DE4224368A1 - Bodenverbessernde Zusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige bodenver­ bessernde Zusammensetzung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Anwendung.

Die landwirtschaftliche Nutzung vieler Böden ist aufgrund seltener Niederschläge und/oder geringer Wasserspeicherfähig­ keit des Bodens nicht oder nur mit unbefriedigenden Erträgen möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bodenverbessernde Zu­ sammensetzung anzugeben, mit deren Hilfe die Ertragsfähigkeit von Böden verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße bodenver­ bessernde Zusammensetzung gelöst.

Die erfindungsgemäße bodenverbessernde Zusammensetzung umfaßt

• a) Zellulose, Zellulosederivate und/oder Zellulose enthaltende Materialien,
• b) wasserspeichernde Mittel,
• c) Bindemittel.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann natürlich vor­ kommende Zellulose verschiedenster Quellen enthalten. Zellulose mit je nach Herkunft unterschiedlichen Kettenlängen, beispiels­ weise mit bis zu 3000 wiederkehrenden Monomer-Glucose-Einhei­ ten, kann verwendet werden.

In der erfindungsgemäßen Zubereitung können natürliche oder industriell hergestellte hydrophile Zellulosederivate ent­ halten sein, beispielsweise Zellstoff, Hemizellulose oder Alkalizellulose.

Bevorzugt enthält die Zusammensetzung Zellulose und/oder Zellulosederivate enthaltende Materialien pflanzlicher, z. B. landwirtschaftlicher oder industrieller Herkunft. Insbesondere werden darunter Holz oder durch die Verarbeitung von Holz ge­ wonnene Produkte oder Produkte, die Holz oder aus Holz herge­ stellte Produkte enthalten, beispielsweise Papier, Pappe, ver­ leimtes Holz. Brauchbar sind aber auch holzartige Substanzen, beispielsweise Stroh, auch Reisstroh, und dessen direkte Ver­ arbeitungsprodukte, Rückstände der Stärkeherstellung, z. B. Kartoffelschalen, Rückstände der Zuckerindustrie, z. B. aus­ gelaugte Rübenschnitzel etc.

Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung ein Zellulose enthaltendes Material, insbesondere Holz, Holzverar­ beitungsprodukte oder Stroh.

Ganz besonders bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung Zellulose, Zellulosederivate und/oder Zellulose enthaltende Materialien, die als Rückstand bei der landwirt­ schaftlichen oder industriellen Verarbeitung von Zellulose oder Zellulose enthaltenden Materialien anfallen. Gleichermaßen be­ vorzugt enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung Zellulose, Zellulosederivate und/oder Zellulose enthaltende Materialien, die aus der Wertstoffrückführung stammen.

Hervorragend geeignet sind beispielsweise Abfälle aus der holzverarbeitenden Industrie wie Holz-, Spanplatten- oder Laminatholzschnitzel, Sägemehl, Abfälle der Papierindustrie, der Lebensmittelindustrie, verbrauchte Holzprodukte wie Altpaletten, Holzkisten, Möbel, Spanplatten, Bahnschwellen oder beispielsweise auch Filterhilfsmittel auf Zellulosebasis.

Es wird später noch beschrieben, daß die Zellulose, das Zellulosederivat und/oder Zellulose enthaltende Materialien vor ihrer Anwendung zur Herstellung der Zusammensetzung zweckmäßig auf eine Partikelgröße von nicht mehr als 1 mm zerkleinert werden, sofern diese Materialien nicht bereits derart zerklei­ nert vorliegen.

Beschwerungsmittel zur Einstellung der Schüttdichte sind vorzugsweise nicht enthalten.

Geeignet als wasserspeicherndes Mittel sind bekanntermaßen wasserabsorbierende organische und anorganische Materialien, beispielsweise Kieselsäure, silikatische Mineralien, Zeolithe und Alumosilikate natürlicher oder synthetischer Herkunft. Gut geeignet ist beispielsweise natürlich vorkommende Kieselsäure, z. B. Kieselgur, sowie synthetische Kieselsäure, beispielsweise amorphe Kieselsäure, insbesondere des Aerosil-Typs. Sehr gut geeignet sind tonige Materialien wie Bentonite, aber auch Mag­ nesiumsilikate, Zeolithe, faserförmige Materialien wie Atta­ pulgit oder Sepiolith. Abfälle oder Fehlchargen aus der Her­ stellung oder Verarbeitung von Kieselsäure, silikatischen Mate­ rialien, Zeolithen oder Alumosilikaten eignen sich ebenfalls sehr gut zur Anwendung in der erfindungsgemäßen Zusammenset­ zung.

Außer den vorstehend beschriebenen anorganischen Mitteln eignen sich aber auch organische wasserspeichernde Mittel. Bei­ spielsweise geeignet ist auch hochfein zerkleinerte Zellulose, wie sie beispielsweise als Filterhilfsmittel verwendbar ist. Natürlich sind auch andere Filterhilfsmittel verwendbar. Natür­ lich kann man auch bereits gebrauchte Filterhilfsmittel ver­ wenden. Geeignet sind weiterhin Zellulosederivate, z. B. Zellu­ loseester oder Zelluloseether. Geeignet sind auch Thixotropier­ mittel wie Laponite®.

Sehr gut geeignet sind auch organische Polymere mit hohem Wasserbindungsvermögen, beispielsweise Polyacrylate, Natrium­ salze von Polyacrylaten, Poly(alkylacrylate) und deren Alkali­ salze und ähnliche Verbindungen. Solche Stoffe sind als "Super­ absorbents" bekannt.

Selbstverständlich kann man auch Gemische von wasser­ speichernden Mitteln einsetzen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Zusammensetzung enthält sowohl ein anorganisches wasserspeicherndes Mittel, z. B. Bentonit, als auch ein "Super­ absorbent", insbesondere ein Polyacrylat. Das Gewichtsverhält­ nis von anorganischem Mittel zu "Superabsorbent" beträgt vor­ teilhafterweise etwa 1 : 10 bis 50 : 1, insbesondere 5 : 1 bis 1 : 5. Die Wirkung der anorganischen wasserspeichernden Mittel wird hier um ein Vielfaches verstärkt.

Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung auch ein Bindemittel. Dies ist notwendig, damit die Bestand­ teile der Zusammensetzung ausreichend aneinander haften, bei­ spielsweise wenn das Zellulosematerial aus glatten Partikeln besteht. Gut geeignet sind adhäsive Stoffe, z. B. Calciumsili­ kat. Ein besonders gutes Bindemittel ist Bentonit. Vorteilhaft ist, Bentonit allein oder mit anderen Stoffen, insbesondere Superabsorbents, als wasserspeicherndes Mittel vorzusehen. Da Bentonit auch als Bindemittel wirkt, ist hier ein zusätzliches Bindemittel unnötig.

Zweckmäßig liegen die vorstehend beschriebenen Bestand­ teile, also Zellulose oder deren Derivate, wasserspeicherndes Mittel und Bindemittel, nicht als heterogenes Gemisch vor, sondern als partikelförmiges Agglomerat. Ein solches Agglomerat ist nach den später noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Herstellverfahren erhältlich.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann noch Zusätze enthalten, die die anwendungstechnischen Eigenschaften weiter verbessern.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann Verrottungs­ hilfsmittel, z. B. Calciumperoxid enthalten.

Es können z. B. auch das Pflanzenwachstum fördernde oder regulierende Wirkstoffe in der Zusammensetzung enthalten sein, z. B. Spurenelemente, Mineralien, Düngemittel, ggf. auch in Form von Klärschlämmen, Herbizide, Insektizide und andere Wirk­ stoffe.

Der Gehalt der einzelnen Komponenten in der erfindungs­ gemäßen Zusammensetzung kann in einem weiten Bereich schwan­ ken. Die folgenden Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht der fertigen Zusammensetzung als 100 Gew.-%.

Die unter a) genannte Zellulose bzw. Zelluloseprodukte können in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-%, das wasserspeichernde Mittel in einer Menge von 10 bis 70 Gew.-%, das Bindemittel in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-% in der Zusammensetzung enthalten sein.

Das Verrottungshilfsmittel kann vorteilhafterweise in einer Menge von 0 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 8 Gew.-%, bodenverbessernde Wirkstoffe in einer Menge von 0 bis 50 Gew.-%, in der Zusammensetzung enthalten sein.

Anhaftendes Wasser ist in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 1 bis 5 Gew.-% enthalten.

Die Schüttdichte ist nicht kritisch, sie sollten im Bereich der Schüttdichte des zu verbessernden Bodens liegen, um eine sichere Einarbeitung zu gewährleisten. Die Partikel­ größe kann in einem weiten Bereich schwanken. Die Partikel­ größe liegt bevorzugt zwischen 1 bis 10 mm, besonders bevor­ zugt zwischen 2 bis 7 mm.

Im folgenden wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der bodenverbessernde Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, daß man Zellulose, Zellulosederivate und/oder Zellulose enthaltende Materialien einer Partikelgröße von bis zu 1 mm, wasserbindendes Mittel und Bindemittel in Anwesenheit von Wasser miteinander vermischt, vorhandenes Wasser abtrennt und den verbleibenden Rückstand auf eine Partikelgröße oberhalb von 1 mm zerkleinert.

Sofern die Partikelgröße der zur Anwendung im Verfahren vorgesehenen Zellulose, des Zellulosederivates bzw. des Zellu­ lose enthaltenden Materials noch nicht wie angegeben unterhalb von 1 mm, vorzugsweise unterhalb von 0,5 mm, z. B. zwischen 0,1 mm und 0,3 mm, liegt, wie dies beispielsweise bei Holz, Holzschnitzeln oder Altpaletten der Fall sein kann, wird das Material vor der Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren zer­ kleinert, beispielsweisegesägt oder geschreddert. Das wasser­ speichernde Mittel liegt vor der Anwendung im Herstellungsver­ fahren zweckmäßig in einer Partikelgröße unterhalb von 0,2 mm, vorzugsweise unterhalb von 0,1 mm, z. B. zwischen 0,05 mm und 0,07 mm, vor. Sofern es nicht bereits in Form derartiger Par­ tikel vorliegt, wird es vor der Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren zerkleinert, z. B. gemahlen oder gebrochen. Das Binde­ mittel wird zweckmäßig in Form von Partikeln in einer Teilchen­ größe unterhalb von 0,1 mm, vorzugsweise unterhalb von 0,05 mm, z. B. zwischen 0,02 mm und 0,04 mm, eingesetzt. Auch hier muß gegebenenfalls vorher eine Zerkleinerung erfolgen, z. B. durch Mahlen oder Brechen. Vergleichbares gilt für etwaige weitere Zusätze.

Die Vermischung erfolgt in Anwesenheit von Wasser, so daß sich eine Suspension bildet. Wasser ist zweckmäßig in einer Menge von 20 bis 80 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung vorhanden. Gewünschtenfalls kann man einen Teil oder die gesamten Ausgangsstoffe in Form einer wäßrigen Zubereitung im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzen, beispielsweise in Form einer Aufschlämmung.

Die Vermischung kann durch übliche Vorrichtungen, bei­ spielsweise Rührwerke, bewirkt werden.

Anschließend wird das vorhandene Wasser abgetrennt, bei­ spielsweise durch Abfiltrieren, Abpressen und/oder Abdampfen. Zweckmäßig soll der Restgehalt an Wasser nicht höher als 10 Gew.-%, bezogen auf den nach der Wasserabtrennung erhal­ tenen, verbleibenden Rückstand betrafen. Der verbleibende Rückstand wird dann auf die gewünschte Partikelgröße zerklei­ nert. Dies kann durch übliche Zerkleinerungsvorrichtungen bewirkt werden, beispielsweise durch Brecker. Bevorzugt zer­ kleinert man auf eine Partikelgröße von 1 bis 10 mm, besonders bevorzugt auf eine Partikelgröße von 2 bis 7 mm.

Man kann Zellulose verschiedenster Quellen mit je nach Herkunft unterschiedlichen Kettenlangen im erfindungsgemäßen Herstellverfahren verwenden. Man kann auch natürliche oder industriell hergestellte hydrophile Zellulosederivate ver­ wenden, beispielsweise Zellstoff, Hemizellulose oder Alkali­ zellulose.

Bevorzugt verwendet man Zellulose und/oder Zellulose­ derivate enthaltende Materialien pflanzlicher, landwirt­ schaftlicher oder industrieller Herkunft, wie weiter oben schon beschrieben.

Die einsetzbaren wasserspeichernden Mittel sind weiter oben schon beschrieben. In einer besonders bevorzugten Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mischt man sowohl ein anorganisches wasserspeicherndes Mittel, z. B. tonige Mate­ rialien wie Bentonit, als auch ein "Superabsorbent", insbe­ sondere ein Polyacrylat bei. Das Gewichtsverhältnis von anor­ ganischen wasserspeichernden Mittel zu "Superabsorbent" ist oben angegeben.

Die einsetzbaren Bindemittel - verwendet man wasser­ speichernde Mittel wie Bentonit, die selbst bindend wirken, sind, wie oben angegeben, separate Bindemittel nicht nötig - sind weiter oben beschrieben.

Die Vermischung der vorstehend erläuterten Komponenten ist nicht kritisch. Gewünschtenfalls kann man zunächst eine Vormi­ schung zweier Komponenten, beispielsweise von Zellulose und Bindemittel erzeugen, und die dritte Komponente zugeben. Das für die Herstellung notwendige Wasser kann in einer oder mehre­ ren der Komponenten enthalten sein oder separat zugegeben wer­ den. Selbstverständlich kann man die benötigten Komponenten aber auch unmittelbar vermischen.

Vor, während oder nach der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Herstellverfahrens kann man noch Zusätze beifügen, die die anwendungstechnischen Eigenschaften weiter verbessern. Bei­ spielsweise kann man Verrottungshilfsmittel oder Wirkstoffe bzw. Dünger beimischen.

Die Zusammensetzung kann man gewünschtenfalls trocknen, so daß kein oder fast kein Wasser mehr anhaftet. Gewünschtenfalls kann man die Zusammensetzung aber auch derart herstellen, gege­ benenfalls unter Zusatz von Wasser oder teilweiser Trocknung, daß der Wassergehalt bis 10 Gew.-%, beispielsweise zwischen 1 und 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der fertigen Zusam­ mensetzung, beträgt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bodenverbesserung, insbesondere Verbesserung der Wasser­ speicherfähigkeit von Böden, unter Verwendung der Zusammen­ setzung. Dabei wird die Zusammensetzung vorzugsweise in den Boden eingearbeitet.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern, ohne sie in ihrem Umfang einzuschränken.

Beispiel 1

58 g Bentonit und 7 g Laponit® wurden in 1300 g Wasser unter schnellem Rühren eingetragen. Diese Suspension wurde über 500 g Zellulose in Form von Frischholzsägespänen (Sägemehl) abfil­ triert, bis das Filtrat als klare Flüssigkeit austrat. Hierbei verteilten sich die anorganischen Materialien gleichförmig im Sägemehl. Der gebildete Filterkuchen wurde dann auf einer Fil­ terpresse von der Hauptmenge des anhaftenden Wassers befreit. Die dabei entstehende Platte wurde auf eine mittlere Korngröße von 7 mm gebrochen und mit 60 g partikelförmigen Polyacrylat (als Superabsorbent) vermischt.

Das Gemisch wurde bei 80°C getrocknet und abgesiebt und war sodann gebrauchsfertig. Es bestand überwiegend aus Partikeln einer mittleren Korngröße von etwa 7 mm.

Das abgesiebte Unterkorn unter 2 mm wurde in den Preßvorgang wieder zurückgeführt.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 100 g Superphosphat zu­ gegeben wurden und die Menge an Bentonit auf 70 g erhöht wurde.

Claims (10)

1. Bodenverbessernde Zusammensetzung, umfassend

• a) Zellulose, Zellulosederivate und/oder zelluloseenthaltende oder daraus bestehende Materialien,
• b) wasserspeichernde Mittel und
• c) Bindemittel.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie zelluloseenthaltende Materialien, vorzugsweise Holz, Holzprodukte, Rückstände aus der Holzverarbeitung und/ oder Stroh enthält.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie als wasserabsorbierendes Mittel anorganisches Material, ausgewählt aus der Gruppe umfassend synthetische oder natürliche Kieselsäure, silikatische Minerialien, Alumosili­ kate, Zeolithe, Magnesiumsilikate, amorphe Kieselsäure, tonige Materialien, faserförmige Materialien und organische Materia­ lien, ausgewählt aus der Gruppe umfassend hydrophile Gelbildner und "Superabsorbent", insbesondere Polyacrylat oder Gemisch solcher wasserspeichernder Mittel enthält.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß sie als wasserspeicherndes Mittel tonige Materialien, vorzugsweise Betonit enthält.

5. Zubereitung nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sie eine Partikelgröße von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 7 mm aufweist.

6. Zubereitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie als wasserspeicherndes Mittel und als Bindemittel Bentonit enthält.

7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich boden­ verbessernde Wirkstoffe enthält.

8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Zellulose, Zellulosederivate und/oder Zellulose enthaltenden oder daraus bestehenden Materialien 10 bis 70 Gew.-%, an wasserspeichern­ dem Mittel 10 bis 70 Gew.-% und an Bindemittel 2 bis 50 Gew.-% beträgt.

9. Verfahren zur Herstellung der bodenverbessernden Zu­ sammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man Zellulose, Zellulosederivate und/oder zelluloseenthaltende oder daraus bestehende Materialien einer Partikelgröße von bis zu 1 mm, wasserspeichernde Mittel und Bindemittel in Anwesenheit von Wasser miteinander vermischt, vorhandenes Wasser abtrennt und den verbleibenden Rückstand gewünschtenfalls zerkleinert.

10. Verfahren zur Bodenverbesserung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man eine bodenverbessernde Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in den Boden einarbeitet.