FR3105220A3 - Amendement, procédés pour sa préparation, et ses utilisations - Google Patents
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Abstract
Il est divulgué un amendement comprenant une fraction de lignine et au moins un engrais, ainsi que des procédés pour sa préparation, et ses utilisations en agriculture. Dans un aspect additionnel, il est aussi divulgué un produit agrochimique comprenant ledit amendement et des additifs agrochimiques.
Description
La présente invention concerne un amendement comprenant une fraction de lignine et au moins un engrais, ainsi que des procédés pour le préparer, et ses utilisations en agriculture.
Etat de la technique
Les fertilisants, qui consistent essentiellement en divers types de composants nutritifs pour la croissance des plantes, ont été largement employés dans le monde entier pour améliorer les rendements en produits agricoles. Les fertilisants peuvent généralement être sous la forme de liquides purs, de suspensions ou de solides. Ils peuvent être introduits dans les plantes par une alimentation en terre ou par une application au feuillage des plantes, telle qu'une pulvérisation, une irrigation, et analogue. Ces dernières années, les fertilisants foliaires ont progressivement remplacé l'usage courant des fertilisants appliqués au sol sur les sites agricoles parce qu'ils ont moins d'impacts négatifs sur l'environnement. Des études ont montré qu'un procédé de fertilisation conventionnel par alimentation en sol a contribué à la contamination des eaux de surface et des eaux souterraines. Ceci est principalement dû à la lixiviation des nutriments solubles du fertilisant, tels que l'azote, dans les aquifères. Ces circonstances peuvent avoir pour résultat un médiocre transport des nutriments aux cellules végétales, et à un appauvrissement du sol.
Le besoin d'amender efficacement les sols, tout en préservant en même temps la santé des hommes et des animaux, les cultures, et l'environnement, se fait par conséquent ressentir.
L'objet ci-dessus est atteint par un amendement comprenant une fraction de lignine et au moins un engrais, tel que défini ci-dessous.
Dans un autre aspect, la présente invention concerne l'utilisation dudit amendement en agriculture.
Dans un aspect additionnel, la présente invention concerne un produit agrochimique comprenant l'amendement et des additifs agrochimiques.
Dans encore un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour amender un sol, ledit procédé comprenant l'étape d'application de l'amendement ou du produit agrochimique au sol végétal ou au sol.
Le terme "plante" désigne une ou plusieurs plantes qui peuvent pousser et être récoltées à des fins de profit ou de subsistance, et englobe par conséquent les cultures, les céréales, les légumes, les fruits, et les fleurs, ainsi que celles qui peuvent pousser et être récoltées à des fins de jardinage ou pour une utilisation personnelle.
L'expression "sol végétal" désigne le sol où la plante pousse ou bien où la plante est semée ou bien où la plante va être semée, et englobe par conséquent les terrains, terres, et supports hors sol, tels qu'en hydroculture et hydroponie.
Les caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront clairs à partir de la description détaillée qui suit et des exemples de travail présentés à des fins illustratives et non limitatives.
Description détaillée de l'invention
Le sujet de l'invention est par conséquent un amendement comprenant une fraction de lignine et au moins un engrais, dans lequel:
- ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse allant jusqu'à 20 000 Daltons, telle que mesurée par chromatographie d'exclusion stérique, lesdits fragments comprenant jusqu'à 111 motifs phénylpropane en moyenne en masse, et
- ledit engrais est un carbonate, hydrogénocarbonate, oxyde, ou hydroxyde, de potassium, sodium, lithium, calcium, magnésium, fer, zinc, cuivre, ou ammonium, ou un mélange de ceux-ci.
De préférence, l'engrais est sous une forme solide, et ladite forme solide peut être une tablette, une mini-tablette, une micro-tablette, un granule, un micro-granule, une pastille, un composé multiparticulaire, un composé multiparticulaire micronisé, ou une poudre.
On a trouvé que l'amendement contenant à la fois de la lignine et un engrais permet d'atteindre un certain nombre d'effets et d'avantages souhaitables.
En premier lieu, la fraction de lignine est très efficace pour promouvoir la croissance des plantes ainsi que pour agir contre des phytopathogènes. De plus, une fois dans le sol, une partie de la fraction de lignine est convertie en acides humiques, qui sont connus pour être des engrais et des amendements habituellement faits à partir de gisements fossilifères que l'on trouve sous la forme de lignite ou de tourbe. La présence de l'engrais permet d'améliorer le caractère arable du sol de façon que l'efficacité globale de la fraction de lignine soit amplifiée. Ceci signifie qu'une quantité significative de carbone renouvelable dans le sol est augmentée, induisant ainsi une meilleure structure du sol et améliorant la croissance de plantes et de champignons bénéfiques.
De plus, la production de l'amendement est simple et économiquement rentable, puisque les concentrations respectives sont avantageusement très faibles. Ceci signifie aussi que l'amendement peut être préparé et aisément dilué avec de l'eau aux concentrations souhaitées avant utilisation.
De préférence, l'engrais est un carbonate, ou un hydrogénocarbonate, de potassium ou de sodium, ou un mélange de ceux-ci.
Dans des modes de réalisation préférés, l'engrais est le carbonate de potassium, le carbonate de potassium, l'hydroxyde de potassium, ou un mélange de ceux-ci.
Dans des modes de réalisation préférés, l'amendement comprend une fraction de lignine et au moins un engrais en un rapport de concentration de 100:1 à 1:100, de préférence de 50:1 à 1:20, mieux encore de 20:1 à 1:1.
De préférence, l'amendement comprend jusqu'à 50% en poids d'engrais, par rapport au poids de l'amendement, mieux encore jusqu'à 35% en poids.
Dans des modes de réalisation préférés, l'amendement comprend 2 à 35% en poids d'engrais, par rapport au poids de l'amendement.
La lignine est une classe de polymères organiques complexes qui forment des matériaux structurels importants dans les tissus de supports de certaines algues, plantes vasculaires, y compris leur écorce, et plantes herbacées, comme le bois (à savoir les bois tendres et les bois durs), les pailles de toutes céréales, la bagasse de canne à sucre, les graminées, le lin, le jute, le chanvre, ou le coton. La lignine peut aussi avoir une origine minérale, telle que la tourbe, la léonardite et le charbon, toutefois, pour les propos de la présente invention, la lignine a une origine non minérale.
Chimiquement, sous sa forme native, la lignine est un polymère très irrégulier, réticulé de façon aléatoire, de motifs phénylpropane joints par de nombreuses liaisons différentes, ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 20 000 Daltons ou plus. Un fragment représentatif et illustratif de lignine (I) contenant les motifs de liaison les plus importants est présenté ci-dessous: (I)
Ledit polymère est le résultat d'une polymérisation par déshydrogénation à médiation enzymatique de trois précurseurs monomères phénylpropanoïdes:
alcool coumarylique
alcool coniférylique
alcool synapylique
qui ont pour résultat les fragments suivants, respectivement:
hydroxyphényle (H)
guaiacyle (G)
synringyle (S)
alcool coumarylique
alcool coniférylique
alcool synapylique
qui ont pour résultat les fragments suivants, respectivement:
hydroxyphényle (H)
guaiacyle (G)
synringyle (S)
L'alcool coniférylique apparaît dans toutes les espèces et est le monomère dominant des conifères (bois tendres). Les espèces caduques (bois durs) contiennent jusqu'à 40% de motifs alcool synapylique tandis que les graminées et les cultures agricoles peuvent aussi contenir des motifs alcool coumarylique.
Les lignines peuvent être catégorisées en lignines de bois tendre et de bois dur en fonction de leurs sources de biomasse brute.
Les sources de biomasse brute qui peuvent être des matériaux de départ convenables pour l'obtention de la fraction de lignine pertinente sont n'importe quelle lignine, y compris la lignine pratiquement pure ainsi que la lignine kraft, la lignine provenant de biomasse, la lignine issue d'un procédé alcalin de fabrication de pâte, la lignine issue d'un procédé à la soude, la lignine issue d'un procédé organo-soluble de fabrication de pâte, la lignine issue de traitements enzymatiques, la lignine provenant de procédés de défibrage au canon, et l'une quelconque de leurs combinaisons.
Par l'expression "lignine pratiquement pure", il convient de comprendre une lignine pure à au moins 80% sur la base de la biomasse brute sèche, de préférence une ligne pure à au moins 90%, mieux encore une lignine pure à au moins 95%, le reste étant des produits d'extraction et des hydrates de carbone tels que des hémicelluloses ainsi que des matières inorganiques.
Par l'expression "lignine kraft", il faut comprendre une lignine provenant de liqueur noire de kraft. La liqueur noire est une solution aqueuse alcaline de résidus de lignine, d'hémicellulose, et de produits chimiques inorganiques utilisés dans un procédé de production de pâte kraft. La liqueur noire issue du procédé de production de pâte comprend des composants provenant de différentes espèces de bois tendres et de bois durs en diverses proportions. La lignine peut être séparée de la liqueur noire par différentes techniques comprenant, par exemple, une précipitation et une filtration. La lignine commence habituellement à précipiter à des valeurs de pH inférieures à 11-12. On peut utiliser des valeurs de pH différentes afin de précipiter des fractions de lignine ayant des propriétés différentes. Ces fractions de lignine peuvent différer par leur distribution des masses moléculaires, par exemple Mwet Mn, leur polydispersité, leurs teneurs en hémicellulose et en produits d'extraction, leurs teneurs en matières inorganiques. La lignine précipitée peut être purifiée des impuretés inorganiques, de l'hémicellulose et des produits d'extraction du bois par utilisation d'étapes de lavage à l'acide. Une purification supplémentaire peut être obtenue par une filtration.
En variante, la lignine est séparée à partir d'une biomasse. Le procédé de séparation peut commencer par une liquéfaction de la biomasse avec un alcali fort, suivie d'un traitement de séparation. Après le traitement par un alcali, la lignine peut être précipitée d'une manière similaire à celle présentée ci-dessus.
De préférence, la séparation de la lignine à partir de la biomasse comprend une étape de traitement enzymatique. La lignine séparée de la biomasse par traitement enzymatique est pratiquement exempte de soufre (teneur en soufre inférieure à 3%), et est donc appréciable dans un traitement ultérieur. De préférence, le matériau ligneux est prétraité pour que soient éliminées les hémicelluloses et ensuite la cellulose est hydrolysée par voie enzymatique. La fraction de lignine insoluble résultante comprend jusqu'à 30% en poids de cellulose.
De préférence, la lignine séparée est aussi soumise à un traitement de dépolymérisation destiné à réduire encore davantage la masse moléculaire moyenne en masse des fragments.
Dans certains modes de réalisation, la lignine séparée est aussi soumise à un traitement de dépolymérisation destiné à réduire encore davantage les masses moléculaires moyennes en masse et en nombre des fragments.
Des traitements de dépolymérisation convenables comprennent une dépolymérisation catalysée par une base, une dépolymérisation enzymatique, une dépolymérisation catalysée par un acide, une dépolymérisation catalysée par un métal, une dépolymérisation assistée par des liquides ioniques, et une dépolymérisation de lignine assistée par des fluides supercritiques.
La masse moléculaire moyenne en masse (Mw) de fragments dans la fraction de lignine est mesurée par chromatographie d'exclusion stérique (ou "SEC"). Une SEC emploie un liquide stagnant présent dans les pores de perles servant de phase stationnaire, et un liquide en circulation servant de phase mobile. La phase mobile peut par conséquent circuler entre les perles et aussi dans et hors des pores dans les perles. Le mécanisme de séparation se base sur la taille des molécules de polymère en solution. Des molécules plus grosses vont être éluées en premier. Les petites molécules qui peuvent entrer dans de nombreux pores des perles prennent beaucoup de temps pour traverser la colonne et par conséquent quittent la colonne lentement. Pour déterminer les masses moléculaires des composants d'un échantillon de polymère, il faut effectuer un étalonnage avec des polymères normalisés de masse connue. Les valeurs pour l'échantillon inconnu sont ensuite comparées au graphique d'étalonnage. Les temps de séjour dépendent du matériau de colonne utilisé, de l'éluant, et de la similitude de la comparaison entre les étalons utilisés et les échantillons. De préférence, l'éluant est du NaOH 0,1 M.
De préférence, ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 2 000 à 20 000 Daltons.
Mieux encore, ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 3 000 à 20 000 Daltons.
Plus particulièrement, ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 4 000 à 15 000 Daltons.
Dans certains modes de réalisation préférés, ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 4 000 à 6 000 Daltons.
Dans d'autres modes de réalisation préférés, ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 9 000 à 11 000 Daltons.
De préférence dans ces modes de réalisation, lesdits fragments comprennent 11 à 111 motifs phénylpropane en moyenne en masse, mieux encore 22 à 111 motifs phénylpropane en moyenne en masse.
La masse moléculaire des trois précurseurs monomères phénylpropanoïdes varie entre 150 Da pour l'alcool coumarylique, 180 Da pour l'alcool coniférylique, et 210 Da pour l'alcool synapylique. La masse moyenne est par conséquent de 180 Da et cette valeur est utilisée en tant que "motif phénylpropane". Les valeurs Mwsont divisées par 180 Da, ce qui donne ainsi le nombre de motifs phénylpropane en moyenne en masse.
Dans d'autres modes de réalisation, la fraction de lignine a un indice de polydispersité (PDI) de 1,25 à 12.
L'indice de polydispersité (PDI), ou indice d'hétérogénéité, ou simplement dispersité, est une mesure de la distribution des masses moléculaires dans un échantillon de polymère donné. Le PDI est la masse moléculaire moyenne en masse (Mw) divisée par la masse moléculaire moyenne en nombre (Mn). Il indique la distribution des masses moléculaires individuelles dans un lot de polymères.
De préférence, l'amendement comprend une fraction de lignine comprenant en outre jusqu'à 30% en poids de cellulose, mieux encore 5 à 30% en poids de cellulose, par rapport au poids de la fraction de lignine, et comprend en outre au moins une enzyme dégradant la cellulose, telle qu'une exoglucanase (EXG), une endoglucanase (EG) et une β-glucosidase (BGL). Les cellulases constituent le système enzymatique le plus efficace pour une hydrolyse complète des substrats cellulosiques en leur glucose monomère, qui est un sucre fermentable. Comme le sucre aide à la respiration cellulaire des plantes et à la croissance cellulaire, il s'ensuit que la présence de cellulose dans l'amendement de l'invention est avantageuse pour améliorer davantage l'efficacité globale d'enrichissement du sol et de promotion de la croissance des plantes.
Dans des modes de réalisation préférés, l'amendement de l'invention comprend une fraction de lignine et au moins un engrais en un rapport de concentration de 10:1 à 1,1:1, ledit engrais étant K2CO3, KOH, NH4OH, CaOH, ZnO, FeSO4, MgO, ou un mélange de ceux-ci.
Mieux encore, dans ces modes de réalisation préférés, l'amendement de l'invention est sous la forme de granules, d'une pastille, d'une solution ou d'une suspension dans l'eau ou un glycol.
Dans d'autres modes de réalisation, la composition consiste essentiellement en une fraction de lignine et au moins un engrais, dans laquelle:
- ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse allant jusqu'à 20 000 Daltons, telle que mesurée par chromatographie d'exclusion stérique, lesdits fragments comprenant jusqu'à 111 motifs phénylpropane en moyenne en masse, et
- ledit engrais est un carbonate, hydrogénocarbonate, oxyde, ou hydroxyde, de potassium, sodium, lithium, calcium, magnésium, ou ammonium, ou un mélange de ceux-ci.
Pour les propos de la présente invention, l'expression "consiste essentiellement en" signifie que ladite fraction de lignine et ledit au moins un engrais sont les seuls principes actifs agissant en tant que promoteurs d'enrichissement du sol et de croissance des plantes qui sont présents dans l'amendement, les autres composants possibles ayant des activités différentes ou étant de simples co-agents de formulation.
Dans d'autres modes de réalisation, la composition consiste en une fraction de lignine et au moins un engrais, comme décrit ci-dessus.
Dans un autre aspect, la présente invention concerne l'utilisation dudit amendement en agriculture.
De préférence, l'amendement peut être appliqué en une quantité de 2 à 200kg/ha, tous les 5 à 15 jours, quand l'amendement est sous forme solide, mieux encore de 10 à 20kg/ha.
De préférence, l'amendement peut être appliqué en une quantité de 2 à 200kg/ha, tous les 5 à 15 jours, quand l'amendement est sous forme solide, mieux encore de 10 à 20kg/ha.
En variante, l'amendement peut être appliqué en une quantité de 1 à 10 l/ha, tous les 5 à 15 jours, quand l'amendement a été dissous au préalable dans de l'eau, mieux encore de 5 à 6 l/ha.
Dans des modes de réalisation particulièrement préférés, l'amendement est dissous dans de l'eau et ensuite appliqué en une quantité de 1 à 10l/ha, tous les 5 à 15 jours, ledit amendement comprenant jusqu'à 15% en poids de fraction de lignine.
Dans un aspect additionnel, la présente invention concerne un produit agrochimique comprenant l'amendement et des additifs agrochimiques.
Des additifs convenables sont des agents d'ajustement du pH, des agents d'ajustement de l'acidité, des agents d'ajustement de la dureté de l'eau, des huiles minérales, des huiles végétales, des fertilisants, des engrais foliaires, et leurs combinaisons.
Des exemples d'additifs comprennent le 2-éthylhexanol EO-PO, les alcools alcoxylés, une amine grasse alcoxylée, les triglycérides alcoxylés, un alkylpolyglycoside, un sel alkyléthersulfate de sodium, un condensat oxyéthyléné d'alkylphénol, un alkylphénylhydroxypolyoxyéthylène, un éther méthylique d'allylpolyéthylèneglycol, un tensioactif dipropionate amphotère, le di-1-p-menthène, un diméthylpolysiloxane, une huile végétale estérifiée, un condensat oxyéthyléné, les esters d'acides gras, un condensat oxyéthyléné d'alcool gras, un produit de polyalcoxylation d'alcool gras, une lécithine (de soja), l'huile de colza méthylée, la n-dodécylpyrrolidone, la n-méthylpyrrolidone, la n-octylpyrrolidone, un tensioactif non-ionique, un produit de condensation de nonylphénol éthoxylé, les huiles de paraffine, le poly(vinylpyrrolidone/1-hexadécène), le polyacrylamide, un polyalkylèneglycol, un poly(oxyde d'alkylène), le trisiloxane modifié par un polyéther, un polyéthylène-polypropylèneglycol, un monolaurate polyoxyéthyléné, l'acide propionique, un copolymère de styrène-butadiène, un latex synthétique, un produit d'éthoxylation d'amine de suif, une huile végétale, et leurs mélanges.
Au vu du fait que l'amendement est efficace même à des concentrations fortement réduites de ses principes actifs, le produit agrochimique comprend, avantageusement et de préférence, ledit amendement à une concentration de 1 à 500 grammes par kg de produit agrochimique.
Des exemples d'additifs comprennent le 2-éthylhexanol EO-PO, les alcools alcoxylés, une amine grasse alcoxylée, les triglycérides alcoxylés, un alkylpolyglycoside, un sel alkyléthersulfate de sodium, un condensat oxyéthyléné d'alkylphénol, un alkylphénylhydroxypolyoxyéthylène, un éther méthylique d'allylpolyéthylèneglycol, un tensioactif dipropionate amphotère, le di-1-p-menthène, un diméthylpolysiloxane, une huile végétale estérifiée, un condensat oxyéthyléné, les esters d'acides gras, un condensat oxyéthyléné d'alcool gras, un produit de polyalcoxylation d'alcool gras, une lécithine (de soja), l'huile de colza méthylée, la n-dodécylpyrrolidone, la n-méthylpyrrolidone, la n-octylpyrrolidone, un tensioactif non-ionique, un produit de condensation de nonylphénol éthoxylé, les huiles de paraffine, le poly(vinylpyrrolidone/1-hexadécène), le polyacrylamide, un polyalkylèneglycol, un poly(oxyde d'alkylène), le trisiloxane modifié par un polyéther, un polyéthylène-polypropylèneglycol, un monolaurate polyoxyéthyléné, l'acide propionique, un copolymère de styrène-butadiène, un latex synthétique, un produit d'éthoxylation d'amine de suif, une huile végétale, et leurs mélanges.
Au vu du fait que l'amendement est efficace même à des concentrations fortement réduites de ses principes actifs, le produit agrochimique comprend, avantageusement et de préférence, ledit amendement à une concentration de 1 à 500 grammes par kg de produit agrochimique.
Le produit agrochimique peut être sous forme solide ou liquide.
Quand le produit agrochimique est sous une forme solide, ladite forme solide peut être une tablette, une mini-tablette, une micro-tablette, un granule, un micro-granule, une pastille, un composé multiparticulaire, un composé multiparticulaire micronisé, ou une poudre.
Quand le produit agrochimique est sous une forme liquide, ladite forme liquide peut être une solution, une suspension, une émulsion, une dispersion, des gouttes ou un fluide pulvérisable, et peut être une forme liquide soit aqueuse soit huileuse. Ladite forme liquide peut comprendre un solvant. Des solvants convenables sont l'eau, les glycols, les alcools, les polyols, les acides organiques, et leurs combinaisons.
Les solvants préférés sont l'eau, le méthanol, l'éthanol, le n-propanol, l'isopropanol, le n-butanol, l'isobutanol, l'alcool allylique, le 1,2-propylèneglycol, le 1,3-propylèneglycol, le 1,2-éthylèneglycol, le polyéthylèneglycol (PEG), le glycérol, l'acide lactique, le poly(acide lactique), et leurs mélanges. Les solvants davantage préférés sont l'eau, le 1,2-propylèneglycol, le 1,3-propylèneglycol, le 1,2-éthylèneglycol, le polyéthylèneglycol (PEG), et leurs mélanges.
De préférence, quand le produit agrochimique est sous une forme liquide, ladite forme liquide a un pH de 5 à 9, mieux encore de 6 à 8.
Quand le produit agrochimique est sous une forme liquide, ladite forme liquide comprend 1 à 50% en poids de la composition. Ceci signifie que le produit agrochimique est un concentré qui peut être convenablement dilué ou directement mélangé avec d'autres produits chimiques avant utilisation, si cela est souhaité.
Ledit produit agrochimique peut être des grains d'appât, des bidons aérosol, un liquide (sans dilution), un appât en vrac, des matrices, un appât concentré, un concentré fluide miscible avec les huiles, des granules encapsulés, une suspension de capsules, un concentré dispersible, une poudre, une poudre pour le tannage à sec de graines, un concentré émulsionnable, un liquide pouvant être chargé électriquement, une émulsion eau dans l'huile, une émulsion pour le tannage de graines, une émulsion huile dans l'eau, un pot pour fumigation, des granules fins, une bougie pour fumigation, une cartouche pour fumigation, une lamelle pour fumigation, une suspension concentrée pour tannage, une tablette pour fumigation, un agent de fumigation (fumigène), des granules (ou pastilles) pour fumigation, un gaz (sous pression), un appât granulaire, un produit gazéifiable, des microgranules, une poudre glissante, des granules, une pâte à base d'huile, un concentré pour décharge de fumée chaude, un conditionnement combiné solide/liquide, un conditionnement combiné liquide/liquide, un concentré pour décharge de fumée froide, un conditionnement combiné solide/solide, un vernis, une solution pour le tannage des graines, une microémulsion, des microgranules, une huile dispersible, une suspension concentrée miscible avec l'huile, un liquide miscible avec l'huile, une suspension huileuse, une pâte, un appât plat, une pâte ou un gel concentré, un pour-on, un bâtonnet pour plantes, des graines traitées ou enrobées, un appât prêt à l'emploi, un spot-on, un appât fragmenté, une suspension concentrée, une suspension-émulsion, des granules solubles dans l'eau, un concentré soluble, une huile filmogène, une poudre soluble dans l'eau, une poudre soluble pour le tannage des graines, une suspension, des tablettes, un matériau technique, un concentré technique, une poudre pour traces, un liquide de très petit volume, des microgranules dispersibles dans l'eau, des granules dispersibles dans l'eau, une poudre mouillable, une poudre mouillable pour le tannage des graines, un timbre auto-adhésif, et leurs combinaisons.
Avantageusement, le produit agrochimique peut en outre comprendre un fertilisant comprenant des composés de l'azote, du phosphore, du potassium, ou leurs mélanges.
Dans un autre aspect, la présente invention concerne un procédé pour amender un sol, ledit procédé comprenant l'étape d'application de l'amendement ou du produit agrochimique à un sol végétal ou un sol.
Le produit agrochimique peut être appliqué par une ou plusieurs des procédures suivantes:
- mélange du produit agrochimique avec des graines dans la trémie d'un semoir,
- saupoudrage du produit agrochimique près des sillons de semis,
- saupoudrage du produit agrochimique sur tout le champ avant ou après le dernier travail du sol,
- mélange avec d'autres produits agrochimiques du commerce, tels que ceux pour le jardinage et les serres.
Quand le produit agrochimique est sous une forme liquide, il peut aussi être appliqué par une ou plusieurs des procédures suivantes:
- pulvérisation du produit agrochimique sur les tubercules, les bulbes et les graines,
- pulvérisation du produit agrochimique sur les parties aériennes des plantes, les feuilles, les tiges,
- immersion des racines des plantes dans une solution aqueuse comprenant le produit agrochimique.
Le produit agrochimique peut être appliqué en une quantité telle que soient atteints 1 000 g à 10 000 kg d'amendement par hectare (ha), de préférence 1 000 g à 1000 kg par ha, mieux encore 1 000 g à 10 000 g par ha.
Il convient aussi de comprendre que toutes les combinaisons d'aspects préférés de l'amendement de l'invention, ainsi que des procédés de préparation, et de leurs utilisations, comme indiqué ci-dessous, sont aussi considérées comme étant divulguées par la présente.
Toutes les combinaisons des aspects préférés de l'amendement de l'invention, des procédés de préparation, et des utilisations, divulgués ci-dessus, doivent être comprises comme étant décrites ici.
On indique ci-dessous des exemples de travail de la présente invention, présentés à des fins d'illustration, et se référant aux histogrammes des , , , , , et .
Exemples
Les Mwet Mndans ces exemples ont été mesurées par chromatographie d'exclusion stérique conformément à la procédure qui suit.
"% en poids" signifie le pourcentage en poids, basé sur le poids du matériau hybride organique-inorganique, sauf mention contraire.
Réactifs et matériels
Réactifs et matériels
- Eluant: NaOH 0,1 M, débit 0,5 ml/min
- Etalonnage pour détecteur RI: étalons de pullulane, Mp: 100 000 – 1 080 (six étalons), où Mpest la masse moléculaire maximale de pic
- Etalonnage pour détecteur UV (280nm): étalons de PSS, sel polystyrènesulfonate de sodium, Mp65 400 – 891 (six étalons). Les étalons sont dissous dans de l'eau ultrapure, la concentration est d'environ 5mg/ml. Le volume d'injection est de 20µl.
- Echantillons de contrôle de qualité: une lignine ayant une distribution de Mwconnue et utilisée.
- Auto-échantillonneur, compartiment colonne et pompe Dionex Ultimate 3000
- Détecteur à réseau de diodes Dionex Ultimate 3000
- Détecteur d'indice de réfraction: Shodex RI-101
- Colonnes: colonnes PSS MCX: précolonne et deux colonnes analytiques: 1000 Å et 100 000 Å, le matériau de colonne est une matrice de copolymère de divinylbenzène sulfoné.
- Filtres à seringue de 0,45µm et bouteilles à échantillons en verre pour les échantillons STD. Filtration d'échantillon: dispositif de filtre sans seringue Mini-Uniprep en PTFE ou Nylon, 0,45µm. Pour la préfiltration, filtre à seringue de 5µm.
- Bouteilles de mesure
- Préparation de l'éluant
L'eau utilisée pour la préparation des éluants est de l'eau désionisée de haute qualité et de faible résistivité (18 MΩ•cm ou mieux) qui contient aussi peu de dioxyde de carbone dissous que possible et qui est exempte de contamination biologique (par exemple bactéries et moisissures) et de matières particulaires. - Lavage de l'aiguille avec de l'eau contenant 10% de MeOH
- Echantillons liquides
Les échantillons de liqueur fortement alcaline sont dilués au 1/100 et filtrés sur des filtres à seringue en PTFE (0,45µm) dans des flacons. Les échantillons de lignine solide sont dilués et dissous dans du NaOH 0,1 M et filtrés sur des filtres à seringue en PTFE de 0,45µm. Les échantillons prêts sont chargés dans l'auto-échantillonneur. Le volume d'injection est de 20µl. Après les échantillons, du NaOH 1M est injecté en tant qu'échantillon pour nettoyer la colonne.
Paramètres de l'instrument:
- débit 0,5ml/min
- éluant NaOH 0,1M
- température de four de colonne 30°C
- fonctionnement en mode isocratique
- temps de fonctionnement 48 minutes - Echantillons solides
Les échantillons solides (lignine) sont séchés jusqu'au lendemain dans un four à 60°C. Environ 10mg sont pesés dans une bouteille de mesure de 10 ml. L'échantillon est dissous et dilué dans une solution de NaOH 0,1 M et introduit jusqu'à une marque. L'échantillon est filtré sur des filtres en PTFE de 0,45µm. - Echantillons étalons pour l'étalonnage
Environ 50mg de chaque étalon sont pesés dans une bouteille de mesure de 10ml et de l'eau ultrapure est ajoutée et introduite jusqu'à une marque. Les étalons sont filtrés sur des filtres à seringue en PTFE de 0,45µm. Après passage des échantillons d'étalonnage, les résultats d'étalonnage sont intégrés et traités dans le procédé de traitement et sauvegardés. L'étalonnage est un étalonnage linéaire du 1er ordre. - Echantillons de contrôle de qualité
Pour les échantillons de lignine, une lignine ayant une distribution de Mwconnue est utilisée en tant qu'échantillon de contrôle de qualité. La lignine est dissoute dans du NaOH 0,1 M et la concentration est d'environ 1mg/ml.
Exemple 1
On soumet du bois de hêtre (Fagus sylvatica) à un prétraitement pour éliminer les hémicelluloses et ensuite on soumet la cellulose à une hydrolyse enzymatique. La fraction de lignine ainsi séparée de la biomasse pure a les caractéristiques suivantes:
> 95% de solides totaux
Une seule espèce: bois de hêtre
Mw9 000 à 11 000 Da (50 à 61 motifs phénylpropane)
Pratiquement sans soufre (teneur en soufre inférieure à 3%)
Comprend 23 à 29% en poids de cellulose.
> 95% de solides totaux
Une seule espèce: bois de hêtre
Mw9 000 à 11 000 Da (50 à 61 motifs phénylpropane)
Pratiquement sans soufre (teneur en soufre inférieure à 3%)
Comprend 23 à 29% en poids de cellulose.
La fraction de lignine solide est appelée en abrégé "enzymatique".
Exemple 2
On extrait la fraction de lignine suivante à partir de liqueur noire de kraft, ladite fraction de lignine ayant les caractéristiques suivantes:
> 95 % de solides totaux
Une seule espèce: pin du sud
Mw4 400 à 5000Da (24 à 28 motifs phénylpropane)
Mn1 200 à 1300Da (6 à 7 motifs phénylpropane)
Structure des groupes OH:
aliphatiques 2,1 mmol/g
carboxyliques 0,5 mmol/g
condensés et synringyle 1,7 mmol/g
guaiacyle 2,0 mmol/g
catécholiques et p-OH-benzyle 4,0 mmol/g
> 95 % de solides totaux
Une seule espèce: pin du sud
Mw4 400 à 5000Da (24 à 28 motifs phénylpropane)
Mn1 200 à 1300Da (6 à 7 motifs phénylpropane)
Structure des groupes OH:
aliphatiques 2,1 mmol/g
carboxyliques 0,5 mmol/g
condensés et synringyle 1,7 mmol/g
guaiacyle 2,0 mmol/g
catécholiques et p-OH-benzyle 4,0 mmol/g
La fraction de lignine solide est appelée en abrégé "OXO".
Exemple 3: préparation d'amendements selon la présente invention
Exemple 3: préparation d'amendements selon la présente invention
On prépare un certain nombre d'amendements sous la forme de pastilles (P) ou de granules (G) ou de solutions/suspensions liquides (S), comprenant les composants suivants:
Exemple 4: évaluation de l'effet biostimulant de l'amendement de la présente invention comparé à un produit du commerce
Lignine de l'Ex. 2 | Amendement | Etat physique | |
Exemple3a | 70%enpoids | 30 % en poids de K2CO3 | G ou P |
Exemple 3b | 66 % en poids | 34 % en poids de K2CO3 | G ou P |
Exemple 3c | 80 % en poids | 20 % en poids de KOH | G ou P |
Exemple 3d | 90 % en poids | 10 % en poids de KOH | G ou P |
Exemple 3e | 70 % en poids | 24 % en poids de K2CO3+ 6 % en poids de KOH | G ou P |
Exemple 3f | 92 % en poids | 8 % en poids de FeSO4•5H2O | S |
Exemple 3g | 10 % en poids | 4 % en poids de KOH + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3h | 16 % en poids | 6 % en poids de KOH + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3i | 20 % en poids | 8 % en poids de KOH + propylèneglycol pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3l | 10 % en poids | 4 % en poids de KOH + 1 % en poids de ZnO + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple3m | 10 % en poids | 2 % en poids de NH4OH + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3n | 10 % en poids | 2 % en poids de NH4OH + 1 % en poids de CuSO4•5H2O + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3o | 15 % en poids | 3 % en poids de NH4OH + 10 % en poids d'urée + eau pour le reste à 100 % en poids | S |
Exemple 3p | 80 % en poids | 20 % en poids de CaOH | G ou P |
Exemple 3q | 75 % en poids | 25 % en poids de CaO•MgO chaux de dolomite | G ou P |
On effectue un essai de sélection sur la laitue afin d'évaluer l'effet biostimulant de l'amendement de l'Exemple 3h (en abrégé "GREEN HUM 160") avec une culture non traitée (en abrégé "CHECK") et un produit comparatif (en abrégé "COMP"). COMP est un fertilisant à base d'acides humiques extraits de léonardite.
On applique les produits en trois fois à différentes phases phénologiques.
On effectue l'essai dans une chambre climatisée avec tous les paramètres abiotiques sous contrôle.
On utilise la variété de laitue Trocadéro et un sol stérile.
On utilise 16 plants pour le traitement, et on applique les produits conformément au procédé de mouillage du sol.
Les paramètres déterminés sont la croissance de feuilles vertes, le développement de racines, et le poids global.
Dans chaque détermination, et comme le montrent clairement les Figures 1 à 4, Green Hum 160 présente une efficacité similaire à celle du produit de commerce et une bonne performance par rapport à une culture non traitée, en particulier sur le développement des racines et l'augmentation du poids.
On n'observe aucune phytotoxicité après chaque application.
Exemple 5: évaluation de l'effet biostimulant de l'amendement de la présente invention comparé à un produit du commerce
Exemple 5: évaluation de l'effet biostimulant de l'amendement de la présente invention comparé à un produit du commerce
On effectue un essai de sélection sur la laitue afin d'évaluer l'effet biostimulant de l'amendement de l'Exemple 3h (en abrégé "GREEN HUM 160") avec une culture non traitée (en abrégé "CHECK") et un produit comparatif (en abrégé "COMP").
On applique les produits en trois fois à différentes phases phénologiques.
On effectue l'essai dans une chambre climatisée avec tous les paramètres abiotiques sous contrôle.
On utilise la variété de laitue Kobra et un sol stérile.
On utilise 16 plants pour le traitement, et on applique les produits conformément au procédé de mouillage du sol.
Les paramètres déterminés sont la croissance de feuilles vertes, le développement de racines, et le nombre de fleurs.
Dans chaque détermination, et comme le montrent clairement les Figures 5 à 7, Green Hum 160 présente une efficacité similaire, et dans certains cas même supérieure, à celle du produit de commerce, et une bonne performance par rapport à une culture non traitée, en particulier sur le développement des racines et l'augmentation du nombre de fleurs.
Conclusions
Les acides humiques, comme dans le cas du fertilisant comparatif COMP, sont connus pour augmenter les caractéristiques chimico-physiques du sol, en améliorant ainsi sa structure et sa fertilité. Ils peuvent aussi être utiles pour détoxiquer le sol du point de vue des métaux lourds, et ils peuvent augmenter l'absorption de micronutriments par les racines. D'autre part, l'origine minérale de la léonardite a deux inconvénients majeurs:
- un problème sanitaire: très souvent, au cours des siècles, le dépôt pseudo-minéral a été exposé à des métaux lourds, des PCB et des dioxines et, en résultat de sa forte capacité à adsorber les composés chimiques, le matériau de carrière finit par être dangereusement pollué, et
- un problème environnemental: la démobilisation d'un minéral et le traitement pour le rendre utilisable en agriculture, et par conséquent disponible pour des plantes et pour le microbiome du sol, se transforment en une augmentation des émissions de carbone minéral dans l'atmosphère.
Au contraire, l'utilisation d'une "lignine non minéralisée", c'est-à-dire d'une lignine ayant une source non minérale, obtenue à partir de sources renouvelables, permet d'améliorer la fertilité du sol et d'assurer la présence de carbone dans le sol pendant plusieurs années (un synonyme de fertilité). En même temps, une accumulation de carbone est assurée, ce qui ralentit donc avantageusement les émissions de CO2dans l'atmosphère.
Claims (13)
- Amendement comprenant une fraction de lignine et au moins un engrais, dans lequel:
- ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse allant jusqu'à 20 000 Daltons, telle que mesurée par chromatographie d'exclusion stérique, lesdits fragments comprenant jusqu'à 111 motifs phénylpropane en moyenne en masse, et
- ledit engrais est un carbonate, hydrogénocarbonate, oxyde, ou hydroxyde, de potassium, sodium, lithium, calcium, magnésium, ou ammonium, ou un mélange de ceux-ci.
- Amendement selon la revendication 1, dans lequel l'engrais est un carbonate ou hydrogénocarbonate de potassium ou de sodium ou un mélange de ceux-ci.
- Amendement selon la revendication 2, dans lequel l'engrais est le carbonate de potassium, l'hydroxyde de potassium, ou un mélange de ceux-ci.
- Amendement selon la revendication 1, dans lequel la fraction de lignine et au moins un engrais sont en un rapport de concentration de 100:1 à 1:100, de préférence de 50:1 à 1:20, mieux encore de 20:1 à 1:1.
- Amendement selon la revendication 1, dans lequel la fraction de lignine et au moins un engrais sont en un rapport de concentration de 10:1 à 1,1:1, ledit engrais étant K2CO3, KOH, NH4OH, CaOH, ZnO, FeSO4, MgO, ou un mélange de ceux-ci.
- Amendement selon la revendication 5, qui est sous la forme de granules, de pastilles, d'une solution ou d'une suspension dans l'eau ou un glycol.
- Amendement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, lequel amendement comprend jusqu'à 50% en poids d'engrais, par rapport au poids de l'amendement.
- Amendement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 2 000 à 20 000 Daltons, de préférence de 3 000 à 20 000 Daltons, mieux encore de 4 000 à 15000 Daltons.
- Amendement selon la revendication 8, dans lequel ladite fraction de lignine comprend des fragments ayant une masse moléculaire moyenne en masse de 4 000 à 6 000 Daltons ou de 9 000 à 11 000 Daltons.
- Amendement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant une fraction de lignine comprenant en outre jusqu'à 30% en poids de cellulose, de préférence 5 à 30% en poids de cellulose, par rapport au poids de la fraction de lignine, et comprenant en outre au moins une enzyme dégradant la cellulose, telle qu'une exoglucanase (EXG), une endoglucanase (EG) et une β-glucosidase (BGL).
- Utilisation de l'amendement de l'une quelconque des revendications 1 à 10 en agriculture.
- Produit agrochimique comprenant l'amendement de l'une quelconque des revendications 1 à 10 et des additifs agrochimiques.
- Procédé pour amender un sol, ledit procédé comprenant l'étape d'application de l'amendement de l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou du produit agrochimique de la revendication 12 à un sol végétal ou à un sol.
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