PL248722B1

PL248722B1 - Sposób wytwarzania podłoża pęczniejącego na bazie odnawialnych surowców lignocelulozowych

Info

Publication number: PL248722B1
Application number: PL442291A
Authority: PL
Inventors: Radosław Mirski; Dorota Dziurka; Jakub Kawalerczyk
Original assignee: Univ Przyrodniczy W Poznaniu
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2026-01-26
Also published as: PL442291A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania doniczek pęczniejących na bazie odnawialnych surowców lignocelulozowych z mieszaniny torfu, wytłoków buraczanych oraz włókien drzewnych, w jakim miesza się ze sobą: torf: o wilgotności 18% - 25%, w ilości od 30% do 70% udziału masowego, najkorzystniej w ilości 50%, wytłoki buraczane: o wilgotności przemysłowej 65% - 80%, w ilości od 0% do 40%, najkorzystniej w ilości 20%, włókno drzewne technologiczne: o wilgotności 5% - 10%, w ilości od 10% do 70% najkorzystniej w ilości 30%. Mieszanie kontynuuje się do uzyskania wilgotności mieszaniny wynoszącej od 30% do 40%, optymalnie 34% — 38%, po czym tak przygotowaną mieszaninę zagęszcza się w matrycy od gęstości 750 kg/m<sup>3</sup> do gęstości 1000 kg/m<sup>3</sup> i wywiera nacisk pomiędzy między 1,8 MPa, a 3,5 MPa, a przyjęty czas formowania wynosi od 30 s do 3 min, a po uformowaniu doniczki poddaje się suszeniu do wilgotności około 10% - 15%.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania podłoża pęczniejącego na bazie odnawialnych surowców lignocelulozowych.

Tworzywa sztuczne, choć tanie i łatwe w produkcji cechuje znaczny koszt środowiskowy, zwłaszcza, gdy ich pozostałości dostają się do gruntu i z niego do wód powierzchniowych, stanowiąc zagrożenie dla organizmów żywych. W rolnictwie i uprawie roślin alternatywą dla tworzyw wykorzystywanych w produkcji, w szczególności jako donice produkcyjne alternatywą jest papier oraz materiały naturalne, jakie mogą utrzymać kształt doniczki do momentu umieszczenia rośliny w gruncie właściwym. Dodatkowo wykorzystanie odpowiednich materiałów pozwala na jednoczesne dostarczenie roślinie nawozu pochodzącego z rozkładającego się pojemnika.

Doniczki torfowe pęczniejące są produktem, po którego coraz częściej sięgają nie tylko osoby hodujące rośliny ozdobne czy spożywcze w przydomowym ogrodzie, ale także wyspecjalizowani producenci tego typu sadzonek. Zainteresowanie tym produktem wykazują również hodowcy sadzonek drzewek. Zaletą takich doniczek jest fakt, że w początkowym etapie wzrostu rośliny umożliwiają one w łatwy sposób rozwój systemu korzeniowego magazynując wodę, z której może korzystać roślina. Nie są ponadto uciążliwe po wzroście rośliny. Po okresie bezpośredniej przydatności ulegają bowiem biodegradacji i przyczyniają się tym samym do wzbogacenia podłoża w materię organiczną. Najczęściej tego typu doniczki wykonane są z torfu. Jakość torfu zależy od jego pochodzenia, zatem te najlepsze pozyskiwane są ze starannie wyselekcjonowanych torfowisk. Niestety pozyskanie torfu związane jest z negatywnymi skutkami dla środowiska. Obecnie dla zastosowania torfu nie ma alternatywnych rozwiązań zapewniających odpowiedni standard jakości. Jednakże nawet pewna substytucja torfu innymi materiałami powinna przyczynić się do poprawy sytuacji środowiskowej.

Opis KR20110137710 A ujawnia jednorazowe podłoże nasienne i doniczkę zawierającą torf i ekstrakt torfowy jako składnik aktywny oraz sposób wytwarzania podłoża i doniczki. Metoda produkcji jednorazowego podłoża nasiennego i doniczki zawierającej torf i ekstrakt torfowy obejmuje następujące etapy: przygotowanie 50-80% wag. torfu, 10-30% wag. ekstraktu torfowego, 10-20% wag. gliny i 5- 15% wag. włókien papierowych; oraz formowanie przygotowanych składników w ramie do formowania. Stosunek torfu do innych składników wynosi 7-1:1-7.

Z kolei opis wzoru użytkowego DE202006010730 (U1) ujawnia kratkę nośną dla roślin, jaka wykonana jest z torfu lub włókien roślinnych.

Urządzenie do formowania donic torfowych ujawniono we wzorze użytkowym UA6189 U, i obejmuje płytę stempli, jaka jest ułożona jako płyta górna z otworami, w której za pomocą paneli pośrednich i mocujących mocowane są na sztywno stemple ułożone jako kielich z otworami na całej powierzchni. W stemplach umieszcza się wkładki siatkowe, których zewnętrzne powierzchnie odpowiadają wewnętrznej powierzchni stempla, a płyta matryc jest wykonana jako dolna płyta z otworami w których matryce są ułożone i sztywno zamocowane w postaci perforowanych miseczek o zewnętrznej powierzchni odpowiadającej wewnętrznej powierzchni wyrobu.

Znane jest także podłoże według PL. 245520 ujawniające podłoże sypkim o określonym uziarnieniu oraz gęstości, jakiego składniki po zmieszaniu kompostuje się. Składniki z uwagi na zastosowaną wielkość frakcji tworzą bardzo ściśle określoną strukturę sprowadzając uzyskany produkt do sypkiego kompostu dodawanego do ziemi uprawowej. Ideą tego rozwiązania jest dostarczenie podłoża w dużych ilościach, sypkiego do rozprowadzenia po całej powierzchni uprawnej.

W uprawie stosuje się także krążki torfowe, w jakich umieszcza się sadzonkę lub nasiona. Podłoże takie, bogate w substancje odżywcze długo utrzymuje wilgoć, ograniczając odparowanie wody. Znane wyroby z torfu cechują dobre parametry hodowlane, lecz ich zdolność do utrzymywania wilgoci sprawia, że pomimo nieporównywalnie większej zawartości powietrza niż w ziemi ogrodniczej, dochodzi często do gnicia i zamierania korzeni w skutek nadmiernego podlewania. Problem ten jest szczególnie widoczny w uprawach amatorskich.

O ile zastosowanie do podłoża dodatków odpadowych z roślin w postaci kory, czy zrębków jest znane, nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie, wytłoków z buraków ćwikłowych, w połączeniu z włóknami drzewnymi pozwala na zmniejszenie ilości stosowanych nawozów i wodochłonność uprawy, poprawiając efektywność uprawy, a także zwiększa trwałość donic produkcyjnych. Dodatkowo dzięki zastosowaniu wytłoków buraczanych możliwe było lepsze napowietrzenie podłoża i zwiększenie odporności korzeni na gnicie.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania podłoża pęczniejącego na bazie odnawialnych surowców lignocelulozowych z mieszaniny torfu, wytłoków buraczanych oraz włókien drzewnych.

PL 248722 Β1

Podłoże wytwarza się w ten sposób, że miesza się ze sobą:

- torf: o wilgotności 18% - 25%, w ilości 30% do 70% udziały masowego, najkorzystniej w ilości 50%,

- wytłoki buraczane z buraków ćwikłowych: o wilgotności przemysłowej 65% - 80%, w ilości 10 do 40%, najkorzystniej w ilości 20%,

- włókno drzewne technologiczne: o wilgotności 5% - 10%, w ilości od 10 do 70%, najkorzystniej w ilości 30%.

Mieszanie kontynuuje się do uzyskania wilgotności mieszaniny wynoszącej od 30% - 40%, optymalnie 34% - 38%, przy niższej wilgotności niż 30% do układu dodaje się wodę.

Po czym tak przygotowaną mieszaninę zagęszcza się w matrycy do gęstości 750 kg/m³ do gęstości 1000 kg/m³, przy czym najkorzystniejsza gęstośćjest w zakresie 850 kg/m³ - 900 kg/m³ i wywiera nacisk pomiędzy między 1,8 MPa a 3,5 MPa, formując krążki o średnicy nie mniejszej niż 15 mm. Przyłożone obciążenie z jednej strony zapewnia założoną kompresję wsadu, a z drugiej zachowanie kształtu po zdjęciu obciążenia. Przyjęty czas formowania wynosi od 30 s do 3 min. Przy czym podczas formowania w powierzchni krążków form uje się co najmniej jedno zagłębienie lub otwór na sadzonkę/nasiona.

Po uformowaniu podłoże umieszcza się korzystnie w woreczkach z włókniny biodegradowalnej.

Po uformowaniu podłoże poddaje się suszeniu do wilgotności około 10% - 15%. Suszenie prowadzi się w komorach suszarniczych w temperaturze 80°C - 100°C lub na wolnym powietrzu. Tak przygotowane podłoże może jest przeznaczone do sprzedaży.

Sposób według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania.

Przykład wykonania I

Z surowców wsadowych tj. torfu, włókien drzewnych i wytłoków buraczanych wytłoczono podłoże pęczniejące o kształcie krążków. Udziały poszczególnych składników przedstawiono w tab. 1. Z tak przygotowanych mieszanin uformowano podłoże pęczniejące o średnicy 30 mm i gęstości 900 kg/m³.

Tab. 1. Skład przygotowanych mieszanin do wytłaczania podłoża pęczniejącego

Wariant	Składowe (części masowe)
Torf	Wytłok buraczany	Włókna drzewne
WB A	65	5	30
WB_B	60	10	30
WB_C	55	15	30
WB D	50	20	30
WB.E	45	25	30

Wytworzone podłoże poddano ocenie podstawowych wielkości fizycznych.

• pH i gęstość podłoża na bazie torfu, włókien drzewnych oraz wytłoków buraczanych

W celu oznaczenia pH surowców pobrano 3 ± 0,01 g każdego z surowców. Naważkę torfu, włókien oraz wytłoków gotowano przez w 100 ml wody destylowanej przez 30 min. Następnie po przesączeniu określono pH wodnych ekstraktów przy pomocy pH-metru Teso 206. Z badań wynika (tab. 2), iż dodatek wytłoków buraczanych nie miał znaczącego wpływu na gęstość wytworzonych doniczek. Ponadto wraz ze zwiększającym się udziałem wytłoku pH nieznacznie rosło. Zaobserwowane różnice można jednak uznać za niewielkie gdyż różnica pomiędzy maksymalną, a minimalną wartością średnią wynosiła 0,23.

Tab. 2. Wartości pH i gęstości wytworzonych doniczek

Właściwość	Wariant
WB_A	WB_B	WB_C	WB_D	WB_E
pH	6,49 ± 0,03	6,56 ± 0,05	6,68 ± 0,08	6,71 ±0,04	6,72 ± 0,05
Gęstość (kg/m³)	889,3 ±3,2	891,7 ±2,8	889,7 ± 3.5	894,8 ± 4,3	893,5 ±4,8

PL 248722 Β1 • Higroskopijność

Higroskopijność zbadano poprzez umieszczenie podłoża w szczelnie zamkniętych kontenerach nad przesyconym roztworem fosforanu (V) amonu. Wykorzystanie soli zapewniało warunki wilgotności powietrza na poziomie 90-95%. Procentową zmianę masy określono po 2 i 24 godzinach.

Wytłoki buraczane nie miały znaczącego wpływu na higroskopijność podłoża badaną po 2 h.

WB_A

Czas (h)

Ryc. 1. Zmiany masy doniczek pęczniejących • Próba rozsady żyta ozimego w podłożu zawierającym 70% torfu oraz 30% włókien drzewnych.

Na podstawie poniższej fotografii (tab. 3) można zauważyć, iż żyto rozwija się dynamiczniej w eksperymentalnej podłożu z dodatkiem włókna drzewnego niż w komercyjnej doniczce pęczniejącej na bazie torfu.

Tab. 3. Poglądowe zdjęcia rozwoju siewek żyta

Doniczka komercyjna podłoże drzewne torf+włókno

PL 248722 Β1

Przykład wykonania II

Z mieszaniny włókien drzewnych i torfu przygotowane podłoże pęczniejące poprzez wytłoczenie mieszaniny o wilgotności około 30% w ręcznej prasce pod ciśnieniem około 2,5 MPa, przez czas niezbędny do związana mieszaniny w trwałą doniczkę. Wytworzono podłoże o gęstości 900 kg/m³. Skład mieszaniny podano w tab. 4.

Tab. 4. Skład przygotowanych mieszanin do wytłaczania podłoża pęczniejącego

Wariant	Składowe (części masowe)
Torf	Włókna drzewne
WT_A	90	10
WT_B	80	20
WT_C	70	30
WT_D	60	40
WT_E	50	50

Przygotowane podłoże poddano ocenie podstawowych właściwości fizycznych.

• pH i gęstość podłoża na bazie włókien drzewnych oraz torfu pH oznaczono z wykorzystaniem metody przygotowywania ekstraktu wodnego zastosowanej w przypadku surowców przeznaczonych do wytwarzania podłoża. Gęstość określono jako iloraz masy podłoża oraz jego objętości.

Z badań wynika, że zwiększenie udziału torfu powyżej 30% powoduje nieznaczne obniżenie pH wytworzonej podłoża pęczniejącego. Ponadto wytworzone podłoże charakteryzowało się nieco niższą gęstością od wartości założonej (900 kg/m³).

Właściwość	Wariant
WT_A	WT_B	WT_C	WT_D	WT.E
pH	6,53 ± 0,05	6,54 ± 0,04	6,47 ± 0,12	6,15 ± 0,05	6,13 ± 0,01
Gęstość	867,3	871,2	889 ±	824 ±	876 ±
(kg/m³)	± 1,7	±3,8	7,3	5,6	9,3

• Higroskopijność

Higroskopijność podłoża rosła wraz ze wzrostem udziału włókien drzewnych. Największy przyrost masy zaobserwowano w wariantach zakładających udział włókien większy niż 30%.

PL 248722 Β1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania podłoża pęczniejącego na bazie odnawialnych surowców lignocelulozowych z mieszaniny torfu, wytłoków buraczanych oraz włókien drzewnych, w jakim miesza się ze sobą:

- torf: o wilgotności 18% - 25%, w ilości 30% do 70% udziały masowego, najkorzystniej w ilości 50%,

- włókno drzewne technologiczne: o wilgotności 5% - 10%, w ilości od 10 do 70%, najkorzystniej w ilości 30%, znamienne tym, że do mieszaniny surowcowej dodaje się wytłoki buraczane: o wilgotności przemysłowej 65% - 80%, w ilości do 40%, najkorzystniej w ilości 20%, mieszanie kontynuuje się do uzyskania wilgotności mieszaniny wynoszącej od 30%- 40%, optymalnie 34% - 38%, po czym tak przygotowaną mieszaninę zagęszcza się w matrycy od gęstości 750 kg/m³ do gęstości 1000 kg/m³, i wywiera nacisk pomiędzy między 1,8 MPa a 3,5 MPa, formując krążki o średnicy nie mniejszej niż 15 mm, a przyjęty czas formowania wynosi od 30 s do 3 min, a po uformowaniu krążki poddaje sie suszeniu do wilgotności około 10%-15%.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gęstość wynosi w zakresie 850 kg/m³ 900 kg/m³.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2 znamienny tym, że suszenie prowadzi się w komorach suszarniczych w temperaturze 80°C - 100°C lub na wolnym powietrzu.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że podczas formowania w powierzchni krążków form uje się co najmniej jedno zagłębienie lub otwór na sadzonkę/nasiona.