RS64126B1

RS64126B1 - Oporavljanje peskovitih zemljišta u teškim klimatskim uslovima

Info

Publication number: RS64126B1
Application number: RS20230267A
Authority: RS
Inventors: Jan Schulmann
Original assignee: Maneko Spol S R O
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2023-05-31
Also published as: EP3649215A1; CZ307633B6; WO2019012452A1; SMT202300111T1; FI3649215T3; IL271972B1; MA51141B1; CZ2017406A3; HUE061478T2; PL3649215T3; ES2941995T3; EP3649215B1; EP3649215A4; HRP20230269T1; SI3649215T1; MA51141A; IL271972A; DK3649215T3; IL271972B2; LT3649215T

Description

Opis

Oblast tehnike

[0001] Ovaj se pronalazak odnosi na oporavljanje peskovitih zemljišta u teškim klimatskim uslovima.

Oblast tehnike

[0002] Peskovita zemljišta, koja se sreću na Bliskom Istoku i u sličnim područjima, imaju nedovoljan sadržaj organske materije. Takva zemljišta, dakle, mogućnosti da na odgovarajući način zadrže vodu, ona nisu biološki aktivna i kultivisane biljke dakle ne koriste u dovoljnoj meri dodata veštačka đubriva. Život biljke je dakle obično kratak, vegetacija mora da se obnavlja, dugoročna održivost rasta je cilj koji je teško postići, što sprečava postepeno sekundarno poboljšanje kvaliteta zemljišta. Situacija je naravno pogoršana nepovoljnim vremenskim uslovima, t.j. visokim prosečnim temperaturama i manjkom kiše, što zahteva izuzetne troškove navodnjavanja. Ove činjenice se primenjuju na osnovne travnjake, tepih travnjake i sve druge tehnologije travnjaka kao i na sve druge tipove biljaka ili useva.

[0003] Tokom proizvodnje pulpe, drvo se prerađuje hidrolizom kiseline da bi se formirali otpadi na bazi pulpe i lignina u obliku lignosulfonata koji su rastvorljivi u vodi. Ovi lignosulfonati se koriste da bi se poboljšao kvalitet zemljišta za sadnju biljaka kao što je opisano na primer u CN 1445335 patentu ili ruskom patentu 2162875.

[0004] Patent CN 1445335 opisuje materijal dobijen kao otpad iz proizvodnje sulfatnog papira. Ovaj otpad koji sadrži lignosulfonat rastvorljiv u vodi je, prema ovom pronalasku dodatno neutralizovan i tretiran sa formaldehidom ili acetaldehidom i zatim je tretiran sa ureom i heksametilentetraminom ili sa boraksom na temperaturama od 50-160 °C. Ovaj materijal na bazi lignina se prska na pesak da bi ga stabilizovao i da bi smanjio isparavanje vode iz tla. Prskanje povećava sadržaj organske materije u pesku koji zatim mikrobno razgrađen poboljšava kvalitet zemljišta i rast biljke.

[0005] Poznat je i ruski patent 2162875 koji opisuje mulčiranje sa specijalnim supstratom debljine od 5 cm posle zasađivanja šumskog drveća. Ovaj specijalni supstrat je dobijen kroz jedinjenja kalcijuma neutralizovanjem hidrolizovanog lignina.

[0006] Međutim njegova upotreba u agrotehnologiji je takođe ograničena u smislu oporavljanja zemljišta jer je isprana iz zemljišta navodnjavanjem i kišom zbog njegove rastvorljivosti u vodi.

[0007] U Tvrdoj zemlji (Solid Earth Vol. 5, No 2,pp. 939-952, ISSN:1869-9529,16.9.2014 Melo Carvalho M.T.end col.) Melo Karvalho M.T. end.col. opisuju da biološki ćumur povećava vodu raspoloživu biljci u zemljištu peskovite ilovače pod aerobnim sistemom useva pirinča. Ovaj primenjeni biološki ćumur je bio nusproizvod spore pirolize pomoću na temperaturama oko 450 °C. Biološki ćumur je inkorporiran u gornjih 5 do 20 cm zemljišta.

[0008] Češki patent CZ 305666 opisuje formulaciju za potpomaganje rasta viših biljaka na osnovu primene biološkog ćumura u kombinaciji sa biomasom kultivisanih mikroorganizama i/ili mikoriza gljiva i/ili veštačkih đubriva i/ili hidrokoloida. Za dobijanje biološkog ćumura se koristi fitomasa, na primer drvo, slama, seno, otpadna fitomasa iz prehrambene industrije zagrejana u indukcionom grejnom reaktoru do temperature u opsegu od 300 do 600 °C tokom perioda od 2 do 5 sati ili pomoću magnetrona u kombinaciji sa optičkim staklima safirnog stakla da bi mikrotalasi pristupili fitomasi na temperaturi u opsegu od 800 do 1400 °C.

[0009] Pored toga, opisani otpadni materijali, se razlikuju u znatnoj meri u stvarnom sadržaju komponenata.

[0010] Masa drveta je kompleks lignoceluloze i hemiceluloze u kom lignin obezbeđuje zid ćelije od drveta i formira grubo trećinu te težine drveta. Lignin je drugo najčešće jedinjenje na Zemlji, formira oko 25% biljne biomase, i najveća količina lignina se nalazi u lignifikovanim zidovima ćelija biljke. Lignin ima hidrofobnu funkciju u drvenastim biljnim organizmima, povezuje međućelijska vlakna i tako jača molekule celuloze unutar zidova ćelije. Ligninu nedostaje regularna struktura; lignin je mešavina fizički i hemijski heterogenih supstanci, preciznije mešavina polifenolnih amorfnih supstanci visoke molekularne težine i njegova sinteza se odvija direktno u zidu ćelije, osnovna jedinca građe su fenilpropanoidi, posebno p-kumaril alkohol, koniferil alkohol i sinepil alkohol, kovalentno vezane na polisaharide. Drvna masa je obnovljivi izvor energije. Dugo se koristi u proizvodnji ćumura, koji se proizvodi zagrevanjem drveta bez dovoda vazduha na temperaturi od 450 do 550 °C. Gasifikacija i karbonizacija lignoceluloznog kompleksa se odvija uz formiranje ugljen monoksida i ugljen dioksida, metana, tečnosti i ćumura.

[0011] Tehnologija destilacije suvog drveta se donedavno naveliko koristila za proizvodnju na metanolu zasnovanom gorivu za avione. Zagrevanjem drveta bez dovoda vazduha na temperaturi od 270 do 300 °C, samo se depolimerizacija lignoceluloznog kompleksa postiže i prekidanje metalnoskih grupa da bi se formirao metanol, aceton i otpad. Ovaj otpad se sastoji od derivata fenilpropanoida koji su već oslobođeni alkoholnih grupa. Derivati se vezuju na delimično depolimerizovanu i karbonizovanu celulozu. Otpad obuhvata zaostali metil alkohol. Ovaj otpad, za koji ćemo u nastavku koristiti pojam depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi od do 300 °C, ima veoma finu granulometriju i nerastvorljiv je u vodi. U prošlosti, proizveden je u desetinama miliona tona. Predstavlja ekološki problem koji nije rešen do sada jer pokušaji da se poveća njegov grejni kapacitet (torefakcija) za proizvodnju gorivnog peleta nije do sada dao uspeha, naime u poređenju sa kalorijskom vrednošću i upotrebom ćumura.

Kratak opis pronalaska

[0012] Oporavljanje peskovitih zemljišta pod teškim klimatskim uslovima se zasniva na obogaćivanju sloja peskovitog zemljišta 10 do 30 cm dubine sa 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi od do 300 °C, u vezi sa težinom mešavine sa peskovitim zemljištem.

[0013] Preporučljivo, 5 do 25 tež% najmanje jedne supstance izabrane iz grupe koja se sastoji od komposta, organskog veštačkog đubriva, neorganskih veštačkih đubriva, minerala, bakterijskih kultura aerobnih mikroorganizama, bakterijske hranljive materije na osnovu ugljenih hidrata, celuloze i amilaza mogu biti dodati, u odnosu na težinu mešavine sa peskovitim zemljištem.

[0014] Dodavanje enzima (celulaza, amilaza) pomaže aerobnim bakterijama da razlože celulozne ostatke vezane u depolimerizovanom ostatku iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C u ugljene hidrate koje je lakše procesirati za bakterije. Bakterijske kulture su važne za formiranje supstanci humusa koje su zatim ključne za rast biljke i vlagu zemljišta.

[0015] Pogodno, depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C je zaoran uz pomoć uobičajene poljoprivredne mehanizacije u 10 do 30 cm debljine sloja peskovitog zemljišta, ili se peskovita površina zemljišta prekriva sa 10 do 30 cm debelim slojem mešavine peskovitog zemljišta sa 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C.

[0016] Preporučljivo, peskoviti sloj zemljišta 10 do 30 dubine je obogaćen premiksom koju čini depolimerizovan ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C i maksimalno 70 tež% najmanje jedne supstance izabrane iz grupe koja se sastoji od komposta, organskog đubriva, neorganskih đubriva, bakterijskih kultura, hranljivih materija ili enzima se dobija, u vezi sa težinom premiksa, koja se zaorava uobičajenom poljoprivrednom mehanizacijom u 10 do 30 cm debelom sloju peskovitog zemljišta u količini koja odgovara 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 ° C u mešavini sa peskovitim zemljištem.

[0017] Prema ovom pronalasku, premiks za oporavljanje peskovitog zemljišta je obezbeđen u skladu sa patentnim zahtevom 6.

[0018] Depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C ima veoma finu granulometriju i nerastvorljiv je u vodi i ima visok kapacitet sorpcije.

[0019] Taj depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi od najviše do 300 °C je podvrgnut saturaciji vode.

[0020] Prvo originalni materijal iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C je podvrgnut testu apsorpcije vode. Drugo, isti materijal je testiran osušen posle prve saturacije vode.

[0021] Standardni izvor vode je korišćen za testiranje, temperatura vode = 21,5-22,0 °C, i na laboratorijskoj temperaturi materijal je bio saturisan vodom u opsegu težine od materijal:voda 1:5 i 1:3,3 i zaptiven u PE boci.

[0022] Uzorci su zatim uzeti da se izmeri količina vode koja nije bila upijena. Posle približno 8 sati, u oba uzorka odnos zasićene vode je bio u opsegu od 2,7 do 2,8 ml/g materijala. Posle 30 sati, stabilizovana je na 3 ml/g (videti Sliku 1).

[0023] Zatim je osušeni materijal ponovo zasićen sa vodom u odnosu težine od 1:5 i 1:3. Tok saturacije vodom je bio sličan (videti Sliku 2).

[0024] Isparavanje vode je nadgledano na 25 °C i 40 °C.

[0025] Posle 30 sati, dva 7-g uzorka vode saturisanog materijala su uzeta u otvorene bočice. Primećen je gubitak težine od 8 tež% (76 mg vode po 1 g sorbensnog materijala) na 25 °C i 11 tež% (110 mg vode po 1 g sorbensnog materijala) na 40 °C (videti Sliku 3). Posle 50 sati, više nije bilo isparavanja.

[0026] Ključne komponente gore opisanog depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C su nerastvorljive u vodi i njihovo dejstvo kada je ugrađeno u zemljište je dakle trajno. Oni mogu da apsorbuju vodu i do tri puta svoje težine. Gubitak vode isparavanjem na 40 °C iz vode zasićene depolimerizovanim ostatkom iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C je zanemarljiv.

[0027] Ovo je posebno važno za oporavljanje peskovitih zemljišta pri teškim klimatskim uslovima. Peskovita zemljišta koja se sreću na Bliskom Istoku i sličnim područjima ne sadrže dovoljnu količinu organske materije, dakle ne zadržavaju vodu adekvatno, nisu biološki aktivna, i kultivisane biljke ne koriste dodata veštačka đubriva propisno. Po pravilu, život biljke je kratak, useve je neophodno presađivati, njihova održivost se čini da je cilj koji je teško postići i omogućava postepeno sekundarno poboljšanje količine zemljišta teškim. Prirodno, situacija se pogoršava usled nepoželjnih klimatskih uslova, t.j. visokim prosečnim temperaturama i nedostatkom kiše, što zahteva ekstremne troškove navodnjavanja. Ove činjenice se primenjuju na osnovne travnjake, tepih travnjake i sve druge tehnologije travnjaka kao i na sve druge tipove biljaka ili useva.

[0028] Depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C je hidrofobna organska masa koja omogućava da se zadrži relativna vlažnost u toj mešavini i u principu da se smanji potrošnja vode kada je neophodno navodnjavanje. Ostaci metil alkohola i derivata fenilpropanoida bez alkohola spojeni na delimično depolimerizovanu i karbonizovanu celulozu su lako dostupne hranljive materije za bakterije koje žive na sistemu korena biljke, pospešujući njihovu proliferaciju i postepeno povećavajući sadržaj humne kiseline Humne kiseline su osnovni nosač hranljivih sastojaka iz zemljišta na biljku koji u kvalitativno višim tipovima zemljišta jesu aktivan sastojak humusa, i postupak opisan može dakle da se posmatra kao stimulisanje rasta biljke. Ostaci metil alkohola i derivati fenilpropanoida spojeni na delimično depolimerizovanu i karbonizovanu celulozu takođe pomažu biljkama da bolje pruže otpor negativnim dejstvima slanih zemljišta i tolerišu zaostali sadržaj soli u sistemima navodnjavanja zasnosanih na desalinizovanoj morskoj vodi.

[0029] Mešavina depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C sa peskovitim zemljištem može da se pripremi i primeni na neophodnu debljinu sloja (obično do 30 cm) na izabranom području ili depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C može da se ore u peskovitom zemljištu direktno na kultivisanoj površini uobičajenom poljoprivrednom mehanizacijom. Neosporno je da je pogodne organske supstrate, kompost ili organska đubriva moguće dodati u tu mešavinu i ulazne parametre je moguće podesiti dodavanjem industrijskih veštačkih đubriva i minerala, ili bakterijskih kultura, bakterijskih nutricijenata i enzima, zavisno od slučaja, bilo u premikse ili u područje koje je kultivacijom oporavljeno.

[0030] Na ovom sloju peskovitog zemljišta i depolimerizovanom ostatku iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C i opciono drugim supstancama iz ovog pronalaska, uzgajani usevi počevši od trave mogu bolje da koriste hranljive sastojke koji su im na raspolaganju i potroše znatno manje vode iz navodnjavanja u isto vreme. Količina vode neophodne za navodnjavanje je smanjena za do 20%. Biljke imaju višegodišnji životni vek, što postepeno dovodi do višeg sadržaja organske materije u zemljištu i kvalitativnog poboljšanja u strukturi kultivisane zemlje.

Primeri

[0031]

1. Područje od 10 m2 peskovitog zemljšta je prekriveno sa 10 cm debelim slojem mešavine od 30 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C sa 70 tež% istog peskovitog zemljišta, i prekriveno tepihom u vidu travnjaka. Na susednom području peskovitog zemljišta od 10 m2, isti travnati tepih je postavljen kao kontrolni eksperiment. Za obe površine su simulirani klimatski uslovi koji odgovaraju Bliskom Istoku. Obe podloge su identično posute veštačkim đubrivom. Kontrolni travnati tepih je postepeno venuo, pri čemu je trava porasla na mešavini održavala neophodne karakteristike kada je potrošnja vode iz navodnjavanja bila 17% niža.

2. Površina od 10 m2 peskovitog zemljšta je prekriveno sa 10 cm debelim slojem mešavine od 30 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C sa 68 tež% istog peskovitog zemljišta obogaćenog bakterijskom kulturom aerobnih mikroorganizama, kultivisanih iz stočne emulzije, i suplementirano sa 2 tež% bakterijskog nutricijenta - otpada iz suve pulpe iz proizvodnje šećerne repe. Površina je pokrivena travnatim tepihom. Na susednoj površini peskovitog zemljišta od 10 m2, isti travnati tepih je postavljen kao kontrolni eksperiment. Za obe površine su simulirani klimatski uslovi koji odgovaraju Bliskom Istoku. Obe podloge su identično posute veštačkim đubrivom. Kontrolni travnati tepih je postepeno venuo, pri čemu je trava porasla na mešavini održavala neophodne karakteristike kada je potrošnja vode iz navodnjavanja bila 20% niža.

3. Područje od 10 m2 peskovitog zemljšta je prekriveno sa 20 cm debelim slojem mešavine od 20 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C sa 20 tež% komposta i 60 tež% istog peskovitog zemljišta, i područje susednih 10 m2 peskovitog zemljišta je korišćeno kao kontrolni eksperiment. Obe površine su zasejane sa matičnjakom Melissa officinalis, koji generalno zahteva sunčano mesto. I za obe površine, ponovo su simulirani isti klimatski uslovi prisutni na području Bliskog Istoka. Obe podloge su identično posute veštačkim đubrivom. Na kontrolnoj podlozi, Melissa nije preživela godišnji ciklus i kvalitet useva je bio nizak, pri čemu je kod mešavina sa peskovitim zemljištem, tretiranih prema ovom pronalasku, uspelo da se zaokruži godišnji ciklus bez problema kada je potrošnja vode iz navodnjavanja bila 15% niža.

4. Površina od 10 m2 peskovitog zemljšta je prekrivenao sa 30 cm debelim slojem mešavine od 20 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C sa 20 tež% organskog veštačkog đubriva i 60 tež% istog peskovitog zemljišta, i površina susednih 10 m2 peskovitog zemljišta je korišćena kao kontrolni eksperiment. Obe površine su zasejane pšenicom. Za obe površine, ponovo su simulirani klimatski uslovi prisutni na području Bliskog Istoka. Kontrolno ležiše je adekvatno pođubreno veštačkim đubrivom sa industrijskim veštačkim đubrivom. Prinos na mešavini sa peskovitim zemljištem je bio 19% viši nego na kontrolnoj podlozi kada je potrošnja vode iz navodnjavanja bila 15% niža.

5. Na površini od 10 m2 peskovitog zemljišta, 1920 kg premiksa koja sadrži 50 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C i 50 tež% organskog veštačkog đubriva sa 1,5 tež% azota je uzorana u sloju dubine 30 cm. Susednih 10 m2 površine peskovitog zemljišta je korišćeno kao kontrolni eksperiment. Obe površine su zasejane pšenicom i isti klimatski uslovi su ponovo simulirani. Kontrolno ležiše je adekvatno pođubreno veštačkim đubrivom sa industrijskim veštačkim đubrivom. Prinos na mešavini sa peskovitim zemljištem je bio 25% viši nego na kontrolnoj podlozi kada je potrošnja vode iz navodnjavanja bila 15% niža.

Industrijska upotreba

[0032] Ovaj pronalazak je primenljiv za poljoprivrednu obradu peskovitih zemljišta.

Claims

Patentni zahtevi

1. Oporavljanje peskovitih zemljišta u teškim klimatskim uslovima naznačeno time što je sloj peskovitog zemljišta dubok 10 do 30 cm obogaćen sa 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C, u vezi sa težinom mešavine sa peskovitim zemljištem.

2. Oporavljanje prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je taj sloj mešavine peskovitog zemljišta sa depolimerizovanim ostatkom iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C još obogaćen sa 5 do 25 tež% barem jednom supstancom izabranom iz grupe koja se sastoji od komposta, organskog veštačkog đubriva, neorganskih veštačkih đubriva, minerala, bakterijskih kultura aerobrnih mikroorganizama, bakterijskih hranljivih sastojaka na bazi ugljenih hidrata, celulaze i amilaze, u vezi sa težinom mešavine sa peskovitim zemljištem.

3. Oporavljanje prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C zaoran u 10 do 30 cm sloja peskovitog zemljišta uobičajenom poljoprivrednom mehanizacijom.

4. Oporavljanje prema patentnom zahtevu 1, naznačeno time što je ta površina peskovitog zemljišta prekrivena sa 10 do 30 cm sloja mešavine peskovitog zemljišta sa 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C, u vezi sa težinom mešavine sa peskovitim zemljištem.

5. Oporavljanje prema patentnim zahtevima 1 i 3, naznačeno time što je taj peskoviti sloj zemljišta dubine od 10 do 30 cm obogaćen premiksom od depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C i maksimalno 70 tež% najmanje jedne supstance izabrane iz grupe koja se sastoji od komposta, organskog đubriva, neorganskih đubriva, bakterijskih kultura, hranljivih materija ili enzima se dobija, u vezi sa težinom mešavine prethodno sastavljene, koja se zaorava u 10 do 30 cm debelom sloju peskovitog zemljišta u količini koja odgovara 10 do 40 tež% uobičajenom poljoprivrednom mehanizacijom depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 ° C u mešavini sa peskovitim zemljištem.

6. Premiks za oporavljanje peskovitih zemljišta prema patentnom zahtevu 1, naznačen time što obuhvata depolimerizovani ostatak iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 °C i maksimalno 70 tež% najmanje jedne supstance izabrane iz grupe koja se sastoji od komposta, organskog đubriva, neorganskih đubriva, bakterijskih kultura, hranljivih materija ili enzima, se odnosi na težinu premiksa i ovaj premiks je umešan u 10 do 30 cm sloja peskovitog zemljišta u količini koja obogaćuje ovaj peskoviti sloj sa 10 do 40 tež% depolimerizovanog ostatka iz suve destilacije drveta na temperaturi do 300 ° C.

1