PL245884B1

PL245884B1 - Sposób wytwarzania formulacji stymulującej wzrost i rozwój roślin

Info

Publication number: PL245884B1
Application number: PL437262A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Chojnacka; Piotr Młynarz; Anna Witek-Krowiak; Dawid Skrzypczak; Grzegorz Izydorczyk; Katarzyna Mikula; Mateusz Gramza
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2021-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2024-10-28
Also published as: PL437262A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania formulacji zawierającej aminokwasy do stosowania w preparatach stymulujących wzrost i rozwój roślin, dodatkach paszowych dla kur oraz preparatach wzmacniających strukturę włosa. Sposób wytwarzania formulacji aminokwasów polega na tym, że larwy owadów i owady poddaje się hydrolizie kwasowej i/lub zasadowej, korzystnie w obecności kwasu siarkowego lub/i kwasu fosforowego, w temperaturze od 20 do 50°C. w proporcji larw owadów lub/i owadów do czynnika hydrolizującego w zakresie od 1:1 do 100:1, po czym hydrolizat neutralizuje się do uzyskania pH od 5,0 do 6,0. z użyciem wodorotlenku potasu lub roztworu wodorotlenku potasu. Korzystnie hydrolizie kwasowej lub zasadowej poddaje się larwy owadów i owady wyhodowane na bioodpadach lub/i pożywce z tworzyw sztucznych wybranych z grupy obejmującej PET, PP, PE, PS, PVC HDPE lub/i LDPE. W celu uzyskania formulacji stymulującej wzrost i rozwój roślin kompozycję aminokwasów uzupełnia się o składniki nawozowe, takie jak azot w stężeniu od 1 do 10%, potas w stężeniu od 0,1 do 2%, fosfor w stężeniu od 0,1 do 15% w przeliczeniu na P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> oraz makroskładniki, takie jak Mg, Ca, S, użyte w stężeniu od 0,1 do 2% każdy i mikroelementy, takie jak Cu, Mn, Zn oraz Fe, każdy w stężeniu od 0,01 do 0,2%. W celu uzyskania dodatku paszowego dla kur niosek, kompozycję aminokwasów uzupełnia się o mikroelementy paszowe, takie jak Cu, Mn, Zn, Fe lub/i Se, każdego w stężeniu od 0,01 do 1%. W celu uzyskania preparatu poprawiającego strukturę włosa, kompozycję aminokwasów uzupełnia się o składniki wybrane z grupy obejmującej Cu oraz Zn, każdego w stężeniu od 0,01 do 2%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania formulacji stymulującej wzrost i rozwój roślin z owadów i ich larw.

Innowacyjne metody uprawy roślin mają na celu oprócz zapewnienia roślinom mikro- i makroskładników, również dostarczenie aminokwasów biostymulujących wzrost roślin. Aminokwasy białkowe są dobrze przyswajalnym źródłem azotu oraz węgla, stanowią ponadto gotowe bloki budulcowe dla roślin, ponieważ mogą być w całości pobierane systemem korzeniowym i włączane do szlaków metabolicznych rośliny. A dzięki obecności grupy karboksylowej i aminowej, pełnią również rolę naturalnych czynników chelatujących jony mikroelementów kationowych i anionowych, zapewniając ich wysoką bioprzyswajalność przez rośliny.

Dorosłe formy larw uważane są za bogate źródło białka, które może zostać zhydrolizowane enzymatycznie, co opisano w artykule Dong, D., Dong, M., Liu, K., Lu, Y., Yu, B., 2018, J Food Process. Preserv. Literatura naukowa zawiera przykłady wykorzystania larw niektórych owadów do utylizacji odpadów, zarówno biodegradowalnych, takich jak odpadowa biomasa i przeterminowana żywność, jak i trudno-biodegradowalnych tworzyw sztucznych w tym: polistyrenu, polietylenu, polipropylenu, polichlorku winylu, politereftalanu etylenu. Publikacja Abdulhay, H.S, 2020, Asian J. Agric. Biol., opisuje wykorzystanie larw chrząszcza Tribolium confusum do rozkładu polistyrenu, polietylenu i octanu etylenu-winylu. Z kolei w artykule Suteu, D., Zaharia, C., Badeanu, M., 2012, Scientific Study and Research: Chemistry and Chemical Engineering, Biotechnology, Food Industry został wykorzystany potencjał larw do przetwarzania odpadowej żywności.

Liczne publikacje związane są z degradacją tworzyw sztucznych przez larwy owadów. Z patentu CN101717525A znany jest sposób degradacji tworzyw sztucznych z wykorzystaniem larw co najmniej jednego owada rozkładającego plastik, w tym degradację mikrobiologiczną tych materiałów. Tworzywa sztuczne wybrane są z grupy obejmującej polistyren (PS), polietylen (PE), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC), politereftalan etylenu (PET) i poliwęglan (PC). Sposób rozkładania tworzyw sztucznych polietylenowych przez larwy mączlika indyjskiego przedstawiono również w patencie CN101717525B. Mączlik indyjski może rosnąć i rozmnażać się w obecności tworzyw sztucznych z dodatkiem materiałów biologicznych, w tym zbóż, suszonych owoców, tradycyjnych chińskich materiałów leczniczych i tym podobnych. Udowodniono, że polietylen jest rozkładany przez larwy, bez konieczności wstępnej obróbki surowca. Znany jest także sposób degradacji pianki z tworzywa sztucznego - polistyrenu ekspandowanego (styropianu) przez larwy mącznika żółtego CN103141445A, w którym larwom podawana jest pianka z tworzywa sztucznego z otrębami przy stosunku masowym 1 : (2-10). Patent CN108633845A dotyczy sposobu hodowli larwy ćmy pyskowej rozkładającej tworzywa sztuczne z wydajnością 120 miligramów polietylenu w ciągu 12 godzin. Dokument WO2018143750A1 ujawnia sposób degradacji plastików za pomocą mikroorganizmu wyizolowanego z jelita larwy Tenebrio molitor. Mikroorganizm wykazujący aktywność rozkładu tworzyw sztucznych zgodnie z tym wynalazkiem selektywnie lub całkowicie degraduje co najmniej jedno tworzywo sztuczne wybrane spośród politereftalanu etylenu (PET), polichlorku winylu (PVC), polistyrenu (PS), polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) do niskocząsteczkowych związków w odpowiednich warunkach hodowli. W opisie zgłoszeniowym CN110150231A przedstawiono sposób biodegradacji tworzyw sztucznych z wykorzystaniem larw Coleoptera i mikroflory jelitowej larw Coleoptera.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania formulacji opartej na aminokwasach, z wysokobiałkowych surowców tj. owady i ich larwy, dla których odpadowe tworzywa sztuczne mogą stanowić źródło składników odżywczych, dzięki zawartym w ich przewodzie pokarmowym bakteriom (Enterobacter asburiae i Bacillus sp.).

Sposób wytwarzania formulacji stymulujących wzrost i rozwój roślin z owadów i ich larw, polega na tym, że larwy owadów i owady, takie jak mącznik młynarek Tenebrio molitor, chrząszcz rogowaty Allomyrina dichotoma, mucha domowa Musca domestica, świerszcz domowy Acheta domesticus, mucha czarna Hermetia illucens, ćma woskowa Galleria mellonella, mol spożywczy Plodia interpunctella, jedwabnik Bombyx mon), będące źródłem białka, poddaje się hydrolizie kwasowej i/lub zasadowej, korzystnie w obecności kwasu siarkowego użytego w stężeniu od 5 do 60% m/m lub/i kwasu fosforowego użytego w stężeniu od 5 do 60% m/m, w temperaturze od 20 do 50°C, w proporcji larw owadów lub/i owadów do czynnika hydrolizującego w zakresie od 1:1 do 100:1, następnie hydrolizat neutralizuje się do uzyskania pH od 5,0 do 6,0, z użyciem wodorotlenku potasu lub roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu od 1 do 50% m/m. Przy czym w przypadku hydrolizy alkalicznej owady i ich larwy, poddaje się hydrolizie z udziałem wodorotlenku potasu, użytego w stężeniu od 5 do 50 % m/m, w temp. od 20 do 50°C, przy stosunku owadów i ich larw do zasady w zakresie od 1:1 do 100:1, a hydrolizat neutralizuje się do uzyskania pH 5,0 do 6,0, z użyciem kwasu fosforowego o stężeniu od 5 do 60% m/m. W celu uzyskania preparatu stymulującego wzrost i rozwój roślin kompozycję, zawierającą 0,8% do 80% aminokwasów uzupełnia się składnikami nawozowymi, takimi jak azot w stężeniu od 1 do 10%, potas w stężeniu 0,1 do 2%, fosfor w stężeniu 0,1 do 15% w przeliczeniu na P2O5 oraz makroskładnikami takimi jak Mg, Ca, S, użytymi każdy w stężeniu od 0,1 do 2% i mikroelementami takimi jak Cu, Mn, Zn oraz Fe, każdy w stężeniu od 0,01 do 0,2%.

Korzystnie hydrolizie kwasowej lub zasadowej poddaje się larwy owadów i owady, wyhodowane na bioodpadach lub/i pożywce z tworzyw sztucznych wybranych z grupy obejmującej PET, PP, PE, PS, PVC HDPE lub/i LDPE.

W wariancie sposobu, wytworzone hydrolizaty kwaśny i alkaliczny miesza się ze sobą do uzyskania pH w zakresie od 5,0 do 6,0.

Sposób według wynalazku jest prostą i mało kosztowną metodą otrzymywania hydrolizatów aminokwasowych, zawierających krótkie peptydy oraz aminokwasy, z białka owadów i ich larw, które nie były dotychczas wykorzystywane do celów nawozowych. Biopreparaty na bazie formulacji otrzymanej sposobem według wynalazku stosuje się w roli biostymulatorów wzrostu roślin lub nawozów mineralno-organicznych.

Dodatkową zaletą sposobu jest pozyskiwanie wysokiej jakości produktów biostymulujących z larw owadów i owadów, zdolnych do przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych. Zagospodarowanie owadów z procesów przetwarzania odpadów tworzywowych, jest tym bardziej cenne, że obecnie ich się nie utylizuje.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiany w przykładach wykonania.

PRZYKŁAD 1

Zgodnie ze sposobem 1000 kg larw mącznika młynarka (Tenebrio molitor) po przetwórstwie polistyrenu miesza się w reaktorze ze stali kwasoodpornej z 2000 kg kwasu siarkowego o stężeniu 20% m/m. Równolegle w drugim rektorze 1000 kg, larwy świerszcza domowego (Acheta domesticus) po przetwórstwie polietylenu poddaje się hydrolizie alkalicznej w 2000 kg wodorotlenku potasu o stężeniu 20%. W obu przypadkach hydrolizę prowadzi się w temperaturze 20°C przez 5 godzin przy ciągłym mieszaniu. W celu neutralizacji, miesza się oba hydrolizaty do uzyskania p H 5,0. Do kompozycji aminokwasów, zawierającej 20% zhydrolizowanego białka wprowadza się mikroskładniki poprzez dodanie soli siarczanowych cynku, miedzi, żelaza i manganu oraz jako źródła makroskładników NPK soli azotanu amonu, chlorku potasu oraz fosforanu amonu. Otrzymaną formulację, mającą cechy biostymulatora i nawozu, zawierającą 15% białka oraz 0,1% Zn, 0,1% Cu, 0,1% Fe, 0,1% Mn, 1% K2O, 1,5% P2O5 oraz 2%N stosuje się pod uprawę ogórka w dawce 550 l/ha. Uzyskuje się wzrost plonu ogórka o 22%.

PRZYKŁAD 2

Mieszankę larw muchy czarnej w ilości 25 kg, ćmy woskowej Galleria mellonella w ilości 25 kg, mola spożywczego Plodia interpunctella w ilości 25 kg oraz jedwabnika Bombyx mori w ilości 25 kg umieszcza się w akwarium. Jako pożywkę wykorzystuje się mieszaninę odpadowych materiałów sztucznych (PET, PP, PE, PS, PVC HDPE i LDPE) oraz odpadów żywnościowych z gospodarstwa domowego w ilości 10 kg. Hodowlę prowadzi się przez dwa miesiące, do momentu przepoczwarzenia się około 50% larw w dorosłe osobniki. Materiał bogaty w białko poddaje się hydrolizie zasadowej w reaktorze z płaszczem grzejnym, zawierającym 150 kg wodorotlenku potasu o stężeniu 20% m/m w temperaturze 40°C. Po 24 godzinach, roztwór neutralizuje się kwasem fosforowym o stężeniu 40% m/m do uzyskania pH 5,0. Otrzymaną formulację, zawierającą 18% zhydrolizowanego białka stosuje się pod uprawę kapusty w dawce 400 l/ha. Uzyskuje się wzrost masy części nadziemnej roślin o około 12%.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania formulacji stymulującej wzrost i rozwój roślin zawierającej aminokwasy, obejmujący hydrolizę białka pochodzenia zwierzęcego, znamienny tym, że owady i ich larwy, takie jak mącznik młynarek Tenebrio molitor, chrząszcz rogowaty Allomyrina dichotoma, mucha domowa Musca domestica, świerszcz domowy Acheta domesticus, mucha czarna Hermetia illucens, ćma woskowa Galleria mellonella, mola spożywczego Plodia interpunctella, jedwabnik Bombyx mori), będące źródłem białka poddaje się hydrolizie kwasowej i/lub zasadowej, korzystnie w obecności kwasu siarkowego użytego w stężeniu od 5 do 60 % m/m lub/i kwasu fosforowego użytego w stężeniu od 5 do 60% m/m, w temperaturze od 20 do 50°C, w proporcji owadów do czynnika hydrolizującego w zakresie od 1:1 do 100:1, następnie hydrolizat neutralizuje się do uzyskania pH od 5,0 do 6,0, z użyciem wodorotlenku potasu lub roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu od 1 do 50% m/m, przy czym w przypadku hydrolizy alkalicznej owady i ich larwy, poddaje się hydrolizie z udziałem wodorotlenku potasu, użytego w stężeniu od 5 do 50% m/m, w temp. od 20 do 50°C, przy stosunku owadów i ich larw do zasady w zakresie od 1:1 do 100:1, a hydrolizat neutralizuje się do uzyskania pH 5,0 do 6,0, z użyciem kwasu fosforowego o stężeniu od 5 do 60% m/m, następnie kompozycję, zawierającą 0,8% do 80% aminokwasów uzupełnia się składnikami nawozowymi, takimi jak azot w stężeniu od 1 do 10%, potas w stężeniu od 0,1 do 2%, fosfor w stężeniu od 0,1 do 15% w przeliczeniu na P2O5 oraz makroskładnikami takimi jak Mg, Ca, S, użytymi każdy w stężeniu od 0,1 do 2% i mikroelementami takimi jak Cu, Mn, Zn oraz Fe, każdy w stężeniu od 0,01 do 0,2%.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że hydrolizie kwasowej lub alkalicznej poddaje się larwy owadów i owady, wyhodowane na bioodpadach lub pożywce z tworzyw sztucznych wybranych z grupy obejmującej PET, PP, PE, PS, PVC HDPE lub/i LDPE.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kompozycję aminokwasów, uzyskuje się przez zmieszanie produktów hydrolizy kwaśnej i zasadowej larw owadów i owadów.