabsorbierendes Polymermaterial ist in der Fachwelt bekannt. SAP ist ein Polymermaterial, das in der Lage ist, sein Eigengewicht an Wasser um ein Vielfaches zu absorbieren und zurückzuhalten. Es quillt zu einem Hydrogel auf, das zu mehr als 99% aus Wasser bestehen kann.

Außerdem hält es die Feuchtigkeit unter Druck. SAPs werden hauptsächlich als Granulat in Windeln und Inkontinenzprodukten verwendet. Moderne SAPs sind (Co)Polymere auf der Basis von Acrylsäure oder Methacrylsäure, die zusammen mit einem internen Vernetzungsmittel polymerisiert wurden, wobei Verbindungen zwischen den Polymermolekülen hergestellt werden, so dass sie ein dreidimensionales Netzwerk bilden, das in Wasser quellen, sich aber nicht auflösen kann. Auch von natürlichen Materialien wie Polysacchariden und Proteinen ist bekannt, dass sie superabsorbierende Eigenschaften haben. Außerdem wurden superabsorbierende Polymere aus Sojaprotein/Polyacrylsäure hergestellt. Die Polymere können teilweise neutralisiert werden, zum Beispiel mit Natrium- oder

Kaliumhydroxid. Die verbleibenden Säuregruppen und die Natrium- oder Kaliumionen sorgen für die Rückhaltung von Wassermolekülen. Um die Feuchtigkeit unter Druck zurückzuhalten, kann eine zweite Vernetzung an der Oberfläche des SAP-Granulats mit einem Oberflächenvernetzungsmittel durchgeführt werden. Durch die dichtere Vernetzung an der Oberfläche kann das SAP-Granulat die aufgenommene Feuchtigkeit unter Druck halten.

In der Kunst wurde erwogen, solche aus der Kunst bekannten superabsorbierenden Polymermaterialien zu verwenden, um das Wasserrückhaltevermôgen des Bodens durch Mischen der genannten Materialien im Boden zu erhöhen.

Es wurde jedoch festgestellt, dass das SAP, als Partikel bereitgestellt, dazu neigt, bei Wasseraufnahme zusammenzukleben, was zu einem sehr kompakten und dichten Material führt, das für das Wurzelwachstum ungeeignet ist. Wegen des Mangels an einer inhärenten Struktur der SAP wurden Versuche unternommen, Verbundmaterialien aus SAP und Füllmaterial bereitzustellen, um ein Anhaften der SAP-Partikel zu vermeiden und eine Struktur zu schaffen, die der des Bodens ähnelt. DE10220909034137 zum Beispiel beschreibt eine Verbundstruktur aus SAP und Braunkohle oder Braunkohlepartikeln mit einer PartikelgröBe von 2 mm. Die Verwendung von Xylitfasern wird ohne GrôBenangabe erwähnt. Aus der PCT- Anmeldung WO011/009441 desselben Anmelders, in der die Priorität von DE102209034137 beansprucht wurde, wird die Größe dieser Fasern mit 2 - 4 mm beschrieben. Das beschriebene Verbundmaterial besteht aus 5 Gew.-% Braunkohle, 17,5 Gew.-% Xylitpulver (mit einer TeilchengrôBe von weniger als 0,1 mm) und 5 Gew.-% Xylitfasern von 2 - 4 mm, 5 Gew.-% Lavasteinpulver, 10 Perlitpulver und 40 Gew.-% SAP. Die Partikel wurden homogenisiert und hatten eine PartikelgrôBe von 2,5 - 3,5 mm. Gemäß WO2011/009441 liegt der Xylit vorzugsweise als Feinpartikel oder Staub im Verbundmaterial vor.

US2004/0011102 beschreibt einen Bodenverbundwerkstoff aus einem SAP und Lignozellulosefasern mit einer Fasergröle von 0,6 - 3,0 mm.

JP00559362 beschreibt ein Bodenverbesserungsmittel aus Torf und einem SAP. CN106147782 beschreibt ein Bodenverbesserungsmittel zur Wasserrückhaltung, bestehend aus einem SAP, Maisstroh, Sojabohnenstroh und anderen Komponenten.

Doch selbst wenn die oben genannten bekannten Bodenverbesserungsmittel die Bildung von hartem und dichtem SAP-Material hemmen können, wurde festgestellt, dass eine Wasser-/Feuchtigkeitsaufnahme durch die SAP-Materialien mit gleichzeitiger Volumenzunahme als Folge der Wasseraufnahme stattfand, aber nach Freisetzung des Wassers/der Feuchtigkeit aus dem SAP-Material der Boden dazu neigt, einzustürzen, wodurch Regen- oder Strahlungsfeuchtigkeit in den Boden gelangt.

Außerdem wird durch den Zusammenbruch des Bodens ein anaerobes Milieu geschaffen, das für die sauerstoffabhängige Oxidationsreaktion von Ammonium zu Nitrat schädlich ist.

Dabei umfasst der Begriff "Wasser" auch wässrige Mischungen von Wasser, die Nährstoffe oder andere im Boden vorhandene Verbindungen oder die Zusammensetzung enthalten, die im Wasser vorhanden sind, wenn das Wasser vom SAP-Material absorbiert wird.

Die Erfinder stellten nun fest, dass der Boden bei der Abgabe von Wasser/Feuchtigkeit durch den SAP nicht oder in viel geringerem Maße zum Zusammenbruch neigt, indem sie einen SAP der oben genannten Art mit Xylitfasern mit einer Fasergröße von 0,5 - 6 cm kombinieren.

Solche Xylitfasern sind kein Füllmaterial, wie in DE102009034137 und WO2011/009441 vorgesehen, können aber im Gegensatz dazu eine Vliesstruktur bilden, wobei die Vliesstruktur zumindest teilweise die Volumenzunahme beibehält, die bei der Absorption des Wassers durch das superabsorbierende Polymermaterial bei der Freisetzung zumindest eines Teils des darin absorbierten Wassers erzielt wird, und damit zur Hohlraumbildung und gleichzeitigen Belüftung bei der Wasserfreisetzung aus dem superabsorbierenden Polymer in der Lage ist.

Xylit, ein Restprodukt des Braunkohleabbaus, ist auch als fossiles Holz oder als "Xyloid-Braunkohle" im Gegensatz zu kompakter oder vollkommener Braunkohle bekannt.

Xylit ist ein organisches Material, da es biologischen Ursprungs ist.

Xylitfasern mit einer Fasergröße von 0,5 cm oder mehr behalten über die Zeit eine hohe strukturelle Stabilität und sind ziemlich widerstandsfähig gegen biologischen Abbau.

Dies im Gegensatz zu Fasern kleinerer Größe, bei denen keine signifikante strukturelle Stabilität erreicht wird, die für die vorgesehene Belüftung erforderlich ist.

EP2060549 beschreibt die strukturelle Stabilität von Xylit in einem im Wesentlichen torffreien Pflanzenerdsubstrat aus vulkanischem Gestein.

Solche Xylitfasern bilden ein Gewebe oder Skelett um den SAP, wodurch der Zusammenbruch des Bodens vermieden wird, wenn das Volumen des SAP bei

Wasser/Feuchtigkeitsabgabe abnimmt. Sobald Wasser aus dem SAP-Material freigesetzt wird, verringert sich das Volumen des SAP und hinterlässt Hohlräume, die strukturell durch die Fasern gestützt werden und ein Skelett bilden, das stark genug ist, um dem Druck des Bodens standzuhalten. Die Hohlräume sorgen für eine ausreichende Belüftung des Bodens und damit für ein aerobes Bodenmilieu, das die Nitratbildung im Boden ermöglicht. Die Füllstoffe der modernen Bodenverbesserer bilden solche Skelettstrukturen nicht aus, und der Boden neigt dazu, nach der Entfernung von Wasser aus dem SAP zu kollabieren.

Superabsorbierende Polymermaterialien sind in der Regel so konzipiert, dass sie so viel Wasser wie möglich aufnehmen, ohne die Fähigkeit, das einmal aufgenommene Wasser wieder abzugeben. Pflanzenwurzeln können jedoch in die Polymerstruktur eindringen und das Wasser aus der Polymerstruktur eines solchen SAP aufnehmen. Für eine verbesserte Wasserverfügbarkeit ist es jedoch vorteilhaft, dass das superabsorbierende Polymermaterial zumindest einen Teil des darin absorbierten Wassers unterhalb einer bestimmten Luftfeuchtigkeit der Umgebung, d.h. der Luft über dem Boden, in die die Zusammensetzung eingearbeitet ist, wieder abgibt. Die Freisetzung kann z.B. spontan erfolgen und an die direkte Umgebung des superabsorbierenden Materials, wie z.B. Hohlräume im Boden in Form von Feuchtigkeit oder als flüssiges Wasser, abgegeben werden, oder das Wasser kann von Wurzeln von Pflanzen aufgenommen werden, die mit dem superabsorbierenden Polymermaterial in Kontakt stehen. Zu diesem Zweck gibt das superabsorbierende Polymermaterial vorzugsweise zumindest einen Teil des darin aufgenommenen Wassers ab, wenn die Luftfeuchtigkeit der Umgebung 75% oder weniger beträgt. Insbesondere werden mindestens 25 %, vorzugsweise mindestens 40 %, noch bevorzugter mindestens 50 % und am meisten bevorzugt mindestens 65 % des im superabsorbierenden Material absorbierten Wassers bei einer Luftfeuchtigkeit von 70 % oder weniger wieder abgegeben. Es ist davon auszugehen, dass bei einer niedrigeren Luftfeuchtigkeit mehr Wasser freigesetzt wird. Nicht alle superabsorbierenden Materialien sind in der Lage, einen Teil des absorbierten Wassers unterhalb einer bestimmten Luftfeuchtigkeit wieder abzugeben. Es sind jedoch superabsorbierende Polymermaterialien bekannt, die zumindest einen Teil des Wassers wieder abgeben, wenn die Luftfeuchtigkeit der Umgebung unter einen bestimmten Wert fällt. In diesem Zusammenhang wird auf Montanari et al, Advances in Civil Engineering Materials (2018) Vol. 7, Nr. 4) verwiesen.

Viele SAP-Materialien sind in der Fachwelt bekannt. SAP-Materialien, die die hier beschriebenen Eigenschaften aufweisen, können vom Fachmann wie hier beschrieben identifiziert und für die Zusammensetzung der Erfindung verwendet werden. Ein bevorzugtes SAP-Material, das die oben beschriebenen Eigenschaften 5 der Wasserrückhaltefähigkeit und Wasserabgabe erfüllt, umfasst Polymere auf Acryl- und/oder Methacrylsäurebasis, insbesondere vernetztes Polyacrylat, bevorzugter vernetztes Polyacrylat, wie Natrium- oder Kaliumpolyacrylat, und Polyacrylamidpolymere. Auch Ester der Acrylsäure und Milchsäure, wie in WO2017/108890 beschrieben, eignen sich vorteilhaft als SAP in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus sind nicht acrylisch geeignete Superabsorber bekannt, die in der Zusammensetzung der Erfindung geeignet sein können, wie z.B. Geohumus (Geohumus, Deutschland).

Die Superabsorber-Polymermaterialien sind vorzugsweise sowohl gegen aerobe als auch anaerobe Bedingungen beständig und können biologisch abbaubar sein, aber es wird bevorzugt, dass das Superabsorber-Polymermaterial, wenn es biologisch abbaubar ist, eine lange Halbwertszeit hat, d.h. vorzugsweise nicht mehr als 10% des Polymermaterials in einem Jahr abgebaut wird, wenn es in den vorgesehenen Boden eingebracht wird. Der Superabsorber laugt vorzugsweise nicht aus dem Boden aus und ist vorzugsweise biobasiert, d.h. aus natürlichen Komponenten wie Polysacchariden und Proteinen hergestellt. Beispiele für geeignete SAPs sind z.B. in DE1020034137, WO2011/009441 und US2004/0011102 beschrieben. Ein attraktiver SAP für die Verwendung in der hier beschriebenen Zusammensetzung ist Aquasorb (SNF, Frankreich), von dem behauptet wird, dass es nicht abläuft oder auslaugt. Weitere attraktive SAPs sind Luquasorb, BASF, Deutschland, Hysorb, BASF, Deutschland, Stockosorb, Evonik, Deutschland, Hysorb, BASF, Deutschland.

Der Fachmann wird ohne weiteres in der Lage sein, festzustellen, ob ein superabsorbierendes Material in der Lage ist, einen Teil des darin absorbierten Wassers bei einer bestimmten Feuchtigkeit abzugeben, und die Eignung eines solchen SAPs für die Einarbeitung in den Bodenverbesserer der vorliegenden Erfindung zu prüfen. Zu diesem Zweck wird das Superabsorber-Polymermaterial zunächst mit so viel Wasser in Kontakt gebracht, wie es absorbieren kann, d.h. durch Wiegen einer bestimmten Menge des Superabsorber-Polymermaterials in einem Glasbecher, z.B. 1 g, wonach Wasser hinzugefügt wird. Wenn 500 ml Wasser hinzugefügt werden können, das vollständig absorbiert wird (d.h. nicht aus dem Becherglas austritt, absorbiert das superabsorbierende Polymermaterial 99,8 % seines Gewichts an Wasser. Das Gesamtgewicht beträgt dann 500 g des Wassers und 1 g des Polymermaterials, zuzüglich des Gewichts des Bechers. Durch Inkubation des genannten Bechers in einem klimatisierten Raum mit einer bestimmten Luftfeuchtigkeit für z.B. 24 Stunden kann die Fähigkeit zur Wasserabgabe durch Wiegen des Bechers, aus dem das ungebundene Wasser entfernt wurde, z.B. durch Dekantieren des Bechers, bestimmt werden. Die Werte der Aufnahme und Abgabe von Wasser durch das superabsorbierende Polymer sind als Werte zu verstehen, die für die Umgebungstemperatur gültig sind, d.h. etwa 20 - 24°C.

Attraktiv ist, dass das superabsorbierende Polymermaterial in der Lage ist, mindestens 99 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,5 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 99,8 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 99,9 Gew.-% Wasser zu absorbieren, bezogen auf das Gewicht des superabsorbierenden Polymermaterials.

Das bedeutet, dass in der letztgenannten Situation 0,5 g des SAP-Materials 500 ml Wasser absorbieren können. Die Volumenzunahme entspricht vorzugsweise der genannten Gewichtszunahme. Es ist jedoch sogar möglich, dass SAP-Materialien 100 - 200 Gew.-% Wasser absorbieren können, wie z.B. Aquasorb 3005KM (SNF, Frankreich). Solche Absorptionsraten sind sehr zu bevorzugen.

In einer anderen attraktiven Ausführungsform gibt das SAP-Material zumindest einen Teil des Wassers bei einer Feuchtigkeit von 75% oder weniger ab. Oberhalb dieser Feuchtigkeit erhalten die Pflanzen im Boden ausreichend Wasser aus der Umgebung, und es besteht weniger Bedarf, die Pflanzen mit zusätzlichem Wasser aus dem Boden zu versorgen. Wenn die Luftfeuchtigkeit jedoch auf 75% oder weniger sinkt, muss die Pflanze Wasser aus dem Boden aufnehmen, und das Superabsorber- Polymermaterial sollte in der Lage sein, das benötigte Wasser an die Umgebung oder die Wurzeln der Pflanzen abzugeben.

Vorzugsweise haben die Xylitfasern eine Größe von bis zu 6 cm, besser noch von bis zu 5 cm oder 4 cm. Insbesondere dann, wenn das Xylit zu Fasern mit einer Größe von 5 cm oder weniger bzw. 4 cm oder weniger zerkleinert wird (z.B. bestimmt durch Passieren des zerkleinerten Xylits durch ein Sieb mit der vorgesehenen maximalen Maschengröße des vorgesehenen Bereichs, aber nicht durch ein Sieb mit der vorgesehenen minimalen Größe des vorgesehenen Bereichs), ist dieses Xylit ein optimales Fasermaterial für die Zusammensetzung der Erfindung. Die vorgesehene

Mindestgröße beträgt vorzugsweise 0,5 cm, 1,0 cm oder 1,5 cm.

Die Zusammensetzung sollte vorzugsweise nicht homogenisiert werden, d.h. zu einer Verkleinerung und Zerkleinerung der Xylitfasern führen (um eine Zusammensetzung mit homogener Größe zu erhalten), wie es für die Ölkonditionierungskomposite von DE102009034137 und WO2011/009441 beschrieben wird, da eine solche Homogenisierung zu einem Verlust der Fähigkeit führen würde, ein Skelett zu bilden, das für die erforderliche Belüftung erforderlich ist.

Ein schonendes Mischen der Bestandteile ohne wesentliche Verringerung der Größe der Xylitfasern wird bevorzugt.

Vorzugsweise haben mindestens 90 Gew.-%, noch bevorzugter 95 Gew.-%, noch bevorzugter 98 Gew.-% oder 99 Gew.-% oder 100 Gew.-% des zerkleinerten Xylits eine Teilchengröße zwischen 0,5 und 5 cm, vorzugsweise zwischen 1,0 und 5,0 cm, noch bevorzugter zwischen 1,5 und 4,0 cm, vorzugsweise unter 5 mm.

Kleine Xylitfraktionen von bis zu 10 mm oder bis zu 20 mm, z.B. 5 - 15 mm, eignen sich jedoch zur Verwendung in erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, die zur Konditionierung von Erde für Topfpflanzen bestimmt sind.

Für gartenbauliche und landwirtschaftliche Verwendung in freier Erde werden jedoch die größeren Fraktionen bevorzugt.

Es ist zu beachten, dass kleinere Xylitfraktionen, z.B. unter 5 mm, möglicherweise nicht zum Volumen der Zusammensetzung beitragen, aber ihr Vorhandensein ist nicht nachteilig, da festgestellt wurde, dass die kleinen Xylitfraktionen ein Rückhaltevermögen für Wasser und darin gelöste Nährstoffe haben.

Wie oben erläutert, tragen solche kleinen Xylitfraktionen nicht zu der Fähigkeit bei, Hohlräume bereitzustellen und den Boden zu belüften.

Das Hohlraumbildungsvermögen ist insbesondere dann gegeben, wenn die Xylitfasern im gegebenen Bereich von 0,5 und 6,0 cm relativ groß sind, d.h. wenn mindestens 10 Gew.-% der Xylitfasern größer als 2,0, insbesondere 2,5 cm, vorzugsweise mindestens 20 Gew.-%, noch bevorzugter mindestens 30 Gew.-% und am meisten bevorzugt mindestens 40 Gew.-% sind.

Dies kann bequem überprüft werden, indem das Xylit durch ein 2,0- oder 2,5-cm-Sieb gesiebt und die passierte Fraktion und die nicht passierte Fraktion gewogen werden.

Die passierte Fraktion sollte für das pulverfôrmige Xylit und kleine Fasern unter 0,5 cm korrekt sein.

Dies kann bequem bestimmt werden, indem die passierte Fraktion erneut durch ein 0,5-cm-Sieb gesiebt und das Gewicht der Fraktion, die durch das Sieb hindurchgegangen ist, korrigiert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Xylit-Fasermaterial ein Schüttgewicht von 200 - 400 g/l, bevorzugter 220 - 330 g/l, noch bevorzugter 250 - 300 g/l. Das Schüttgewicht oder die Schüttdichte ist ein guter Indikator für die Faserlänge und die Faserzusammensetzung. Je geringer das Schüttgewicht, desto lufthaltiger ist der Xylit, d.h. es besteht aus relativ mehr längeren Fasern als aus einer Fraktion mit höherer Schüttdichte.

In einer anderen attraktiven Ausführungsform besteht die Zusammensetzung zudem aus organischem Kompost, vorzugsweise pflanzlichen Ursprungs. Kompost sorgt für Nährstoffe, die von den im Boden wachsenden Pflanzen aufgenommen werden können, die mit der hier beschriebenen Zusammensetzung behandelt werden sollen. Der Kompost wird vorzugsweise pasteurisiert, z.B. durch eine Wärmebehandlung bei 70°C, um unerwünschtes kompostbedingtes Wachstum in dem mit der vorliegenden Zusammensetzung behandelten Boden zu vermeiden. Zu kompostieren hat vorzugsweise eine Teilchengröße von bis zu 15 mm, vorzugsweise von 2 - 10 mm, um eine gute Dichte zu erreichen, die mit den anderen volumenbestimmenden Bestandteilen der Zusammensetzung kompatibel ist. Der Kompost hat vorzugsweise eine Schüttdichte von 600 - 800 g/l, vorzugsweise 650 - 750 g/l, am meisten bevorzugt etwa 700 g/l.

In einer sehr attraktiven Ausführungsform enthält die Zusammensetzung außerdem einen oder mehrere Füllstoffe. Solche Füllmaterialien beeinflussen das Volumen der Zusammensetzung. Da die Zusammensetzung grobkörniges, teilchenförmiges Material wie das Fasermaterial und den Kompost umfasst, haben diese Inhaltsstoffe einen direkten Einfluss auf das Volumen der Zusammensetzung. Feine Materialien wie pulverförmige Materialien, die in geringeren Mengen zugesetzt werden, haben keinen signifikanten Einfluss auf das Volumen der Zusammensetzung (d.h. weniger als 5 v/v%, vorzugsweise weniger als 4 v/v%, bevorzugter weniger als 3 v/v%, noch bevorzugter weniger als 2 v/v%, noch bevorzugter weniger als 1 v/v% und am meisten bevorzugt 0 v/v%), da diese Materialien in die Hohlräume innerhalb der Zusammensetzung eindringen. Die Bestandteile, die das Volumen der Zusammensetzung beeinflussen, werden daher vorzugsweise in Volumenprozent (v/v%) angegeben, während die kleinteiligen Bestandteile, die keinen wesentlichen Einfluss auf das Volumen haben, vorzugsweise in Masse pro Volumen (kg/m°) angegeben werden. Die Schüttdichte des Füllmaterials liegt vorzugsweise im Bereich von 100 - 500 /l, vorzugsweise zwischen 200 - 400 g/l.

In einer solchen Zusammensetzung wird das Volumen hauptsächlich durch das relativ grobe Fasermaterial, den Kompost und das Füllmaterial bestimmt.

Vorzugsweise ist eines oder mehrere der Füllmaterialien in der Lage, Wasser zurückzuhalten.

Ein solches Material sorgt für ein zusätzliches Wasserrückhaltevermögen.

Jedes Material, das Wasser zurückhalten und wieder abgeben kann, wäre geeignet, z.B.

Materialien mit Schwammaktivität, poröses Material, wie Hydrokörner von Blähton, die im Gartenbau verwendet werden, Tonminerale, Steinmehl, Vulkanminerale, Bimsstein und Hydrogele.

Insbesondere wird Material biologischen Ursprungs mit Wasserbindungs- und - freisetzungsvermögen verwendet, wie stärkehaltige Materialien, wie Torf, insbesondere Kokosfaser, Weißtorf, Hochmoortorf.

Solches Material wirkt wie ein Schwamm und sorgt für ein zusätzliches Wasserrückhaltevermögen der Zusammensetzung.

Gewöhnlicher Torf hat eine Schüttdichte von 250 - 400 JI.

Kokosnusstorf hat eine Schüttdichte von 150 g/l.

In einer bestimmten Ausführungsform besteht die Zusammensetzung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, aus — 10 - 50 v/v%, vorzugsweise 15 - 40 v/v%, besonders bevorzugt 20 - 30 v/v% Xylit-Fasermaterial, — 10-50 v/v%, vorzugsweise 15 - 40 v/v%, noch bevorzugter 20 - 30 v/v% organischer Kompost, und — O0 - 80 v/v%, vorzugsweise 20 - 70 v/v%, bevorzugter 40 - 60 v/v% Füllmaterial.

Da diese Bestandteile das Volumen der Zusammensetzung bestimmen, summieren sich die Volumenprozentsätze auf insgesamt 100 v/v%, gegebenenfalls in Kombination mit zusätzlichen volumenbestimmenden Bestandteilen.

Für die Zusammensetzung ist es jedoch vorzuziehen, dass ihr Volumen durch die oben genannten drei Bestandteile bestimmt wird.

In der obigen Zusammensetzung hat der Kompost vorzugsweise eine Schüttdichte von etwa 700 g/l, der Xylit von 200 - 400 g/l und das Füllmaterial von 150 - 400 g/l.

Der Füllstoff besteht vorzugsweise aus Torf mit einer Schüttdichte von 250 - 400 g/l.

Die Zusammensetzung umfasst vorzugsweise 1 - 15 kg/m°, vorzugsweise 1 - 10 kg/m3 superabsorbierendes Polymermaterial.

Im Falle eines superabsorbierenden Polymers auf Acrylatbasis kann der Anteil sogar noch geringer sein, abhängig vom Wasserrückhaltevermögen des SAP.

Beispielsweise ist 1 - 5 kg/m? ein bevorzugter

Wert für das oben beschriebene Aquasorb-Produkt. Es wurde beobachtet, dass eine solche Zusammensetzung für eine optimale Bodenkonditionierungszusammensetzung sorgt, was zu einer signifikanten Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und zur Belüftung des damit behandelten Bodens führt.

In einer attraktiven Ausführung hat das Schüttgewicht der Bodenkonditionierungszusammensetzung ein Schüttgewicht von 250 - 600 g/l, vorzugsweise von 280 - 500 g/l, noch bevorzugter von 300 - 400 g/l.

Die Zusammensetzung enthält vorzugsweise ferner Zusätze, insbesondere anorganische Zusätze, wie Nährstoffe, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, die aus Phosphat, Nitrat und Kalium besteht. Es ist zu beachten, dass Nitrat auch durch aerobe antimikrobielle Umwandlung von Ammonium, wie oben beschrieben, gebildet werden kann. Zu diesem Zweck muss der Boden belüftet sein, d.h. mit der Umgebungsluft in Kontakt stehen und/oder Luftkammern umfassen. Ein attraktiver Zusatzstoff, der der Zusammensetzung zugesetzt wird, ist ein pH-Regulierungsmittel. Fruchtbarer Boden hat vorzugsweise einen pH-Wert von 5,5 -

7. Wenn ein bestimmter pH-Wert für den Boden vorgesehen ist, kann z.B. Kreide, kohlensäurehaltiger Kalk oder Kalziumkarbonat zugesetzt werden, um den pH-Wert zu erhöhen, d.h. sauren Boden auf einen neutraleren Wert zu bringen. Es ist jedoch auch möglich, eine Säure, wie Zitronensäure, oder jede andere geeignete Säure zu verwenden, um den pH-Wert gegebenenfalls zu senken. Die Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung der hier beschriebenen Zusammensetzung als Bodenverbesserer. In einer anderen Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und der Belüftung des Bodens, das die folgenden Schritte umfasst I. Bereitstellung der hierin beschriebenen Zusammensetzung, il. Mischen der Zusammensetzung mit dem Boden. Es wurde festgestellt, dass, wenn die hier beschriebene Zusammensetzung mit dem Boden vermischt wird, die Wasserrückhaltefähigkeit und die Belüftung des genannten Bodens deutlich verbessert wird, wodurch der Boden für den Anbau landwirtschaftlich interessanter Nutzpflanzen besser geeignet ist. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Zusammensetzung mit dem Boden in einem Gewichtsverhältnis Zusammensetzung : Boden von 0,1 - 0,7 : 1, vorzugsweise 0,2 - 0,5 : 1, gemischt wird, ein optimaler Boden mit der gewünschten Wasserhaltekapazität und Belüftung für das aufeinanderfolgende Wachstum und die Ernte mehrerer Kulturen, wie Tomaten, Zwiebeln, Kartoffeln und Mais, erhalten wird.

Es ist zu beobachten, dass der Boden hauptsächlich aus grobem Sand besteht, das optimale Gewichtsverhältnis zwischen Zusammensetzung und Boden etwa 1 : 2-4 beträgt, während das optimale Verhältnis für einen Boden, der organische Materialien und Humus enthält, etwa 1 : 4-7 beträgt.

Der Begriff "etwa" lässt eine Abweichung der angegebenen Zahl um höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10%, bevorzugter höchstens 5% und bevorzugter höchstens 2% zu.

Die Erfindung soll nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden:

Zusammensetzung 1: 50 v/v% Hochmoortorf 0 - 20 mm (Gabco, Deutschland Schüttdichte von 250 - 400 g/l) 25 v/v% Xylit 20 - 40 mm (Horticon, Deutschland; Copertiz, Belgien, Schüttdichte von 200 - 400 g/l) 25vv% Grünkompost 0 - 15 mm (Gabco, Deutschland, Schüttdichte von 700 g/l) 3kg/m3 Superabsorber Luquasorb 1161 (BASF, Deutschland) 1,5 kg/m* Kohlensäurehaltiger Kalk (Gabco, Deutschland) 0,5 kg/m* NP-Dünger 20 - 10 (Gabco, Deutschland) Zusammensetzung 2: 50 v/v% Gepufferte Kokosnuss 0 - 15 mm (Eifelholz, Belgien, Schüttdichte von 150 g/l) 25 v/v% Xylit 20 - 40 mm (Horticon, Deutschland; Copertiz, Belgien, Schüttdichte von 200 - 400 g/l) 25vv% Grünkompost 0 - 15 mm (Gabco, Deutschland, Schüttdichte von 700 g/l) 10 kg/m* Geohumus (Geohumus, Deutschland) 1,5 kg/m* Kohlensäurehaltiger Kalk (Gabco, Deutschland) 0,5 kg/m* NP-Dünger 20-10 (Gabco, Deutschland)

In den Beispielen 3 - 6 wurden die obigen Kompositionen aus den gleichen Zutaten hergestellt, aber aus Copertiz, Belgien, bezogen. Als SAP wurde Auquasorb 3005KM vom SNF, Frankreich, verwendet. Beispiel 1 Ein Test wurde in einer Parzelle auf den "Nakheel-Inseln", später "Jumairah- Inseln" in Dubai, Vereinigte Arabische Emirate, durchgeführt. Hier wurden auf einer Parzelle kleine Sträucher auf traditionellem Boden, der hauptsächlich aus grobem Sand besteht, gepflanzt, während eine Nachbarparzelle vorbereitet wurde, indem die obige Zusammensetzung 1 mit dem ursprünglich vorhandenen groben Sand in einem Zementmischer im Verhältnis Zusammensetzung 1:Sand von 1:2 gemischt wurde. In den Versuchsparzellen wurden Sträucher gepflanzt, so dass die Schichttiefe der Mischung etwa 90 cm betrug. Die Bewässerung für die Versuchsparzelle, die die Mischung umfasste, wurde auf die Hälfte reduziert (jeden zweiten Tag statt täglich), und dennoch konnte bereits 2 Monate später ein signifikanter Unterschied beobachtet werden. Das Wachstum der Pflanze war um mehr als 70% höher als in der Referenzparzelle, und das war nach einem halben Jahr noch deutlicher, siehe Abbildung 1, linke Tafel für die unbehandelte Parzelle, und die rechte Tafel für die mit Zusammensetzung 1 behandelte Parzelle.

Beispiel 2 Ein Test wurde auf der Insel Sorouh in Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate, durchgeführt. Eine Parzelle wurde wie für Testparzelle 1 beschrieben behandelt, jedoch betrug die Schichttiefe der Mischung etwa 30 cm. Das Gras wurde durch Aussaat von Samen sowohl auf der Referenzfläche als auch auf einer Nachbarfläche gepflanzt, die mit der Zusammensetzung 1 behandelt wurde. Ein halbes Jahr später war ein signifikanter Unterschied im Wachstum sichtbar. Für die mit der Zusammensetzung 1 behandelte Parzelle konnte ein Wachstumszuwachs von mehr als 30% beobachtet werden. Das Gras der behandelten Parzelle schien dunkler und gesünder zu sein als das Gras auf der Referenzparzelle. Siehe Abbildung 2 rechts für die unbehandelte Parzelle ("normale Erde") und links für die mit Zusammensetzung 1 behandelte Parzelle.

In beiden Tests konnte der Vorteil der Zusammensetzung als bodenverbesserndes Substrat durch einen durchschnittlichen Wachstumszuwachs von mindestens 50% bestätigt werden.

Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung der Zusammensetzung 2 beobachtet.

Beide Zusammensetzungen 1 und 2 wurden mit dem gleichen Vorteil für Topfpflanzen verwendet, wobei die Xylitfraktion 5 - 10 mm oder 5 - 15 mm (beide Horticon, Deutschland) anstelle von 20 - 40 mm betrug.

Beispiel 3 Tomatenpflanzen Die Tomatenpflanzen wurden unter identischen kontrollierten Gewächshausbedingungen in (A) einer 60 cm dicken Sandsubstratschicht (Kontrolle), in (B) 60 cm dickem Sand, der 3 kg/m Superabsorber Aquaorb 3005KM enthält, oder in (C) 30 cm dickem Sand, der mit 30 cm der Zusammensetzung 1 bedeckt ist, gehalten und 10 Wochen lang kultiviert.

Die Ergebnisse für (A) und (C) sind in Abbildung 3 dargestellt.

Linke Tafel: Kontrolle (A) und rechte Tafel, angebaut mit Zusammensetzung 1 (C). Es ist klar, dass die Tomatenpflanzen, die in Gegenwart von Zusammensetzung 1 angebaut werden, ein weitaus besseres Wachstumsverhalten aufweisen.

Die Pflanzen aus (A), (B) und (C) wurden auf die Menge an Blütenbüscheln, die Fruchtzahl, das Fruchtvolumen in Woche 8 (in ml) und das Frischobstgewicht in Woche 8 (in 9) geprüft, die in den Abbildungen 4A, 4B, 4C und 4D dargestellt sind.

In den Abbildungen 4A und 4B steht T für die Anzahl der Wachstumswochen.

Der linke Balken jedes Tripletts ist die Kontrolle, der mittlere Balken die SAP-Probe und der rechte Balken entspricht der Tomatenpflanze, die auf Zusammensetzung 1 angebaut wird, wie oben erläutert.

Alle Werte sind am besten für die Pflanzen, die in Zusammensetzung 1 angebaut werden.

Die Trockenheitsresistenz wurde bei Tomate getestet, indem Tomatenpflanzen gemäß (A) und (C) unter verschiedenen Bewässerungsbedingungen angebaut wurden.

In den Abbildungen 4E und 4F entspricht jedes Balkenpaar der Kontrolle (A), links und (C), rechts.

Das linke Balkenpaar sind Daten von Tomatenpflanzen, die 50 ml Leitungswasser pro Tag erhielten, das mittlere Balkenpaar sind Daten von Tomatenpflanzen, die 25 ml Leitungswasser pro Tag erhielten, und das rechte Balkenpaar sind Daten von Pflanzen, die 28 Tage lang 50 mi Wasser pro Tag erhielten,

gefolgt von 10 Tagen ohne Wasser, wonach die Bewässerung fortgesetzt wurde. Abbildung 4E, durchschnittliches Trockengewicht der Blätter von Tomatenpflanzen (g) und Abbildung 4F ist das durchschnittliche Gewicht der Wurzeln derselben Pflanzen. Das Gewicht der Blätter und der Wurzeln ist bei Tomaten am höchsten, wenn sie mit Zusammensetzung 1 angebaut werden.

Beispiel 6 Radieschen Die Trockenheitsresistenz von Radieschen wurde durch den Anbau von Radieschenpflanzen nach (A) und (C) unter verschiedenen Bewässerungsbedingungen getestet. In den Abbildungen SA, B und C entspricht jedes Balkenpaar der Kontrolle (A), links und (C), rechts. Das linke Balkenpaar sind Daten von Radieschenpflanzen, die 25 ml Leitungswasser pro Tag erhielten, das mittlere Balkenpaar sind Daten von Radieschenpflanzen, die 12,5 ml Leitungswasser pro Tag erhielten, und das rechte Balkenpaar sind Daten von Pflanzen, die 28 Tage lang 25 ml Wasser pro Tag erhielten, gefolgt von 10 Tagen ohne Wasser, wonach die Bewässerung fortgesetzt wurde. Abbildung GA, durchschnittliches Trockengewicht der Blätter von Radieschenpflanzen (g), Abbildung 6B, Volumen der Knollen (ml), und Abbildung 6C, Knollentrockengewicht (g). Das Gewicht der Blätter, das Volumen der Knollen und deren Trockengewicht sind am höchsten für Radieschen, wenn sie mit Zusammensetzung 1 angebaut werden.

Claims (19)

ANSPRÜCHE

1. Zusammensetzung zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und der Belüftung des Bodens, bestehend aus: — ein superabsorbierendes Polymermaterial, und — Xylitfasern mit einer Fasergröße von 0,5 - 6 cm.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das superabsorbierende Material in der Lage ist, mindestens 98 Gew.-% Wasser in Bezug auf das Gewicht des superabsorbierenden Polymermaterials zu absorbieren, wobei die Absorption zu einer Volumenzunahme des superabsorbierenden Polymermaterials führt, die dem Volumen des absorbierten Wassers entspricht, wobei das superabsorbierende Polymermaterial in einer Umgebung mit einer Feuchtigkeit von 70% oder weniger mindestens einen Teil des darin absorbierten Wassers an die Umgebung abgibt.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das superabsorbierende Polymermaterial in der Lage ist, mindestens 99 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 99,5 Gew.-%, stärker bevorzugt mindestens 99,8 Gew.-% und noch stärker bevorzugt mindestens 99,9 % Wasser zu absorbieren, bezogen auf das Gewicht des superabsorbierenden Polymermaterials.

4. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das genannte superabsorbierende Polymermaterial mindestens einen Teil des darin absorbierten Wassers an die Umgebung abgibt, wenn die Umgebung eine Feuchtigkeit von 75% oder weniger aufweist.

5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das superabsorbierende Polymermaterial Polymere auf Acryl- und/oder Methacrylsäurebasis, vorzugsweise vernetztes Polyacrylat, noch bevorzugter vernetztes Natrium- oder Kaliumpolyacrylat, umfaßt.

6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Xylitfasermaterial eine Fasergröße zwischen 1 und 5 cm, vorzugsweise zwischen 1,5 und 4 cm, aufweist.

7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 10 Gew.-% des Xylitfasermaterials eine Faserlänge von mindestens 2,5 cm aufweisen.

8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Xylitfasermaterial ein Schüttgewicht von 200 - 400 g/l, vorzugsweise 220 - 330 g/l, besonders bevorzugt 250 - 300 g/l, aufweist.

9. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend organischen Kompost, insbesondere pflanzlichen Ursprungs, wobei der organische Kompost vorzugsweise pasteurisiert ist, wobei der Kompost vorzugsweise eine Teilchengröße von 2 - 10 mm aufweist.

10. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein oder mehrere Füllstoffmaterialien.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei ein oder mehrere der einen Füllmaterialien biologischen Ursprungs sind.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Füllmaterial, insbesondere stärkehaltige Materialien, in der Lage ist, Wasser zu binden und freizusetzen, wobei das genannte Material biologischen Ursprungs vorzugsweise Kokosfaser und/oder Torf enthält.

13. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend: — 10-50 v/v%, vorzugsweise 15 - 40 v/v%, besonders bevorzugt 20 - 30 v/v% Xylitfasermaterial, — 10-50 v/v%, vorzugsweise 15 - 40 v/v%, noch bevorzugter 20 - 30 v/v% organischer Kompost, und

— 0-80 v/v%, vorzugsweise 20 - 70 v/v%, bevorzugter 40 - 60 v/v% Füllmaterial.

14. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend 1 - 15 kg/m°, vorzugsweise 1 - 10 kg/m? superabsorbierendes Polymermaterial.

15. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem Schüttgewicht von 250 - 600 g/l, vorzugsweise 280 - 500 g/l, besonders bevorzugt 300 - 400 g/l.

16. Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend ein oder mehrere anorganische Additive, wie Nährstoffe, ausgewählt aus Phosphat, Nitrat, Kalium oder einer Kombination davon; pH- Regulierungsmittel, wie Kreide, wobei die Zusammensetzung vorzugsweise 1 - 5 kg/m? anorganische Additive umfaßt.

17. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche als Bodenverbesserungsmittel.

18. Verfahren zur Erhöhung des Wasserrückhaltevermögens und der Belüftung des Bodens, umfassend die folgenden Schritte: ii Bereitstellung der Zusammensetzung eines der Ansprüche 1-14, il. Mischen der Zusammensetzung mit dem Boden.

19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Zusammensetzung mit dem Boden in einem Gewichtsverhältnis Zusammensetzung : Boden von 0,1 - 0,7 : 1, vorzugsweise 0,2 - 0,5 : 1, vermischt wird.