CZ11501U1

CZ11501U1 - Kapalné biotechnologické hnojivo

Info

Publication number: CZ11501U1
Application number: CZ200112101U
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Doc. Ing. Csc. Beran
Original assignee: Zdeněk Doc. Ing. Csc. Beran
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2001-09-06
Also published as: WO2002102740A1

Description

Technické řešení se týká kapalného hnojivá na bázi vedlejších produktů průmyslových fermentací, využívajících jako živný substrát pro mikroorganismy řepnou nebo třtinovou melasu, zejména na bázi kapalných zbytků po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové a glutamátu sodného.

Dosavadní stav techniky

Vedlejší produkty průmyslových fermentací, při nichž je využívána řepná nebo třtinová melasa jako živný substrát pro produkční mikroorganismy lze recyklovat zpět do půdy jako výživu rostlin. Patří k nim kapalné zbytky po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové, glutamátu sodného a dalších biotechnologických produktů. Tyto kapaliny mají formu koloidního roztoku s vysokým obsahem sušiny, až 70 % hmotn. Asi 85 % hmotn. sušiny představují organické spalitelné látky. Z hlediska použití pro výživu rostlin jako hnojivá se jedná o živný roztok s organickým charakterem vazeb rostlinných živin, obsahující všechny potřebné minerální látky pro výživu rostlin. Výzkumy prokázaly, že tento živný roztok vykazuje z hlediska rostlinné výživy velmi příznivé vlastnosti. Typické složení roztoku je 40,0 % hmotn. sušiny, 2,50 % hmotn. dusíku, 0,015 % hmotn. fosforu ve formě oxidu fosforečného, 4,00 % hmotn. draslíku ve formě oxidu draselného, 0,15 % hmotn. hořčíku ve formě oxidu hořečnatého, 1,00% hmotn. vápníku ve formě oxidu vápenatého, 0,10 % hmotn. síry, 0,015 % hmotn. železa, 0,003 % hmotn. manganu, 0,002 % hmotn. zinku, %, 0,005 % hmotn. mědi, 0,0003 % hmotn. boru a 0,00003 % hmotn. molybdenu. Živiny jsou vesměs přírodního původu ave formě, která je pro rostliny velmi snadno přijatelná, takže rostliny dokáží všechny živiny beze zbytku využít. To je důležité, pokud se týká dusíku, rovněž z ekologického hlediska. Naproti tomu u běžných hnojiv zůstává značná část dusíku nevyužita. Nevyužitý dusík je potom vyluhován do spodních vod, které jsou tak znečišťovány oxidy dusíku. V současné době se fermentační zbytky s obsahem sušiny zpravidla 40 až 50 % hmotn. používají k přímému hnojení jako pomocná látka zlepšující parametry půdy co do její úrodnosti.

Nevýhodou přímého hnojení je poměrně nízký obsah dusíku a draslíku, při vysokém obsahu mikroživin. Při intenzivním hnojení může dojít kpřehnojení rostlin a půdy draslíkem a mikroživinami.

Kapalné zbytky po separaci kvasného lihu byly dříve spalovány na výpalkové uhlí, ze kterého se vyluhováním a odpařovací krystalizací vyráběla směs krystalických draselných solí, vhodná ke hnojení. Modernější technologie výroby krystalického hnojivá zmelasových výpalků, vysolováním kyselinou citrónovou a fosforečnou a poté vakuovou krystalizací, je předmětem patentu US 4 604 125. Společnou nevýhodou uvedených postupů je energeticky a technologicky náročná výroba, zdražující výsledný produkt. Navíc, při výrobě vysolováním, zůstávají jako odpad zbytky organických látek, které je třeba následně likvidovat. Dále jsou známa hnojivá popsaná v spisech JP 53 044 367 a JP 47 029 155. Jedná se hnojivá ve formě husté, netekuté pasty až gumy, připravená přídavkem řady komponent s obsahem dusíku, fosforu a draslíku do lihových fermentačních zbytků. Výsledný produkt je jako takový obtížně aplikovatelný, neboť nedovoluje využít běžnou zemědělskou techniku a navíc je stálý pouze po několik týdnů. V užitném vzoru CZ 6905 je popsáno hnojivo, tvořené suchými granulemi, vyrobenými fluidním granulačním sušením husté pasty, vzniklé smísením neústrojných agrochemikálií a kapalných fermentačních zbytků. Nevýhodou je technologicky a energeticky náročná výroba a tudíž drahý výsledný produkt. Podle řešení popsaného v patentu CZ 278603, který je prioritním dokumentem spisů DE 4324823 a WO 97/262228, se složení fermentačních kapalných zbytků z výroby kvasného lisu, tzv. melasových výpalků, upravuje přídavkem vodného roztoku amonných solí kyseliny fosforečné nebo dusičnanu amonného nebo síranu amonného. Účinnost tohoto postupuje výrazně omezena,

- 1 CZ 11501 Ul jelikož větší koncentrace iontů těchto rozpustných anorganických solí způsobuje rozpad koloidního systému. Vznikají sraženiny, které ztěžují, až zamezují aplikaci pomocí běžné zemědělské techniky pro kapalná hnojivá. Výrazného zlepšení je dosaženo řešením popsaným v užitném vzoru CZ 8534, podle nějž je koloidní roztok fermentačních zbytků obohacen dusíkem obsaženým v organické látce, močovině. Močovina vytváří nepolární roztok a nenarušuje koloidní stabilitu a tekutost výsledného produktu.

Účelem tohoto technického řešení je kapalné hnojivo, kde jsou ještě jednodušeji a účinněji využity koloidní vlastnosti fermentačních zbytků, které jsou tak lépe a účelněji využity.

Podstata technického řešení

Výše uvedeného účelu je dosaženo u kapalného hnojivá na bázi vedlejších produktů průmyslových fermentací, zejména na bázi kapalných zbytků po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové a glutamátu sodného, v provedení podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá vtom, že hnojivo obsahuje 10 až 50 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalných zbytků a až 20 % hmotn. síranu draselného a/nebo chloridu draselného, přičemž celkový obsah draslíku v hnojivu, vyjádřeny jako obsah oxidu draselného, je v rozmezí 2 až 15 % hmotn. Rovněž podle tohoto technického řešení může toto kapalné hnojivo obsahovat nejméně 10% hmotn. močoviny. Dále podle tohoto technického řešení může hnojivo vedle močoviny obsahovat až 50 % hmotn. dusičnanu amonného, přičemž obsah dusíku v hnojivu bude v rozmezí 5 až 25 % hmotn. Navíc podle tohoto technického řešení může hnojivo obsahovat do 30 % hmotn. dusičnanu hořečnatého, při celkovém obsahu hořčíku v hnojivu, vyjádřeném jako obsah oxidu hořečnatého, v rozmezí 0,2 až 8,0 % hmotn.

V kapalném hnojivu připraveném podle tohoto technického řešení je přídavkem volných draselných iontů a organického amidického dusíku stabilizována organická vazba původního rostlinného draslíku tak, že je možno ve velkém rozsahu upravovat koncentraci dusíku a hořčíku, aniž by došlo k tvorbě sraženin a ztrátě tekutosti hotového hnojivá. Výchozí látka, kapalný fermentační zbytek ve formě koloidního roztoku, je podle tohoto řešení dále obohacena minerálním dusíkem z dusičnanu amonného a hořčíkem z dusičnanu hořečnatého. Hnojivo má při vysokém obsahu sušiny vlastnosti kapaliny, která je stálá při teplotách až hluboko pod 0 °C a je možno je dlouhodobě skladovat. Výsledné hnojivo je velmi snadno aplikovatelné běžnými prostředky zemědělské techniky. Výhodný je postřik ve formě jemného rozprachu, zaručující rovnoměrné hnojení půdní plochy. Hnojivo podle předmětného řešení vykazuje z hlediska agrochemické účinnosti podstatně lepší vlastnosti než mají samostatně jeho výchozí složky. Obsah organické složky působí příznivě na biosorpci živin z agrochemikálií, které představují podstatnou část sušiny hnojivá. Organické vazby živin hnojivá ovlivňují příznivě výnos i kvalitu zemědělských plodin, zlepšují rovněž parametry půdy a regeneraci organických substancí v půdě. Při použití předmětného kapalného hnojivá dochází ke snížení obsahu rizikových prvků v půdě i plodinách a zvýšení obsahu makroživin jak v půdě, tak v sušině pěstovaných plodin.

Příklady provedení

Předmětné technické řešení je dále popsáno na příkladech praktického provedení.

Příklad 1

Přídavkem vodného roztoku síranu draselného do kapalného fermentačního zbytku bylo připraveno hnojivo obsahující 33 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 2 % hmotn. síranu draselného. Celkový obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draslíku, v takto připraveném hnojivu byl 5 % hmotn. Hnojivo je vhodné rovněž pro ekologické zemědělství.

-2 CZ 11501 Ul

Příklad 2

V základní směsi výchozích surovin připravené podle příkladu 1, bylo rozpuštěním močoviny a následnou homogenizací vzniklé směsi připraveno hnojivo s obsahem 25 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 25 % hmotn. močoviny. Celkový obsah dusíku byl 13% hmotn. a obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného byl 3,5% hmotn.

Příklad 3

V základní směsi výchozích surovin připravené podle příkladu 1, byla rozpuštěna močovina a dusičnan amonný a směs byla zhomogenizována. Bylo připraveno hnojivo s obsahem 17% ío hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 28 % hmotn. močoviny a 15 % hmotn. dusičnanu amonného. Celkový obsah dusíku byl 20 % hmotn. a obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného, byl 2,0 % hmotn.

Příklad 4

Rozpuštěním a homogenizací dusičnanu hořečnatého ve směsi podle příkladu 1, bylo připraveno hnojivo obsahující 24,0% hmotn. organických spalitelných látek z kapalného fermentačního zbytku a 20,0 % hmotn. močoviny a 8,0 % hmotn. dusičnanu amonného. Celkový obsah dusíku byl 12,0 % hmotn., obsah draslíku, vyjádřený jako obsah oxidu draselného, byl 3,0 % hmotn. a obsah hořčíku, vyjádřený jako obsah oxidu hořečnatého, byl 2,0 % hmotn.

Průmyslová využitelnost

Kapalné hnojivo podle tohoto užitného vzoru je určeno k výživě polních rostlin, zeleniny, ovocných stromů a vinné révy a je vhodné jak pro zemědělskou výrobu, tak drobné pěstitele a zahrádkáře. Hnojivo lze též použít k rozkladům organických hmot, jako jsou sláma a komposty.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Kapalné hnojivo na bázi vedlejších produktů průmyslových fermentací, využívajících jako 25 živný substrát pro mikroorganismy řepnou nebo třtinovou melasu, zejména na bázi kapalných zbytků po separaci kvasného lihu, kyseliny citrónové a glutamátu sodného, vyznačující se tím, že obsahuje 10 až 50 % hmotn. organických spalitelných látek z kapalných zbytků a až 20 % hmotn. síranu draselného a/nebo chloridu draselného, přičemž obsah draslíku v hnojivu, vyjádřený jako obsah oxidu draselného je v rozmezí
2 až 15 % hmotn.

30 2. Kapalné hnojivo podle nároku 1, vyznačující se t í m , že obsahuje alespoň 10 % hmotn. močoviny.

t
3. Kapalné hnojivo podle nároku 2, vyznačující se tím, že obsahuje až 50 % hmotn. dusičnanu amonného, přičemž obsah dusíku v hnojivu je 5 až 25 % hmotn.
4. Kapalné hnojivo podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, 35 že obsahuje do 30 % hmotn. dusičnanu hořečnatého, přičemž obsah hořčíku v hnojivu, vyjádřený jako obsah oxidu hořečnatého, je 0,2 až 8,0 % hmotn.