PL247144B1

PL247144B1 - Biocomposite and method of obtaining biocomposite for improving biological quality of soil and use of biocomposite

Info

Publication number: PL247144B1
Application number: PL444773A
Authority: PL
Inventors: Katarzyna Janczak; Kacper Fiedurek; Natalia Puszczykowska; Daria LISEWSKA; Daria Lisewska; Alicja MAZURYK; Alicja Mazuryk
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz Instytut Inzynierii Mat Polimerowych I Barwnikow
Priority date: 2023-05-02
Filing date: 2023-05-02
Publication date: 2025-05-19
Also published as: PL444773A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest biokompozyt i sposób do wytwarzania produktów biologicznie aktywnych zawierający co najmniej 36 części wagowych skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej albo pszennej, od 15 do 25 części wagowych gliceryny, od 10 do 20 części wagowych oleju palmowego, od 10 do 14 części wagowych mocznika, od 2 do 5 części wagowych mączki wapiennej wraz z liofilizatem szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus w ilości od 0,001 do 0,010 części wagowych liofilizatu na 100 części wagowych granulowanego biokompozytu, a także zastosowanie wytworzonego produktu, zwłaszcza w ogrodnictwie i rolnictwie.The subject of the application is a biocomposite and a method for producing biologically active products containing at least 36 parts by weight of potato or corn or wheat starch, from 15 to 25 parts by weight of glycerin, from 10 to 20 parts by weight of palm oil, from 10 to 14 parts by weight of urea, from 2 to 5 parts by weight of limestone flour together with a lyophilisate of strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus in an amount of from 0.001 to 0.010 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight of granulated biocomposite, as well as the use of the produced product, especially in horticulture and agriculture.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest biokompozyt i sposób otrzymywania biokompozytu do poprawy jakości biologicznej gleby oraz zastosowanie biokompozytu, zwłaszcza w ogrodnictwie i rolnictwie.The subject of the invention is a biocomposite and a method of obtaining a biocomposite for improving the biological quality of soil and the use of the biocomposite, especially in horticulture and agriculture.

Środki nawozowe, poprawiające właściwości gleby, stymulatory wzrostu roślin mogą mieć formę płynną lub stałą (sypką w formie proszku lub granulatu). Forma stała produktu pozwala na dłuższy termin przydatności gotowego produktu, ułatwia logistykę dzięki mniejszym i lżejszym opakowaniom. Forma granulatu wprowadza możliwość zastosowania nośnika, który może dodatkowo poprawiać właściwości produktu, np. zapewniać odpowiednie pH, pozytywnie wpływać na żywotność mikroorganizmów lub poprzez zawartość odpowiednich mikro- i makroelementów pozytywnie wpływać na parametry gleby. Obecne na rynku produkty doglebowe możemy podzielić na enzymatyczne, mikrobiologiczne i mikrobiologiczno-enzymatyczne.Fertilizers, soil improvers, plant growth stimulants can be in liquid or solid form (loose in powder or granulate form). The solid form of the product allows for a longer shelf life of the finished product, facilitates logistics thanks to smaller and lighter packaging. The granulate form introduces the possibility of using a carrier that can additionally improve the product's properties, e.g. provide the appropriate pH, positively affect the viability of microorganisms or, through the content of appropriate micro- and macroelements, positively affect soil parameters. Soil products currently on the market can be divided into enzymatic, microbiological and microbiological-enzymatic.

Najważniejszymi funkcjami mikroorganizmów glebowych w tym bakterii jest: rozkład i mineralizacja materii organicznej, rozkład i detoksykacja różnych substancji zanieczyszczających glebę, ograniczenie rozwoju szkodników i patogenów roślin, tworzenie układów symbiotycznych z roślinami. Wśród wyselekcjonowanych szczepów bakterii odgrywających kluczową rolę w środowisku glebowym znalazły się m.in. bakterie z rodzaju Bacillus, Brevibacillus, Rhodococcus, Pseudomonas, czy Serratia i Arthrobacter [1-3]. Dostępne są również preparaty mikrobiologiczne: bakteryjne stymulujące wzrost i plonowanie roślin bobowatych (motylkowatych), czy grzybiczne stosowane do mikoryzacji sadzonek w szkółkach leśnych [4].The most important functions of soil microorganisms, including bacteria, are: decomposition and mineralization of organic matter, decomposition and detoxification of various soil pollutants, limiting the development of pests and plant pathogens, and creating symbiotic systems with plants. Among the selected strains of bacteria that play a key role in the soil environment are bacteria of the genera Bacillus, Brevibacillus, Rhodococcus, Pseudomonas, Serratia, and Arthrobacter [1-3]. Microbiological preparations are also available: bacterial preparations that stimulate the growth and yield of legumes, or fungal preparations used for mycorrhization of seedlings in forest nurseries [4].

Z polskiego opisu patentowego PL 234499 B1 znana jest kompozycja wyizolowanych szczepów saprofitycznych bakterii glebowych oraz biopreparat zawierający taką kompozycją mający zastosowanie do zwalczania patogenów roślinnych w glebie i przywracania naturalnej równowagi biologicznej mikroflory oraz biostymulacji rozwoju i wzrostu roślin w sposobach i zastosowaniach je wykorzystujących. Kompozycja zawiera 8 szczepów saprofitycznych bakterii glebowych reprezentujących rodzaje: Arthrobacter, Bacillus, Citrobacter, Paenibacillus, Pseudomonas, która zawiera wyizolowane szczepy Arthrobacter sp. szczep 1.4, Bacillus sp. szczep 202B, Bacillus sp. szczep 233, Bacillus sp. szczep 307A, Citrobacter sp. szczep 6A, Paenibacillus sp. szczep 45, Pseudomonas sp. szczep 23 (W), Pseudomonas sp. szczep 60 (W) oraz biopreparat zawierający taką kompozycję, jak i sposób ich wytwarzania. Przedmiotem wynalazku są również sposoby zwalczania patogenów roślin w glebie, użyźniania gleby i przywracania naturalnej równowagi biologicznej mikroflory gleby, biostymulacji rozwoju i wzrostu roślin oraz zastosowania do zwalczania patogenów roślin w glebie, do użyźniania gleby i przywracania naturalnej równowagi biologicznej mikroflory gleby, do biostymulacji rozwoju i wzrostu roślin wykorzystujące kompozycję i biopreparat zawierający 8 współdziałających ze sobą szczepów.Polish patent description PL 234499 B1 describes a composition of isolated strains of saprophytic soil bacteria and a biopreparation containing such a composition, applicable to combating plant pathogens in the soil and restoring the natural biological balance of microflora and biostimulation of plant development and growth in methods and applications using them. The composition contains 8 strains of saprophytic soil bacteria representing the genera: Arthrobacter, Bacillus, Citrobacter, Paenibacillus, Pseudomonas, which contains isolated strains of Arthrobacter sp. strain 1.4, Bacillus sp. strain 202B, Bacillus sp. strain 233, Bacillus sp. strain 307A, Citrobacter sp. strain 6A, Paenibacillus sp. strain 45, Pseudomonas sp. strain 23 (W), Pseudomonas sp. strain 60 (W) and a biopreparation containing such a composition, as well as a method for their production. The subject of the invention are also methods of combating plant pathogens in the soil, fertilizing the soil and restoring the natural biological balance of the soil microflora, biostimulating the development and growth of plants, and applications for combating plant pathogens in the soil, fertilizing the soil and restoring the natural biological balance of the soil microflora, and biostimulating the development and growth of plants using a composition and a biopreparation containing 8 cooperating strains.

Z polskiego opisu patentowego PL 237050 (P.427073) znany jest sposób otrzymywania preparatu biologicznego pochodzenia grzybicznego przyspieszający degradację tworzyw polimerowych polegający na tym, że przygotowuje się zawiesinę spor grzyba Trichoderma viride 3333 z czystej korzystnie czternastodniowej kultury grzyba prowadzonej w zakresie temperatur od 20°C do 25°C, po czym grzybnię przenosi się na filtr o wielkości por 22-25 μm i przepłukuje sterylną wodą, aż do uzyskania zawiesiny o gęstości spor w zakresie od 106 do 108/ml, a następnie zawiesinę spor miesza się z roztworem alginianu sodu korzystnie 0,7% i wkrapla do roztworu CaCl2 w zakresie 2-3,5%. Przedmiotem zgłoszenia jest także preparat biologiczny pochodzenia grzybicznego, który przygotowuje się z mikrokapsułek alginianowych zawierających spory grzyba w ilości od 106 do 108/ml poprzez zmieszanie z 3% chlorkiem wapnia w stosunku 2 : 1.The Polish patent description PL 237050 (P.427073) describes a method of obtaining a biological preparation of fungal origin accelerating the degradation of polymeric materials, which consists in preparing a suspension of spores of the Trichoderma viride 3333 fungus from a pure, preferably fourteen-day-old fungus culture maintained at temperatures ranging from 20°C to 25°C, then the mycelium is transferred to a filter with a pore size of 22-25 μm and rinsed with sterile water until a suspension with a spore density ranging from 106 to 108/ml is obtained, and then the spore suspension is mixed with a sodium alginate solution, preferably 0.7%, and added dropwise to a CaCl2 solution in the range of 2-3.5%. The subject of the application is also a biological preparation of fungal origin, which is prepared from alginate microcapsules containing fungal spores in an amount of 106 to 108/ml by mixing with 3% calcium chloride in a ratio of 2:1.

Z opisu patentowego PL 237981 znana jest biodegradowalna kompozycja polisacharydowa zawierająca skrobię termoplastyczną przeznaczona na opakowania do świeczek zawierająca glicerynę w ilości od 0,1 do 10 części wagowych na 100 części wagowych skrobi termoplastycznej, montmorylonit w ilości od 0,1 do 10 części wagowych na 100 części wagowych skrobi termoplastycznej oraz fosforan melaminy w ilości 0,1 do 20 części wagowych na 100 części wagowych skrobi termoplastycznej.Patent description PL 237981 describes a biodegradable polysaccharide composition containing thermoplastic starch intended for candle packaging, containing glycerine in an amount of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of thermoplastic starch, montmorillonite in an amount of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of thermoplastic starch, and melamine phosphate in an amount of 0.1 to 20 parts by weight per 100 parts by weight of thermoplastic starch.

Z kolei z opisu patentowego PL 216930 znany jest sposób dwuetapowego wytwarzania termoplastycznej skrobi, przez zmieszanie skrobi natywnej z plastyfikatorem i wytłoczenie. W pierwszym etapie skrobię natywną w ilości 50-80 części wagowych miesza się w temperaturze 60-100°C z 20-50 częściami wagowymi gliceryny i przeprowadza w suchą mieszankę z jednoczesnym odprowadzeniem wody, a w drugim etapie kondycjonowaną suchą mieszankę przeprowadza się w stan uplastyczniony poddając ją działaniu sił ścinających w temperaturze 130-150°C i wytłacza w temperaturze 150-180°C z równoczesnym odgazowaniem części lotnych a następnie granuluje.In turn, the patent description PL 216930 describes a two-stage method of producing thermoplastic starch by mixing native starch with a plasticizer and extruding it. In the first stage, native starch in the amount of 50-80 parts by weight is mixed at a temperature of 60-100°C with 20-50 parts by weight of glycerin and converted into a dry mixture with simultaneous removal of water, and in the second stage, the conditioned dry mixture is converted into a plasticized state by subjecting it to shear forces at a temperature of 130-150°C and extruded at a temperature of 150-180°C with simultaneous degassing of volatile parts and then granulated.

Z polskiego opisu patentowego PL 236495 znany jest sposób wytwarzania granulatu nawozu wapniowego i/lub wapniowo-magnezowego pojedynczego lub wieloskładnikowego, polegający na tym, że granulowaniu poddaje się sypki materiał wapienny i/lub dolomitowy, którym jest: mączka wapienna, lub mączka wapienna z dodatkiem mączki dolomitu i/lub mączki kredy i/lub gipsu, lub mączka dolomitu, lub mączka dolomitu z dodatkiem mączki wapiennej i/lub mączki kredy, i/lub gipsu, lub mączka kredy, lub mączka kredy z dodatkiem mączki wapiennej i/lub mączki dolomitu i/lub gipsu, przygotowany w zasobniku dozującym, który wprowadza się w sposób ciągły do obracającego się granulatom i na przesypujący się w bębnie lub talerzu materiał natryskuje się jednocześnie w sposób ciągły roztwór środka wiążącego, którym jest wodny roztwór lignosulfonianu magnezu o stężeniu 1 ^ 60%, przy czym stosuje się 0,10-0,20 kg roztworu lignosulfonianu magnezu/kg materiału wapiennego i/lub dolomitowego, korzystnie 0,12-0,15 kg roztworu/kg materiału i granuluje się w procesie ciągłym, a wytworzony granulat odbiera do leja wysypowego, suszy i oddziela się produkt gotowy.The Polish patent description PL 236495 describes a method for producing single or multi-component lime and/or calcium-magnesium fertilizer granules, which consists in granulating loose lime and/or dolomite material, which is: limestone flour, or limestone flour with the addition of dolomite flour and/or chalk flour and/or gypsum, or dolomite flour, or dolomite flour with the addition of limestone flour and/or chalk flour and/or gypsum, or chalk flour, or chalk flour with the addition of limestone flour and/or dolomite flour and/or gypsum, prepared in a dosing container, which is continuously fed to a rotating granulator, and a solution of the active ingredient is simultaneously sprayed continuously onto the material flowing in a drum or plate. a binding agent which is an aqueous solution of magnesium lignosulfonate with a concentration of 1 ^ 60%, wherein 0.10-0.20 kg of magnesium lignosulfonate solution/kg of limestone and/or dolomite material, preferably 0.12-0.15 kg of solution/kg of material is used and granulated in a continuous process, and the produced granulate is collected in a discharge hopper, dried and the finished product is separated.

Biokompozyt do poprawy jakości biologicznej gleby według wynalazku polega na tym, że zawiera co najmniej 36 części wagowych skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej albo pszennej, od 15 do 25 części wagowych gliceryny, od 10 do 20 części wagowych oleju palmowego, od 10 do 14 części wagowych mocznika, od 2 do 5 części wagowych mączki wapiennej oraz liofilizat szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus w ilości od 0,001 do 0,010 części wagowych liofilizatu na 100 części wagowych granulowanego biokompozytu.The biocomposite for improving the biological quality of soil according to the invention consists in that it contains at least 36 parts by weight of potato or corn or wheat starch, from 15 to 25 parts by weight of glycerin, from 10 to 20 parts by weight of palm oil, from 10 to 14 parts by weight of urea, from 2 to 5 parts by weight of limestone flour and a lyophilisate of strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus in an amount of from 0.001 to 0.010 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight of granulated biocomposite.

Istotą wynalazku jest także sposób otrzymywania biokompozytu do poprawy jakości biologicznej gleby, który według wynalazku polega na tym, że do co najmniej 36 części wagowych skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej albo pszennej wprowadza się: od 15 do 25 części wagowych gliceryny, od 10 do 20 części wagowych oleju palmowego, od 10 do 14 części wagowych mocznika, od 2 do 5 części wagowych mączki wapiennej które miesza się, po czym w znany sposób wytłacza się w zakresie temperatur 50°C do 90°C, kolejno wytłoczynę granuluje się, następnie biokompozyt w formie granulatu miesza się z liofilizatami szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus w ilości od 0,001 do 0,010 części wagowych liofilizatu na 100 części wagowych granulowanego biokompozytu, po czym tak otrzymany biokompozyt z liofilizatami niezwłocznie umieszcza się w szczelnym opakowaniu.The essence of the invention is also a method for obtaining a biocomposite for improving the biological quality of soil, which according to the invention consists in adding to at least 36 parts by weight of potato or corn or wheat starch: from 15 to 25 parts by weight of glycerin, from 10 to 20 parts by weight of palm oil, from 10 to 14 parts by weight of urea, from 2 to 5 parts by weight of limestone flour, which are mixed, and then extruded in a known manner at a temperature range of 50°C to 90°C, then the extrudate is granulated, then the biocomposite in the form of granulate is mixed with lyophilisates of strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus in an amount of 0.001 to 0.010 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight granulated biocomposite, and then the biocomposite with lyophilisates thus obtained is immediately placed in a tight package.

Istotą wynalazku jest również to, że sporządza się zawiesiny każdego ze szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus oddzielnie w sterylnej soli fizjologicznej o mętności roztworu 2,0 McF, co odpowiada teoretycznej gęstości optycznej 550 nm wynoszącej 0,5 i liczebności około 600 χ 10⁶ jtk/ml, które to zawiesiny w warunkach sterylnych nanosi się na powierzchnię zestaloną pełnowartościową pożywkę agarową, którą to rozprowadza się równomiernie po powierzchni agaru i inkubuje się w czasie 24-48 godzin w temperaturze 23-29°C, aż do momentu co najmniej 50% porośnięcia powierzchni pożywki agarowej, z kolei po inkubacji wyrosłe kolonie szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus zebrane z powierzchni agarowej pożywki liofilizuje się w formie kultury mieszanej w czasie od 4 godzin do 12 godzin w próżni 0,5 mbar i temperaturze od -40 do -80°C, uzyskując przeżywalność bakterii wynoszącą przynajmniej 2,0 χ 105 jtk na 1 mg liofilizatu.The essence of the invention is also that suspensions of each of the strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus are prepared separately in sterile physiological saline with a solution turbidity of 2.0 McF, which corresponds to a theoretical optical density of 550 nm of 0.5 and a count of about 600 χ 10 ⁶ cfu/ml, which suspensions are applied under sterile conditions to the surface of a solidified full-value agar medium, which is spread evenly over the agar surface and incubated for 24-48 hours at a temperature of 23-29°C, until the surface of the agar medium is covered by at least 50%, and after incubation, the grown colonies of mesophilic bacteria strains Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus collected from the agar medium surface are freeze-dried in the form of a culture mixed for 4 to 12 hours in a vacuum of 0.5 mbar and a temperature of -40 to -80°C, achieving bacterial survival of at least 2.0 χ 105 cfu per 1 mg of lyophilisate.

Wynalazek dotyczy również zastosowania biokompozytu do poprawy jakości biologicznej gleby poprzez implementację granulowanego biokompozytu z liofilizatami szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus.The invention also relates to the use of a biocomposite for improving the biological quality of soil by implementing a granulated biocomposite with lyophilisates of mesophilic bacterial strains Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus.

Nieoczekiwanie okazało się, że otrzymany sposobem według wynalazku biokompozyt na bazie skrobi zawierający glicerynę, olej palmowy, mocznik i mączkę wapienną w połączeniu z liofilizatami szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens i Bacillus cereus znajduje zastosowanie jako produkt doglebowy.It unexpectedly turned out that the starch-based biocomposite obtained by the method according to the invention, containing glycerine, palm oil, urea and limestone flour in combination with lyophilisates of mesophilic bacterial strains Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus, can be used as a soil product.

Przedmiot wynalazku wyjaśnia bliżej poniższy przykład realizacji, nie ograniczając jego zakresu.The subject of the invention is explained in more detail in the following example embodiment, without limiting its scope.

PrzykładExample

Biokompozyt otrzymano przez wymieszanie w mieszalniku elektrycznym komponentów w formie sypkiej o składzie jakościowym i ilościowym przestawionym w Tabeli 1.The biocomposite was obtained by mixing bulk components in an electric mixer with the qualitative and quantitative composition shown in Table 1.

PL 247144 BIPL 247144BI

Tabela 1Table 1

L.p. No. Nazwa Name Ilość Quantity 1. 1. Skrobia ziemniaczana (Standard a) Potato starch (Standard a) 36 g 36 g 2. 2. Gliceryna roślinna destylowana techniczna 99,8% Vegetable glycerin distilled technical 99.8% 25 g 25g 3. 3. Olej palmowy Goldpalm Goldpalm Palm Oil 20 g 20g 4. 4. Mocznik Pulrea (zawartość całkowita azotu 46%, uziarnienie 1-4 mm)Pulrea urea (total nitrogen content 46%, grain size 1-4 mm) 14 g 14g 5 5 Mączka wapienna (pozostałość na sicie 45 pm max. 4%, zawartość CaCOs min. 96%) Limestone flour (residue on sieve 45 pm max. 4%, CaCO content min. 96%) 5g 5g

Wytworzoną jak wyżej mieszaninę zadozowano do wytłaczarki dwuślimakowej współbieżnej o zazębiających się ślimakach, każdy o długości co najmniej L = 40 D, gdzie D to średnica ślimaków umieszczonych w cylindrze wytłaczarki, w którym to układzie uplastyczniającym wytłaczarki następuje uplastycznienie mieszaniny pod wpływem działania sił ścinających i temperatury stref grzejnych w zakresie temperatur 54°C do 75°C, następnie tak uplastycznioną i zhomogenizowaną mieszaninę wytłoczono przy szybkości obrotowej ślimaków 200 obr./min. Schłodzoną wytłoczynę biokompozytu zgranulowano na urządzeniu granulującym.The mixture produced as above was fed to a co-rotating twin-screw extruder with interlocking screws, each with a length of at least L = 40 D, where D is the diameter of the screws placed in the extruder barrel, in which the plasticizing system of the extruder plasticizes the mixture under the influence of shear forces and the temperature of the heating zones in the temperature range of 54°C to 75°C, then the plasticized and homogenized mixture was extruded at a screw rotation speed of 200 rpm. The cooled biocomposite extrudate was granulated on a granulating device.

Liofilizacji poddano szczepy bakterii mezofilnych takich jak w Tabeli 2.The mesophilic bacterial strains shown in Table 2 were freeze-dried.

Tabela 2Table 2

L.p. No. Oznaczenie szczepu Strain designation Rodzaj bakterii Type of bacteria 1. 1. PCM 3107 PCM3107 Pseudomonas fluorescens Pseudomonas fluorescens 2. 2. KKP 1699 CCP 1699 Pseudomonas fluorescens Pseudomonas fluorescens 3. 3. PCM 2019 PCM 2019 Bacillus cereus Bacillus cereus

Sporządzono zawiesiny każdego ze szczepów bakterii mezofilnych (Tabela 2) w sterylnej soli fizjologicznej o mętności roztworu 2,0 McF, co odpowiada teoretycznej gęstości optycznej 550 nm wynoszącej 0,5 i liczebności około 600 χ 10⁶jtk/ml. Następnie po 1 ml każdej zawiesiny przenoszono w warunkach sterylnych na płytki Petriego o średnicy ok. 90 mm zawierające 15-25 ml zestalonej pełnowartościowej pożywki agarowej tryptonowo-sojowej (TSA - Tryptone Soya Agar). Naniesiony 1 ml zawiesiny rozprowadzono równomiernie głaszczką mikrobiologiczną po powierzchni agaru i inkubowano w czasie 24-48 godzin w temperaturze 26°C, aż do momentu całkowitego porośnięcia powierzchni pożywki agarowej. Dla każdego szczepu przygotowano po 10 płytek Petriego. Po inkubacji wyrosłe kolonie bakteryjne z każdej płytki Petriego zebrano głaszczką mikrobiologiczną i naniesiono na wspólną dla wszystkich płaską szklaną płytkę. Taką otrzymaną kulturę mieszaną, poddano procesowi liofilizacji przez 6 godzin w próżni 0,5 mbar i temperaturze w trakcie procesu wynoszącej -60°C, uzyskując przeżywalność bakterii wynoszącą 2,0 χ 10⁸jtk na 1 mg liofilizatu. Następnie oznaczono ogólną liczebność mikroorganizmów (OLD) metodą seryjnych rozcieńczeń, posiewając roztwory z rozcieńczeń dziesiętnych na podłoże agarowe PCA (Potatoe Dextrose Agar). Po 48 godzinach inkubacji w temperaturze 26°C oznaczono liczebność bakterii wynoszącą 8,0 χ 10⁸ jtk/ml.Suspensions of each strain of mesophilic bacteria (Table 2) were prepared in sterile physiological saline with a turbidity of 2.0 McF, which corresponds to a theoretical optical density of 550 nm of 0.5 and a count of approximately 600 χ 10 ⁶ cfu/ml. Then, 1 ml of each suspension was transferred under sterile conditions to Petri dishes with a diameter of approximately 90 mm containing 15-25 ml of solidified full-value tryptone soy agar medium (TSA - Tryptone Soya Agar). The applied 1 ml of suspension was spread evenly over the agar surface with a microbiological spreader and incubated for 24-48 hours at 26°C until the agar medium surface was completely covered. 10 Petri dishes were prepared for each strain. After incubation, the bacterial colonies grown in each Petri dish were collected with a microbiological spreader and placed on a flat glass plate common to all. The resulting mixed culture was subjected to a lyophilization process for 6 hours in a vacuum of 0.5 mbar and a temperature during the process of -60°C, achieving a bacterial survival rate of 2.0 χ 10 ⁸ cfu per 1 mg of lyophilisate. Then, the total number of microorganisms (OLD) was determined by the serial dilution method, by inoculating solutions from decimal dilutions onto agar medium PCA (Potatoe Dextrose Agar). After 48 hours of incubation at 26°C, the bacterial count was determined to be 8.0 χ 10 ⁸ cfu/ml.

Uprzednio uformowany granulat biokompozytu o regularnym kształcie i wielkości 5,0 mm zmieszano i rozdrobniono w młynku elektrycznym z liofilizatami szczepów bakterii mezofilnych Pseudomonas fluorescens (PCM 3107) i Pseudomonas fluorescens (KKP 1699) i Bacillus cereus (PCM 2019) w ilości 0,005 części wagowych liofilizatu na 100 części wagowych biokompozytu, po czym tak otrzymany produkt tj. biokompozyt z liofilizatami niezwłocznie umieszczono w szczelnym opakowaniu.Previously formed biocomposite granulate of regular shape and size of 5.0 mm was mixed and ground in an electric mill with lyophilisates of mesophilic bacterial strains Pseudomonas fluorescens (PCM 3107) and Pseudomonas fluorescens (KKP 1699) and Bacillus cereus (PCM 2019) in the amount of 0.005 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight of biocomposite, after which the product thus obtained, i.e. biocomposite with lyophilisates, was immediately placed in a tight package.

Biokompozytowy produkt w ilości 100 g równomiernie, w sposób manualny posypano na powierzchnię gleby ogrodniczej. Wielkość obszaru wynosiła 10 m², po czym obszar ten przekopano naBiocomposite product in the amount of 100 g was evenly sprinkled manually on the surface of garden soil. The area was 10 m ² , after which the area was dug up

PL 247144 BI głębokość ok. 20 cm, następnie podlano bieżącą wodą wodociągową. Przed posypaniem powierzchni gleby pobrano próbkę gleby do badania ogólnej liczebności mikroorganizmów, ogólnej liczebności bakterii, ogólnej liczebności grzybów, potencjału redoks. Próbki pobierano po 7 i 28 dniach od implementacji. Określano ogólną liczebność bakterii i grzybów z tą różnicą, że dla określenia ogólnej liczebności bakterii zastosowano dodatek nystatyny do podłoża agarowego PCA, natomiast do określenia ogólnej liczebności grzybów zastosowano dodatek tetracykliny. Stężenie wymienionych antybiotyków wynosiło 200 pl/200 ml upłynnionej pożywki agarowej PCA. Dla roztworów glebowych przygotowanych do oznaczania liczebności mikroorganizmów oznaczano potencjał redoks za pomocą pH-metru wyposażonego w elektrodę do pomiaru potencjału redoks.PL 247144 BI depth of approx. 20 cm, then watered with running tap water. Before sprinkling the soil surface, a soil sample was taken to test the total number of microorganisms, total number of bacteria, total number of fungi, and redox potential. Samples were taken 7 and 28 days after implementation. The total number of bacteria and fungi was determined with the difference that to determine the total number of bacteria, nystatin was added to the PCA agar medium, while to determine the total number of fungi, tetracycline was added. The concentration of the antibiotics mentioned was 200 pl/200 ml of liquefied PCA agar medium. For soil solutions prepared to determine the number of microorganisms, the redox potential was determined using a pH meter equipped with an electrode for measuring the redox potential.

Wyniki oznaczeń zawarto w Tabeli 3.The assay results are presented in Table 3.

Tabela 3Table 3

L.p. No. Mierzony parametr Measured parameter Przed Before Czas od implementacji Time since implementation implementacją implementation 7 dni 7 days 28 dni 28 days 1. 1. ¹¹ Ogólna liczebność i mikroorganizmów ^11. Total number of microorganisms 4,0 χ 10^h (jtk/ml) 4.0 χ 10 ^h (cfu/ml) 4,5χ 10⁶ (jtk/mi) 4.5χ 10 ⁶ (cfu/mi) 3,9 χ 10’ (jtk/ml) 3.9 χ 10’ (cfu/ml) 2. 2. _____ . ... Ogólna liczebność bakterii _____ . ... Total number of bacteria 2,1 χ 10⁶ (jtk/ml) 2.1 χ 10 ⁶ (cfu/ml) 2,8 χ 10^&(jtk/ml) 2.8 χ 10 ^& (cfu/ml) 3,0 χ 10’ (jtk/ml) 3.0 χ 10’ (cfu/ml) 3. 4. 3. 4. Ogólna liczebność grzybów Potencjał redoks Total number of fungi Redox potential 3,0 χ 10³ (jtk/ml) 276 mV 3.0 χ 10 ³ (cfu/ml) 276 mV 3,2 χ 10³(jtk/ml) 290 mV 3.2 χ 10 ³ (cfu/ml) 290 mV 5,5 χ 1O³(jtk/ml) 334 mV 5.5 χ 1O ³ (cfu/ml) 334 mV

Badania prowadzono w temperaturze otoczenia 15-26°C i wilgotności gleby > 27%.The studies were conducted at an ambient temperature of 15-26°C and soil humidity > 27%.

Korzystnymi skutkami zastosowania biokompozytu w połączeniu z liofilizatami do implementacji w glebie jest zwiększenie ogólnej liczebności mikroorganizmów (OLD) w glebie po 4 tygodniach o ponad 30%, ogólnej liczebności bakterii o ponad 20% i ogólnej liczebności grzybów o ponad 6%, a także zwiększenie potencjału redoks o około 15% w porównaniu do wartości sprzed wprowadzenia biokompozytu do gleby. Korzystny efekt wzrostu liczebności bakterii w glebie obserwuje się po 48 godzinach od wprowadzenia produktu do gleby, natomiast wzrost liczebności i grzybów w glebie oraz wzrostu potencjału redoks gleby zauważa się po 7 dniach od implementacji.The beneficial effects of using the biocomposite in combination with lyophilisates for implementation in soil are an increase in the total number of microorganisms (OLD) in the soil after 4 weeks by over 30%, the total number of bacteria by over 20% and the total number of fungi by over 6%, as well as an increase in the redox potential by about 15% compared to the value before introducing the biocomposite into the soil. The beneficial effect of the increase in the number of bacteria in the soil is observed after 48 hours from introducing the product into the soil, while the increase in the number and fungi in the soil and the increase in the redox potential of the soil are observed after 7 days from implementation.

Po 4 tygodniach od implementacji przy zachowaniu wilgotności od 25% do 90% zebrano glebę do głębokości 30 cm z obszaru 3 m² i przesiano przez sita o kolejnej wielkości oczek 10 mm, 5 mm i 2 mm. Po przesianiu nie stwierdzono na sicie śladów biokompozytu, tak więc nośnik ulega całkowitemu rozkładowi i niemożliwe jest jego odseparowanie z gleby po przesianiu podłoża na sicie o wielkości oczek > 2 mm.After 4 weeks from implementation, while maintaining humidity from 25% to 90%, soil was collected to a depth of 30 cm from an area of 3 ^m2 and sieved through sieves with subsequent mesh sizes of 10 mm, 5 mm and 2 mm. After sieving, no traces of biocomposite were found on the sieve, so the carrier is completely decomposed and it is impossible to separate it from the soil after sieving the substrate on a sieve with mesh size > 2 mm.

Literatura:Literature:

1. Shah, A. A., Hasan, F., Hameed, A., & Ahmed, S. (2007). Isolation and characterization of poły (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) degrading bacteria and purification of PHBV depolymerase from newly isolated Bacillus sp. AF3. International biodeterioration & biodegradation, 60(2), 109-115.1. Shah, A. A., Hasan, F., Hameed, A., & Ahmed, S. (2007). Isolation and characterization of poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) degrading bacteria and purification of PHBV depolymerase from newly isolated Bacillus sp. AF3. International biodeterioration & biodegradation, 60(2), 109-115.

2. Bajer, K., Richert, A., Bajer, D., & Korol, J. (2012). Biodegradation of plastified starch obtained by corotation twin-screw extrusion. Polymer Engineering & Science, 52(12), 2537-2542.2. Bajer, K., Richert, A., Bajer, D., & Korol, J. (2012). Biodegradation of plasticized starch obtained by corotation twin-screw extrusion. Polymer Engineering & Science, 52(12), 2537-2542.

3. Janczak, K., Dąbrowska, G. B., Raszkowska-Kaczor, A., Kaczor, D., Hrynkiewicz, K., & Richert, A. (2020). Biodegradation of the plastics PLA and PET in cultivated soil with the participation of microorganisms and plants. International Biodeterioration & Biodegradation, 155, 105087.3. Janczak, K., Dąbrowska, G. B., Raszkowska-Kaczor, A., Kaczor, D., Hrynkiewicz, K., & Richert, A. (2020). Biodegradation of the plastics PLA and PET in cultivated soil with the participation of microorganisms and plants. International Biodeterioration & Biodegradation, 155, 105087.

4. Martyniuk, S. (2012). Factors affecting the use of microbial biopesticides in plant protection. Czynniki wpływające na wykorzystanie biopestycydów mikrobiologicznych w ochronie roślin. Progress in Plant Protection, 52(4), 957-962.4. Martyniuk, S. (2012). Factors affecting the use of microbial biopesticides in plant protection. Progress in Plant Protection, 52(4), 957-962.

Claims

1. A biocomposite for improving the biological quality of soil, characterized in that it contains at least 36 parts by weight of potato or corn or wheat starch, from 15 to 25 parts by weight of glycerin, from 10 to 20 parts by weight of palm oil, from 10 to 14 parts by weight of urea, from 2 to 5 parts by weight of limestone flour, and a lyophilisate of mesophilic bacterial strains Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus in an amount of from 0.001 to 0.010 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight of granulated biocomposite.

2. A method of obtaining a biocomposite for improving the biological quality of soil, characterized in that the following are added to at least 36 parts by weight of potato or corn or wheat starch: from 15 to 25 parts by weight of glycerin, from 10 to 20 parts by weight of palm oil, from 10 to 14 parts by weight of urea, from 2 to 5 parts by weight of limestone flour, and then the mixture is extruded in a known manner at a temperature range of 50°C to 90°C, then granulated, and then the biocomposite in the form of granulate is mixed with lyophilisates of strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus in an amount of 0.001 to 0.010 parts by weight of lyophilisate per 100 parts by weight of the granulated biocomposite, and then the thus obtained the biocomposite with lyophilisates is immediately placed in a tight package.

3. A method for obtaining a biocomposite according to claim 1. The method of claim 1, characterized in that suspensions of each of the strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus are prepared in sterile physiological saline with a solution turbidity of 2.0 McF, which corresponds to a theoretical optical density of 550 nm of 0.5 and a count of about 600 χ 106 cfu/ml, which suspensions are applied under sterile conditions to the surface of a solidified full-value agar medium, which is spread evenly over the agar surface and incubated for 24-48 hours at a temperature of 23-29°C until the surface of the agar medium is covered by at least 50%, and after incubation the grown colonies of the strains of mesophilic bacteria Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus collected from the surface of the agar medium are freeze-dried in the form of a mixed culture for 4 hours up to 12 hours in a vacuum of 0.5 mbar and a temperature from -40 to -80°C, achieving bacterial survival of at least 2.0 χ 105 cfu per 1 mg of lyophilisate.

4. The use of a biocomposite for improving the biological quality of soil as defined in claim 1 consists in implementing in the soil the thus produced granulated biocomposite with lyophilisates of mesophilic bacterial strains Pseudomonas fluorescens and Bacillus cereus.