ES2941995T3

ES2941995T3 - Recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas

Info

Publication number: ES2941995T3
Application number: ES18832943T
Authority: ES
Inventors: Jan Schulmann
Original assignee: Maneko sro
Current assignee: Maneko sro
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: EP3649215A1; CZ307633B6; WO2019012452A1; SMT202300111T1; FI3649215T3; IL271972B1; MA51141B1; CZ2017406A3; HUE061478T2; PL3649215T3; EP3649215B1; EP3649215A4; HRP20230269T1; SI3649215T1; MA51141A; IL271972A; DK3649215T3; IL271972B2; LT3649215T; PT3649215T

Abstract

La recuperación de suelos arenosos bajo condiciones climáticas difíciles se basa en el enriquecimiento de una capa de suelo arenoso de 10 a 30 cm de profundidad con 10 a 40 wt. % de residuo despolimerizado de la destilación seca de la madera a una temperatura de hasta 300 °C, en relación con el peso de la mezcla con el suelo arenoso. Esta mezcla se enriquece preferiblemente con 5 a 25 wt. % de al menos una sustancia de un grupo compuesto por compost, fertilizante orgánico, fertilizantes inorgánicos, cultivos bacterianos de microorganismos aeróbicos, nutrientes bacterianos a base de carbohidratos, celulasa y amilasa, en relación con el peso de la mezcla con el suelo arenoso. Otra parte de la invención es una premezcla para la recuperación de suelos arenosos que comprende un residuo despolimerizado de la destilación seca de madera a una temperatura de hasta 300 °C y un máximo de 70 wt. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas

Campo de la invención:

El invento trata de la recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas.

Antecedentes de la invención:

Las tierras arenosas que se encuentran en Medio Oriente y otras zonas parecidas, no tienen suficiente contenido en materia orgánica, por lo tanto, no son capaces de retener de forma correspondiente el agua, no son biológicamente activas y las plantas cultivadas no pueden aprovechar lo suficiente los abonos añadidos. El ciclo de vida de las plantas es, por lo general, corto, es necesario variar la vegetación, su desarrollo perdurable resulta una meta difícilmente alcanzable, y complica el mejoramiento secundario gradual de la calidad de las tierras de cultivo. La situación la empeoran comprensiblemente las condiciones climáticas desfavorables, p. ej. las altas temperaturas medias y la falta de precipitaciones que exigen costes extremos para el riego. Esta es la realidad para las técnicas de cobertura de hierba general, cobertura de césped u otras técnicas, así como para el resto de tipos de plantas y cultivos agrícolas.

En la fabricación de la celulosa se procesa una sustancia de madera mediante hidrólisis ácida para formar celulosa y un desecho a base de lignina en forma de lignosulfonatos que son solubles en agua. Estos residuos de lignosulfonatos se utilizan para mejorar la calidad de la tierra durante la siembra de plantas, por ejemplo como se muestra en la patente CN 1445335 o en la patente rusa 2162875.

El expediente de la patente CN 1445335 describe el material obtenido como desecho en la fabricación de papel sulfatado. Este desecho, que contiene lignosulfonato disuelto en agua se neutraliza después, según la invención, y se trata con formaldehído o acetaldehído y después se trata con urea con hexametilentretamina o con bórax a temperaturas de 50 a 160 °C. Este material a base de lignina se pulveriza sobre la superficie de la arena, la estabiliza y disminuye la evaporización del agua superficial. Después de la pulverización aumenta el contenido de materia orgánica en la arena, la cual se degrada microbianamente, mejorando la tierra y el crecimiento de plantas.

Otra patente rusa conocida es 2162875, que consiste en acolchar mediante un sustrato especial de 5 cm de grosor el suelo después de plantar árboles forestales. Este sustrato especial se obtiene mediante la neutralización de lignina hidrolizada por compuestos calizos.

Sin embargo, su uso agrotécnico está asimismo limitado desde el punto de vista de la recuperación de suelos, ya que, debido a su solubilidad en el agua, es lavado con facilidad por el riego o las tormentas.

En el artículo Solid Earth Vol. 5, núm. 2, pág. 939-952, SSN:1869-9529,16.9.2014 Melo Carvalho M.T.and col. se describe que, el biochar aumenta la accesibilidad de agua para las plantas en suelos francos bajo un sistema aeróbico del cultivo de arroz. El biochar aplicado era un producto secundario de la pirolisis lenta a temperaturas de alrededor de 450 °C. El biochar se introducía a profundidades de 5 a 20 cm del suelo.

La patente checa 305666 describe la fabricación del preparado a base de biochar para el soporte a plantas establecidas para la aplicación de biochar en combinación con microorganismos cultivados y/o hongos micorrizos y/o abono y/o hidrocoloides. Para la preparación de biochar se utiliza fitomasa, por ejemplo, madera, paja, heno, fitomasa residual de la industria alimentaria, calentada en reactores de inducción a temperaturas de 300 a 600 °C de 2 a 5 horas o mediante magnetrones en combinación con aberturas de cristal de zafiro para el paso de microondas a la fitomasa a temperaturas de 800 a 1400 °C.

Los materiales residuales además difieren notablemente en el contenido de sus componentes.

La madera que es un complejo de lignocelulosa y hemicelulosa, donde la lignina se encarga de la lignificación de las paredes celulares y forma un tercio de la masa de la madera aproximadamente. La lignina es, después de la celulosa, el segundo compuesto más frecuente de la Tierra forma un 25% de la biomasa vegetal y en mayores cantidades se encuentra en las paredes celulares lignificadas de las células vegetales. La lignina cumple en plantas leñosas una función hidrofóbica, une fibras intercelulares y endurece así las moléculas de celulosa de las paredes celulares. La lignina carece de una estructura regular, se trata de una mezcla de sustancias física y químicamente heterogéneas, exactamente una mezcla de sustancias amorfas polifenólicas de alto peso molecular y su síntesis tiene lugar directamente en la pared celular, siendo la unidad elemental estructural los fenilpropanoides, especialmente el alcohol p-cumarílico, el alcohol coniferílico y el alcohol sinapílico, que están unidos covalentemente a polisacáridos. La madera es una fuente de energía renovable. Desde hace mucho tiempo y hasta ahora sirve para la fabricación de carbón vegetal que se fabrica mediante el calentamiento de la madera en ausencia de aire a temperaturas de 450 a 550 °C. Teniendo lugar la gasificación y carbonización del complejo de lignocelulosa por la formación de monóxido de carbono y dióxido de carbono, metano, líquidos y carbón vegetal.

La destilación seca de la madera se utilizaba a gran escala hasta hace poco para la producción de combustible de aviación a base de metanol. Si se calienta la madera en ausencia de aire a temperaturas de 270 a 300 °C solo tiene lugar la despolimerización del complejo de lignocelulosa por la separación de los grupos metanólicos para formar metanol, acetona y residuos formados por fenilpropanoides ya sin grupos alcohólicos, unidos a la celulosa parcialmente despolimerizada y celulosa carbonizada con el resto de contenido de metilalcoholes. Este desecho, que en adelante vamos a calificar con el término global el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C, tiene una granulometría muy fina y no es soluble en agua. En el pasado se producía por decenas de millones de toneladas y supone un problema ecológico que no se puede resolver porque los intentos de aumentar su potencia calorífica (torrefacción) y la fabricación de pastillas de combustible no han tenido mucho éxito hasta ahora, al contrario de la potencia calorífica y uso del carbón vegetal.

Sumario de la invención:

La recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas consiste en enriquecer una capa de suelo arenoso de profundidad de 10 a 30 cm con un 10 a 40% en peso del resto despolimerizado tras la destilación seca de madera a 300 °C respecto al peso de la mezcla con arena.

Después es posible añadir ventajosamente un 5 a 25% en peso de una sustancia elegida del grupo formado por compost, abono orgánico, abonos inorgánicos, sustancias minerales, cultivos bacterianos de microorganismos aeróbicos, nutrientes bacterianos a base de sacáridos, celulasa y amilasa, respecto al peso de la mezcla con arena.

La adición de encimas (celulasas, amilasas) ayuda a las bacterias aeróbicas durante la descomposición de los restos de celulosa unidos en el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C a sacáridos, que son más fácilmente aprovechables para las bacterias. Los cultivos bacterianos son importantes en la formación de sustancias de humus que son importantes para el crecimiento de las plantas y el mantenimiento de la humedad del suelo.

El resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C se introducirá ventajosamente con mecanización agrícola ordinaria en una capa de 10 a 30 cm de suelo arenosos, o la superficie arenosa se cubrirá de una capa de 10 a 30 cm de mezcla de arena con un 10 a 40 % en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca a una temperatura de 300 °C.

Se preparará ventajosamente una premezcla que contendrá el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y un máximo de 70% en peso de por lo menos una sustancia del grupo formado por compost, abono orgánico, abonos inorgánicos, sustancias minerales, cultivos bacterianos, nutrientes o enzimas, respecto al peso de la premezcla que se introducirá con mecanización agrícola ordinaria en una capa de 10 a 30 cm de suelo arenosos.

La premezcla para la recuperación de suelos arenosos se describe en la reivindicación 6.

El resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C tiene una granulometría muy fina y no es soluble en agua y tiene una capacidad de sorción alta.

El resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C fue sometido a un test de absorbencia.

La materia original tras la destilación de la madera a una temperatura de 300 °C fue sometido a un test de absorbencia y secado tras la primera saturación con agua.

Se utilizó agua corriente, t = 21,5 - 22 °C, a temperatura ambiente, el material se regó con agua en proporción material: agua = 1: 5 y 1: 3,3 y se cerró en una botella PE.

A continuación, se tomaron muestras y se midió la cantidad de agua absorbida. Más o menos tras 8 horas. En ambas muestras la cantidad de agua absorbida oscilaba en el intervalo 2,7 a 2,8 ml/g de material. Tras 30 horas se estabilizó en un valor 3 ml/g, véase Fig. 1.

Después el material se secó y de inundó de nuevo de agua en proporción 1: 5 y 1 : 3. El proceso fue parecido, Fig. 2.

El vapor de agua se controló a temperaturas de 25 °C a 40 °C.

Se pesó 2 x 7 g con agua tras 30 horas de material saturado en recipientes abiertos. Se controló la pérdida de peso a una de temperatura 25 °C y ascendió al 8% en peso (76 mg agua/g de material de sorción) y a una temperatura de 40 °C ascendió al 11% en peso (110 mg de agua/g de material de sorción). Tras 50 horas ya no se produjo ninguna evaporación, véase la Fig. 3

Los elementos clave del arriba descrito resto de despolimerización tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C son su insolubilidad en el agua y que sus efectos al incorporarlo en el suelo son, por tanto, permanente. Son capaces de incorporar hasta tres veces el agua en su peso. La pérdida de agua por evaporación a una temperatura de 40 °C del resto despolimerizado saturado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C es insignificante.

Esto tiene sentido especialmente para la recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas. Las tierras arenosas que se encuentran en Medio Oriente y otras zonas parecidas, no tienen suficiente contenido en materia orgánica, por lo tanto, no son capaces de retener de forma correspondiente el agua, no son biológicamente activas y las plantas cultivadas no pueden aprovechar lo suficiente los abonos añadidos. El ciclo de vida de las plantas es, por lo general, corto, es necesario variar la vegetación, su desarrollo perdurable resulta una meta difícilmente alcanzable, y complica el mejoramiento secundario gradual de la calidad de las tierras de cultivo. La situación la empeoran comprensiblemente las condiciones climáticas desfavorables, p. ej. las altas temperaturas medias y la falta de precipitaciones que exigen costes extremos para el riego. Esta es la realidad para las técnicas de cobertura de hierba general, cobertura de césped u otras técnicas, así como para el resto de los tipos de plantas y cultivos agrícolas.

El resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C es una sustancia orgánica hidrofóbica que permite mantener en la mezcla una humedad relativa favorable y reducir radicalmente el consumo de agua durante el riego. Los restos residuales de metanol y los derivados de fenilpropanoides ya sin los grupos alcohólicos, ligados a la parcialmente despolimerizada y carbonizada celulosa, son nutrientes fácilmente accesibles a bacterias que viven en las raíces de las plantas, fomentan su reproducción y el crecimiento gradual de contenido de ácidos húmicos. Los ácidos húmicos son el transporte principal de nutrientes desde el suelo a las plantas, las cuales en tipos de suelo cualitativamente superiores son el principio activo del humus y es posible así considerar el proceso descrito como estimulante para el crecimiento de las plantas. Los restos residuales de metanol y los derivados de fenilpropanoides, ligados a la parcialmente despolimerizada y carbonizada celulosa, también ayudan a las plantas a soportar mejor la influencia negativa de suelos salados y tolerar el contenido residual de sal en sistemas de riego con agua marina desalinizada.

Es posible preparar y aplicar la mezcla del resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y el suelo arenoso en las capas necesarias (normalmente hasta 30 cm) en la superficie elegida o remover el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C directamente con el suelo en superficies recultivadas con mecanización agrícola corriente. Por supuesto, es posible añadir a la mezcla material orgánico adecuado, compost o abono orgánico y modificar los parámetros preliminares añadiendo abonos industriales y sustancias minerales o, eventualmente, es posible añadir cultivos bacterianos, nutrientes y enzimas tanto a la premezcla como al introducirlo a suelos recuperados.

En esta capa de mezcla de suelo arenoso y resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y, eventualmente, otras sustancias según la invención, las cubiertas vegetales, comenzando por la hierba, pueden cultivarse mucho mejor con los nutrientes añadidos y, al mismo tiempo, con un menor volumen de agua de riego. La cantidad de agua necesaria para regar se reduce hasta un 20%. Las plantas alcanzan un ciclo de vida de más años, lo que lleva gradualmente al aumento del contenido de materia orgánica en el suelo y la mejora cualitativa de la estructura del suelo cultivado.

Realización preferida de la invención:

1. En una superficie arenosa de 10 m2 se colocó una capa de 10 cm de mezcla de un 30% en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y un 70% en peso del mismo suelo arenoso y se cubrió con una alfombra de hierba. En una superficie vecina de 10 m2 de suelo arenoso se colocó como ensayo de control la misma alfombra de hierba y en las dos se simularon las condiciones climáticas correspondientes a Oriente Medio. Los dos plantíos se abonaron de la misma manera. La cubierta de hierba de control fue muriendo gradualmente, mientras que la mezcla de césped mantuvo las características requeridas con un consumo de agua un 17% menor.

2. En una superficie arenosa de 10 m2 se colocó una capa de 10 cm de mezcla de un 30% en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y un 68% en peso del mismo suelo arenoso, enriquecida con un cultivo bacteriano de microorganismos aeróbicos, con la adición de un 2% de nutrientes bacterianos, el cual fue tamizado de la producción de remolacha seca peletizada. Esta superficie se cubrió con una alfombra de hierba. En una superficie vecina de 10 m2 de suelo arenoso se colocó como ensayo de control la misma alfombra de hierba y en las dos se simularon las condiciones climáticas correspondientes a Oriente Medio. Los dos plantíos se abonaron de la misma manera. La cubierta de hierba de control fue muriendo gradualmente, mientras que la mezcla de césped mantuvo las características requeridas con un consumo de agua un 20% menor.

3. En una superficie arenosa de 10 m2 se colocó una capa de 20 cm de mezcla de un 20% en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C, un 20% en peso de compost y un 60% en peso del mismo suelo arenoso y los 10 m2 de suelo arenoso vecinos se utilizaron para el ensayo de control. Las dos superficies fueron sembradas con plantas de melisa (Melissa officinalis), que requiere normalmente un lugar soleado y, una vez más, se simularon las mismas condiciones climáticas. Los dos plantíos se abonaron de la misma manera. En la superficie de control, la melisa no sobrevivió el ciclo anual y la calidad del crecimiento fue baja, por el contrario, en los suelos mezclados, arreglados según la invención, la planta prosperó y pasó sin problema el ciclo anual, con un consumo de agua de regadío de un 15% menos.

4. En una superficie arenosa de 10 m2 se colocó una capa de 30 cm de mezcla de un 20% en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C, un 20% en peso de abono orgánico y un 60% en peso del mismo suelo arenoso y los 10 m2 de suelo arenoso vecinos se utilizaron para el ensayo de control. Las dos superficies fueron sembradas con trigo y, una vez más, se simularon las mismas condiciones climáticas. El plantío de control fue debidamente abonado con fertilizante industrial. La cosecha en el suelo con la mezcla fue de un 19% mayor que en la superficie de control, consumiéndose en el primero un 15% menos de agua.

5. En una superficie arenosa de 10 m2 fue incorporado a una profundidad de 30 cm una capa de 1920 kg de premezcla que contenía un 50% en peso de resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y un 50% en peso de abono orgánico que contenía un 1,5% en peso de nitrógeno. Los 10 m2 de suelo vecinos fueron utilizados para el ensayo de control. Las dos superficies fueron sembradas con trigo y, una vez más, se simularon las mismas condiciones climáticas. El plantío de control fue debidamente abonado con fertilizante industrial. La cosecha en el suelo con la mezcla fue de un 25% mayor que en la superficie de control, consumiéndose en el primero un 15% menos de agua.

Uso industrial:

La invención es útil en agricultura para la recuperación de suelos arenosos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. La recuperación de suelos arenosos en condiciones climáticas adversas caracterizado porque una capa de suelo arenoso de profundidad de 10 a 30 cm se enriquece con un 10 a 40% en peso del resto despolimerizado tras la destilación seca de madera a 300 °C respecto al peso de la mezcla con arena.

2. La recuperación según la reivindicación 1 caracterizada porque la capa de mezcla de suelo arenoso y el resto despolimerizado tras la destilación seca de madera a 300 °C se puede enriquecer después con un 5 a 25% en peso con, por lo menos, una de las sustancias elegida del grupo formado por compost, abono orgánico, abono inorgánico, sustancias minerales, cultivos bacterianos de microorganismos aeróbicos, nutrientes bacterianos a base de sacáridos, celulasa y amilasa, respecto al peso de la mezcla con arena.

3. La recuperación según la reivindicación 1 caracterizada porque el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C se incorpora mediante mecanización agrícola corriente a una capa de 10 a 30 cm de suelo arenoso.

4. La recuperación según la reivindicación 1 caracterizada porque la superficie de suelo arenoso se cubre con una capa de 10 a 30 cm de mezcla arenosa con un 10 a 40% en peso del resto despolimerizado tras la destilación seca de madera a 300 °C respecto al peso de la mezcla con arena.

5. La recuperación según las reivindicaciones 1 y 3 caracterizada porque la capa de suelo arenoso se enriquece a profundidades de 10 a 30 cm con una premezcla que contiene el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y como máximo un 70% en peso de al menos una de las sustancias del grupo formado por compost, abono orgánico, abonos inorgánicos, cultivos bacterianos, nutrientes o enzimas respecto al peso de la premezcla, la cual se incorpora mediante mecanización agrícola corriente al suelo arenoso como una capa de 10 a 30 cm en una cantidad correspondiente del 10 al 40% en peso del resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C en una mezcla con el suelo arenoso.

6. La premezcla para la recuperación según la reivindicación 1 caracterizada porque contiene el resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C y como máximo un 70% en peso de al menos una de las sustancias del grupo formado por compost, abono orgánico, abonos inorgánicos, cultivos bacterianos, nutrientes o enzimas respecto al peso de la premezcla, y esta premezcla se mezcla con una capa de 10 a 30 cm de suelo arenoso en una cantidad que enriquece esta capa de suelo arenoso con el 10 al 40% en peso del resto despolimerizado tras la destilación seca de la madera a una temperatura de 300 °C.