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La présente invention a pour objet le conditionnement des sols.
Parmi les caractéristiques importantes de tous les sols, il y a : 1) la texture du sol ou les proportions relatives de chaque grain des particules et 2) la structure ou la forme physique des particules du solo La structure du sol est très importante et l'on considère qu'il est souhaitable et avantageux d'avoir une structure granulaire, dont la grosseur des agrégats varie généralement d'une très petite dimension à environ 1/2" de diamètre. Les sols qui don- nent le meilleur rendement, sont ceux qui possèdent une structu- re granulaire et une porosité suffisante pour que 1 air, l'eau et les racines des plantes puissent pénétrer dans le sols tout en retenant suffisamment d'eau entre les pluies, de façon à assurer la croissance des plantes.
Toutefois, il peut être dif- ficile de maintenir le sol dans les conditions voulues aux pointa
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de vue granulation, porosité et rétention de l'humidité, car, dans certain cas, un mauvais labourage détruira la forme granu laire et provoquera une agglomération du sol en très grosses masses, qui ont tendance à s'entasser lorsqu'elles sont mouil- lées. Cette formation en masse du sol ne peut être évitée que par un travail soigneux pouvant s'étendre sur plusieurs années.
Depuis quelque temps, on a entrepris d'importantes recher- ches sur le conditionnement du sol, en essayant d'obtenir des agents ou des compositions de conditionnement, qui, mélangés au sol, stabilisent ce dernier sous forme de minuscules agrégats, le rendent poreux et lui permettent de retenir l'humidité sans s'entasser ni former de grosses masses qu'il est impossible de travailler. On a proposé d'utiliser, comme agents de condition- nement du sol, un certain nombre de produits de types différente Un des aspects difficiles du problème de stabilisation du sol réside dans le fait que les composants du sol varient considéra% blement suivant l'endroit. Habituellement, les trois composants principaux sont l'argile, le limon et le sable. Toutefois, l'un ou l'autre de ces composants peut être en proportion prédominan- te.
Jusqu'à présent, on n'a pas considéré que la spécificité des agents de conditionnement du sol dépendait du type de sol à traiter, comme par exemple le fait de savoir s'il était sur- tout sablonneux ou s'il se composait en grande partie de fines particules, comme par exemple l'argile ou le limon. Abordant à nouveau le problème, on a trouvé que cette spécificité existe réellement et que les agents, dont on dispose pour conditionner et stabiliser le sol, ont tendance à stabiliser de fines parti- cules du sol sous forme de petits agrégats pouvant être travail- lés, de préférence en particules de sable à gros grains, pour lesquelles l'effet stabilisant est d'habitude considérablement inférieur.
En conséquence, lorsqu'on applique les agents de con- ditionnement au sol comprenant de l'argile, du limon et du
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sable, la stabilisation du sol est, dans son ensemble, inférieu- re à celle obtenue lorsque l'agent de conditionnement a une nette tendance à agréger les particules de sable à gros grains.
Un premier objet de la présente invention consiste à prépa rer des agents de conditionnement du sol, qui, appliqués à un sol comprenant un mélange d'argile, de limon et de sable, ren- dent ce dernier poreux, lui permettent de retenir l'humidité et réalisent l'agrégation des particules de types différents en petites "miettes", en vue de conditionner et de stabiliser le sol dans son ensemble.
La présente invention a également pour objet la préparation d'agents de conditionnement du sol ayant un effet stabilisateur . spécifique sur les particules de sable à gros grains. D'une ma- nière prépondérante, ils sont utilisés pour les sols sablonneux.
Ces objets ainsi que d'autres, sont réalisés par la présen- te invention, basée sur le fait que l'on a découvert que les dextranes ne sont pas uniquement des agents efficaces de condi- tionnement du sol, mais qu'il existe une relation bien définie entre le poids moléculaire du dextrane et son efficacité en tant qu'agent de stabilisation et de conditionnement du sol d'une part, et la grosseur initiale des particules du sol d'autre part.
Les dextranes sont des polysaccharides ramifiés, constitués de groupes anhydroglycopycanosidiques réunis par des liaisons structurelles moléculaires répétées, comme par exemple les liai- sons alpha-1,6 et les liaisons non-alpha-1,6, 50% au moins des liaisons étant, manifestement, du type alpha-1,6.
Les dextranes à poids moléculaire variable et sensibles à l'eau, sont bien connus de l'homme de métier.
Comme on l'a stipulé ci-dessus, on a, à présent, découvert que l'efficacité des dextranes pour stabiliser les particules du sol sous forme de minuscules agrégats, est en fonction directe du poids moléculaire du dextrane, suivant la grosseur des parti-
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cules constituant le sol.
Par exemple, on a constaté que les dextranes hydratables (ce terme comprend la signification "hydrosoluble"), ayant un poids moléculaire élevé, égal ou à peu près égal à celui du dextrane "naturel", obtenu par microbiologie et pratiquement non hydrolysé, exerçaient spécifiquement et sélectivement une action efficace pour stabiliser, sous forme de petits agrégats ou "miettes", les fines particules, dont se composent l'argile et le limon, bien que les dextranes à poids moléculaire infé- rieur, par exemple ceux qui ont un poids moléculaire ou un poid, moléculaire moyen de l'ordre de 5.000 à environ 50.000, soient spécifiquement et sélectivement efficaces pour stabiliser, en petits agrégats, les grosses particules ou gros grains, dont se compose le sable.
On peut, dès lors, choisir le dextrane qu'il faut utiliser pour stabiliser le plus efficacement un sol donné, en se basant sur les composants du sol et suivant que ce dernier contient, en prédominance, de l'argile et/ou du limon ou du sable.
Un avantage important de la présente invention et de cette nouvelle considération du problème du conditionnement du sol, consiste en ce que l'on peut stabiliser, dans son ensemble et d'une manière satisfaisante, le sol comprenant de l'argile, du limon et du sable, en le traitant avec des mélanges de dextranes à bas poids moléculaire et à poids moléculaire élevé, en quanti- tés préalablement déterminées.
Le composant du mélange, à savoir le dextrane hydrosoluble ou hydratable à poids moléculaire élevé, peut être obtenu par un procédé microbiologique, par exemple en inoculant un milieu nutritif contenant de la sucrose, en particulier des composés azotés et certains sels inorganiques, avec des bactéries appro- priées, comme par exemple celles des types Leuconostoc mésenté- roides et L. dextranicum, par exemple les catégories identifiées
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(Classification du Northern Regional Research Laboratory") comme Leuconostoc Mésentériodes B-512 B-1190 et B-1208 ainsi que le Leuconestoc dextranicum B-1146. On incube la culture à la température la plus favorable pour la croissance du micro- organisme particulier.
Dans un. procédé de préparation de dextrane à poids molécu- laire élevée on prépare tout d'abord un milieu nutritif aqueux pouvant avoir la composition suivante en poids
EMI5.1
<tb> Sucrose <SEP> 5-10
<tb>
<tb> Liqueur <SEP> de <SEP> macération <SEP> de <SEP> grains <SEP> 2
<tb>
<tb> Phosphate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> monobasique <SEP> 0,5
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> manganeux <SEP> 0,002
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,50
<tb>
<tb> Eau <SEP> reste
<tb>
On règle ce milieu à un pH compris entre environ 6,5 et 7,5, de préférence 7,2. Ensuite, on le stérilise.
On refroidit le produit à la température ambiante et on l'inocule avec une culture de bactéries formatrices d.e dextranepar exemple les Leuconostoc mésentéroides B-512 (NRRL), puis, on l'incube à 20-30 C (température optimum : 25 c jusqu'à ce que l'on attei ne un rendement maximum en dextrane. Habituellement, pour ce procédé,une période comprise entre 12 et 48 heures est suffi- sante.
Lors de la fermentation, le produit de fermentation est un liquide trouve et épais, contenant environ 80-85% d'eau et un dextrane dit "naturel" B-512 à poids moléculaire élevé, des bac- téries, un enzyme ainsi que des produits azotés et autres pro- duits inorganiques. Le dextrane "naturel" a un poids moléculaire très élevé, estimé à plusieurs millions. Les "impuretés" présen- tes, avec le dextrane, dans le produit de fermentation brut, possèdent des propriétés nutritives pour le sol et les plantes.
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Le produit de fermentation peut être appliqué au sol et il est particulièrement utile lorsque le sol exige ou doit être améliq- ré par des additions fertiles de produits nutritifs dans le pro duit de fermentation. Le dextrane "naturel" contenu dans le pro- duit de fermentation exercera un effet stabilisateur profitable sur les fines particules d'argile ou de limon présentes dans le sol, mais il possède un effet d'agrégation inférieur sur les particules de sable, contenues dans le sol. Pour que le produit de fermentation soit adapté pour lier les particules de sable en minuscules agrégats pouvant être travaillés, on "dilue" le dextrane "naturel" contenu dans le produit de fermentation avec une quantité préalablement déterminée de dextrane hydrosoluble ou hydratable, ayant un poids moléculaire de l'ordre de 5. 000 à environ 50.000.
Pour éviter la destruction du dextrane par les bactéries ou les moississures au cours du stockage, avant d'uti- liser le produit de fermentation, on stérilise parfaitement ce dernier lorsqu'il est emballé.
Au lieu d'utiliser le produit de fermentation brut, on peut en précipiter le dextrane "naturel" en réglant le PH à 7-8,,ce qui favorise la précipitation des phosphates. On ajoute ensuite une quantité suffisante d'acétone ou d'alcool aliphatique infé- rieur hydrosoluble, comme par exemple le méthanol, l'éthanol ou l'isopropanol, pour précipiter le dextrane. L'alcool précipite, avec le dextrane, les bactéries occluses et adsorbées ainsi que des éléments azotés et inorganiques. Pour provoquer la précipita- tion complète du dextrane, il peut être souhaitable de laisser reposer le mélange pendant une période relativement longue, par exemple pendant 6 heures environ.
Le produit de précipitation peut être séché et réduit en particules, le produit obtenu étant un mélange de dextrane, de bactéries, etc., précipités avec ce produit, qui peut être stérilisé et emmagasiné pour un usage ultérieur.
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Le produit surnageait, siphonne du produit de précipitation, contient une certaine quantité de produit riche en éléments nutritifs pour les plantes.On peut éventuellement l'évaporer pour obtenir un produit sec comprenant les éléments nutritifs et pouvant être ajouté au produit de précipitation sec comprenant le dextrane, avant de stériliser le produit de précipitation.
Avant la stérilisation ou, avant d'appliquer, au sol, le produit de précipitation stérilisé, on le mélange ou le "dilue" avec une quantité préalablement déterminée de dextre.,ne à bas poids moléculaire, pour obtenir une composition pouvant tre utilisée d'une manière plus générale pour le conditionnement des sols de composition et de grosseur initiale de particules variables.
Alternativement, le dextrane "naturel" précipité du produit de fermentation, peut être libéré ou pratiquement libéré, de l'une ou l'autre manière appropriée, des produits de contamina- tion précipités avec lui. Il peut être également séché, par exemple au tambour, pour obtenir un produit duveté, pouvant être réduit en poudre. La poudre peut être également obtenue directe- ment par séchage par pulvérisation, ou par lyophilisation. Le dextrane sec et pratiquement pur est stable. On le mélange avec une quantité appropriée de dextrane sec en poudre à bas poids moléculaire et l'on applique le mélange au sol, se composant d'argile, de limon et de sable, pour le stabiliser, dans son ensemble, sous forme de minuscules agrégats.
La séparation du dextrane et des produits de contamination présents dans le produit de fermentation, peut être facilitée par addition, au produit de fermentation, d'acétone ou d'alcool précipitant, à un pH de 2,5-4,5, ce qui précipite un dextrane plus pur comprenant moins de phosphates et autres impuretés On peut purifier davantage le dextrane relativement pur. A cet effet, on sépare le produit de précipitation par filtration, on
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le dissout à nouveau dans l'eau, on règle le pH de la solution à 7 avec de l'hydroxyde de sodium et l'on reprécipite le dextra- ne. On peut effectuer plusieurs précipitations pour assurer la récupération du dextrane parfaitement pur. Le produit purifié peut être séché pour le libérer du produit précipitant et de la majeure partie de l'eau.
Il peut être ensuite aisément réduit en poudre et emballé. Le dextrane exerce son effet stabilisateur sur le sol, en présence d'eau, qui, en faisant gonfler ou en dissolvant le dextrane, l'entraîne à former un film sur les par- ticules du sol, les films enveloppant les particules adjacentes, ayant tendance à adhérer l'un à l'autre en formant un agrégat.
Cette eau peut également entraîner le dextrane à former des mas- ses minuscules entre les particules du sol et ces masses, en adhérant aux particules adjacentes, ont tendance à lier les agrégats du sol. Le mélange de dextranes en particules sèches peut être appliqué directement ou incorporé au sol, à différen- tes profondeurs de la surface, jusqu'à une profondeur de trois pouces. Dans certaines applications agricoles, on peut même creuser la profondeur, par exemple en répartissant le mélange uniformément sur le sol et en l'incorporant ensuite à la profon- deur voulue par hersage, pulvérisation, labourage rotatif ou ratissage à la main, le sol contenant une proportion d'humidité n'empêchant pas un mélange aisé. On peut ensuite appliquer de l'eau au sol, pour dissoudre ou faire gonfler le dextrane.
Alternativement, l'eau nécessaire pour faire gonfler ou dissou- dre les dextranes, peut être appliquée avec le mélange, par exemple en introduisant les dextranes dans le sol, sous forme d'une préparation aqueuse.
Au lieu du dextrane "naturel" obtenu comme décrit ci-dessus, on peut utiliser des dextranes "naturels" hydrosolubles ou hydratables, ou encore des dextranes à poids moléculaire élevé équivalent, obtenus par d'autres méthodes. Par exemple, on peut
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utiliser les dextranes naturels à poids moléculaire élevé, obtenus en employant les micro-organismes des classifications NRRL à savoir, les Leuconostoc mésentéroides B-1190 et B-1208 ainsi que le Leuconostoc dextranicum B-1146.
Comme composants à poids moléculaire élevé du mélange de dextrane, on peut également utiliser des dextranes hydrosoluble,; ou hydratables à poids moléculaire égal ou à peu près égal à celui des dextranes naturels décrits, mais obtenus par d'au- tres procédés, comme par exemple par action enzymatique, prati- quement en absence de bactéries, ou par transformation bactérie.' le des liaisons 1,4 de dextrane en liaisons 1,6 de dextrane.
Le dextrane hydrosoluble ou hydratable à bas poids molécu- laire peut être également obtenu de l'une ou l'autre manière appropriée, directement par un procédé microbiologique effectué dans des conditions contrôlées, par exemple en utilisant des enzymes choisis, ou indirectement par hydrolyse acide ou enzyma- tique d'un dextrane ayant un poids moléculaire supérieur, comme par exemple un dextrane "naturel" obtenu par procédé microbiolo- gique comme décrit ci-dessus, ou encore par hydrolyse acide ou enzymatique d'un dextrane "naturel" insoluble dans l'eau au départ ou pratiquement insoluble, en un dextrane hydrosoluble ou hydratable à bas poids moléculaire.
Comme produit de conditionnement du sol à base de dextrane à bas poids moléculaire, on peut très avantageusement utiliser les produits à bas poids moléculaire obtenus lors de la prépara- tion conventionnelle du dextrane dit "clinique" et qui, jusqu'à présent, a été éliminé comme déchet.
Le dextrane "clinique" pour injection intra-veineuse, comme produit d'allongement du plasma sanguin, est obtenu conventionnellement par hydrolyse acide de dextrane "naturel", préparé par procédé microbiologique, habitua ellement le dextrane obtenu en utilisant les Leuconostoc mésen- téroides B-512, puis par fractionnement au cours duquel les
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fractions, ayant un poids moléculaire inapproprié au fluide d'injection parentérale, sont éliminées ; fractions compren- nent le dextrane ayant un bas poids moléculaire de l'ordre de 5.000 à 50.000. Suivant la présente invention, on utilise ces fractions à bas poids moléculaire, telles quelles, pour,condi- tionner et stabiliser les sols principalement sablonneux.
On peut également les utiliser comme "diluants" pour le dextrane à poids moléculaire élevé ou le dextrane "naturel", intervenant dans le conditionnement des sols de tous genres, pouvant com- prendre des fines particules d'argile et de limon aussi bien que des grosses particules de sable.
On a constaté que les dextranes à poids moléculaire élevé pouvaient favorablement rivaliser avec les électrolytes du type "Krilium", généralement efficaces comme agents de conditionne- ment et de stabilisation du sol. On a démontré, expérimentale- ment, que les mélanges de dextranes hydrosolubles ou hydratables à bas poids moléculaire et à poids moléculaire élevé comme défi- nis ci-dessus, sont au moins aussi efficaces que les électroly- tes ou les dextranes à poids moléculaire élevé. En outre, les mélanges de dextranes sont efficaces comme agents de conditionne- ment des particules de sable et leur emploi permet de stabiliser, dans son ensemble, le sol comportant du sable, pour lequel les dextranes à poids moléculaire élevé et les électrolytes sont inefficaces.
Cette efficacité des mélanges de dextranes pour la stabilisation du sol pouvant contenir une forte proportion de sable, est attribuée, suivant la présente invention, à la spéci- ficité que possèdent les dextranes, suivant la grosseur des particules du sol. Suivant la présente invention, on a par exemple découvert qu'en traitant un sol comprenant de l'argile, du limon et du sable, avec 0,3% en poids (calculé sur le poids du sol) d'une fraction de dextrane ayant un poids moléculaire moyen de l'ordre de 5.000 à 50.
000, obtenue lors de la prépara-
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tion de dextrane clinique suivant une méthode 'comprenant l'hydrolyse et le fractionnement du dextrane "naturel" B-512 les trois composants du sol ont un accroissement de stabilité, qui, en pourcents, s'exprime comme suit
Sable Limon Argile
75,8 29,0 21,4
En traitant le même sol avec 0,3% d'un mélange de 50% en poids de dextrane "naturel" B-512 à poids moléculaire élevé (non hydrolysé) et de 50% en poids d'une fraction de dextrane ayant un poids moléculaire de 5.000 à 50.000 les composants ont un accroissement de stabilité, qui, en pourcents s'exprime comme suit :
Sable Limon Argile
62,7 69,8 97,3
Comme on le constatera, lorsqu'on utilise du dextrane à bas poids moléculaire seul, le sable du sol est stabilisé d'une manière préférentielle et les fines particules d'argile et de limon ont également un accroissement de stabilité, qui est tou- tefois moins prononcé. Le mélange des deux types de dextranes entraîne une nette stabilisation des trois composants du sol On peut, par exemple, diluer le dextrane à poids moléculaire élevé avec le dextrane pouvant être le produit éliminé actuelle- ment comme déchet, tout en obtenant encore une agrégation et une stabilisation très satisfaisante des particules de limon et d'argile constituant le sol ainsi que des particules de sable pouvant être présentes dans ce dernier.
Ce point est particulièrement important eu égard au fait que le dextrane "clinique" est fabriqué sur une grande échelle et que l'on peut s'attendre à un accroissement du volume obtenu.
En outre, en ayant découvert la spécificité des dextranes comme produits de conditionnement du sol ainsi que la. relation exis- tant entre le poids moléculaire du dextrane et la grosseur des
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particules du sol, cette relation déterminant l'efficacité du dextrane, on dispose ainsi d'un moyen de stabiliser les particu les de sable, qui ne peuvent être stabilisées efficacement par les dextranes à poids moléculaire élevé ou par les polyélectro- lytes polymères. Pour stabiliser les sols agricoles, on peut utiliser les dextranes à bas poids moléculaire, en mélange avec les dextranes à poids moléculaire élevé. On peut également les utiliser seuls pour conditionner les sols principalement sablon- neux.
Les produits peuvent être utilisés pour transformer les encaissements impraticables des routes, les terrains marécageux, boueux, etc., en chemins praticables.
Les polyélectrolytes polymères que l'on a proposés d'utili- ser pour le conditionnement et la stabilisation du sol, compren- nent des produits organiques polymères qui, au contact d'un milieu aqueux, forment des ions organiques ayant un grand nombre de charges électriques réparties en plusieurs endroits.
Comme polyélectrolytes de ce genre, il y a, par exemple, les copolymè- res équimoléculaires d'un acide polycarboxylique et un de ses dérivés et au moins un autre monomère avec lequel il peut être copolymérisé, comme par exemple les copolymères d'acide maléique; d'acide fumarique, d'acide itaconique, d'acide citraconique, d'acide aconitique, les amides de ces acides, leurs sels de métaux alcalins, alcalino-terreux et ammoniques, les esters par- tiels alcoylés, les sels des esters partiels alcoylés et les amides substituées des acides, avec, par exemple, des comonomè- res hydrophobes, comme par exemple l'éthylène, le propylène, l'isobutylène, le styrène, l'a-méthylstyrène, l'acétate de viny- le, le chlorure de vinyle, le formiate de vinyle, les éthers vinyliques alcoylés, les acrylates alcoylés et les méthacrylates alcoylés.
On a également trouvé d'autres polymères polyélectroly- tiques pouvant être utilisés pour le conditionnement du sol.
Les polyélectrolytes synthétiques qui se sont avérés particulié-
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rement efficaces comme agents de stabilisation du sol, sont des polymères hydrolyses de l'acrylonitrile et de ses sels calciques et sodiques. Un des polyélectrolytes polymères le mieux connu de ce type dérivant de l'acrylonitrile est le produit vendu sur le marché sous le nom de Krilium
L'inconvénient habituel des polyélectrolytes, tels que le Krilium est leur prix relativement élevé, en particulier lorsque la moyenne du sol à stabiliser est élevée.
On a trouvé que le Krilium peut être dilué ou allongé avec un dextrane ayant un poids moléculaire de 5. 000 à 50.000, sans réduire séri eusement son efficacité en tant qu'agent de conditionnement et de stabilisation des sols comprenant des particules d'argile, de limon et de sable, tout en améliorant la stabilité des particu- les de sable, par suite de l'efficacité spécifique de condition- nement et de stabilisation du dextrane à bas poids moléculaire sur les particules de sable.
Par exemple, en appliquant au sol comprenant de l'argile, du limon et du sable, 0,3% (calculé sur le poids du sol) d'un mélange de 50% de "Krilium" et de 50% de dextrane ayant un poids moléculaire de l'ordre de 5.000 à 50.000, on a trouvé que l'augmentation totale de la stabilité était de 41%, résultat qui peut être comparé très favorablement avec ceux obtenus en utilisant 0,3% en poids de "Krilium" seul.
Le mélange est beaucoup moins cher, en particulier lorsque le dextrane est le produit à bas poids moléculaire normalement éliminé, provenant de la préparation du dextrane "clinique".
Les dextranes à bas poids moléculaire peuvent être appli- qués au sol en quantités comprises entre 0,15 et 5% en poids, de préférence en quantités comprises entre 0,3 et 0,6% en poids, calculé sur le poids du sol. On peut utiliser, dans les mêmes quantités, des mélanges de dextrane à bas poids moléculaire (5.000 à 50.000) avec les dextranes à poids moléculaire élevé ou "naturels" ou encore avec des polyélectrolytes polymères synthé-
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tiques.
Dans ces mélanges, les proportions du dextrane à bas poids moléculaire peuvent varier et être de l'ordre de 35 à 65% Habituellement, on a trouvé que l'on obtenait des résultats généralement satisfaisants avec des mélanges comprenant 50% en poids du dextrane à bas poids moléculaire et 50% en poids du dextrane ayant un poids moléculaire égal à celui des dextranes "naturels" obtenus par procédé microbiologique, ou 50% en poids du polyélectrolyte polymère synthétique.
Le dextrane à bas poids moléculaire peut être ajouté au produit de fermentation brut contenant du dextrane "naturel" en quantités donnant des proportions appropriées des deux types de dextrane, cette addition étant effectuée avant la stérilisation du produit brut ou immédiatement avant d'effectuer l'application au sol.
Le produit liquide comprenant le produit de fermentation est utilisé d'une manière particulièrement avantageuse dans les sols manquant d'un élément métallique essentiel, car, avant la stérilisation, on peut généralement y ajouter des sels solubles de métaux tels que le cuivre, le zinc, le manganèse ou des oligo-éléments. Il suffit d'ajouter des petites quantités de ces éléments, de l'ordre de 0,1 à 1% en poids, pour obtenir une source de produits pouvant être ajoutés aux sols pauvres. On peut effectuer l'addition en agitant simplement le sel soluble dans le produit de fermentation, avant la stérilisation et avant ou après l'addition du dextrane à bas poids moléculaire, s'il est ajouté à ce stade au lieu d'être mélangé avec le produit de fermentation neutre stérilisé, immédiatement avant l'emploi de ce dernier.
Lorsque le sol doit être utilisé à des fins agricoles et qu'il manque d'éléments nutritifs pour les plantes, on peut employer le mélange de dextranes comprenant les éléments nutri- tifs, en quantités suffisantes pour donner au sol, une condition
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de productivité normale par rapport à la concentration des éléments nutritifs des plantes et des composants essentiels du sol cultivé.
Les dextranes à bas poids moléculaire et leurs mélanges avec des dextranes à poids moléculaire élevé ou des polyélectro- lytes polymères synthétiques, peuvent être utilisés sous forme de paillis et être répandus sous forme de particules sèches, à l'endroit des plantes à protéger. Le paillis peut comprendre d'autres produits organiques et 1 à 10% en poids du dextrane à bas poids moléculaire ou son mélange..
Les sols principalement sablonneux ainsi que -les solscom prenant de l'argile, du limon et du sable, traités avec des dextranes à bas poids moléculaire ou des mélanges en contenant, comme décrit ci-dessus, se relâchent très peu lorsqu'ils sont exposés à l'eau, qui est absorbée rapidement, sans former des "flaques". Les sols traités, secs ou pratiquement secs, se bri- sent en une structure granulaire ou sous forme de miettes. De la sorte, ils peuvent être travaillés très aisément et n'importe quelle motte peut être facilement broyée par simple pression.
Suivant la présente invention, on incorpore des bactéries fixant l'azote, par exemple des bactéries du type Rhizobia avec des dextranes à bas poids moléculaire ou des mélanges en conte- nant, avant de les appliquer au sol qui doit être conditionné à des fins agricoles. Ces bactéries peuvent être opportunément mélangées avec les dextranes ou les mélanges de dextranes à bas poids moléculaire, sec et en particules. Elles sont efficaces pour certaines plantes du type Leguminocae, lorsqu'elles crois- sent en relation symbiotique avec ces dernières, pour fixer l'azote de l'air et le transformer en composés organiques azo- tés, enrichissant ainsi le sol entourant les plantes et formant un élément nutritif azoté pour d'autres récoltes fécondes:.
Les espèces de plantes pouvant fixer l'azote en combinaison
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avec les Rhizobia, comprennent la luzerne, la girofle, les fèves' le soja, les lupins et le trèfle. Par exemple, les bactéries du type Rhizobium meliloti peuvent être utilisées avec la luzerne, le trèfle blanc ou le mélilot. Le trèfle Rhizobium peut être utilisé avec le trèfle rouge, blanc et incarnat. Le Rhizobium leguminosarium infecte les pois de jardin et les vesces, tandis que le Rhizobium lupini est efficace avec les lupins, le Rhizo- bium paponicum avec le soja, etc. Ces différentes espèces peu- vent être choisies pour être mélangées avec l'agent de condition. nement du sol, compte tenu de la récolte à cultiver dans le sol conditionné.
Pour préparer les compositions comprenant le dextrane à bas poids moléculaire ou les mélanges en contenant ainsi que les Rhizobia ou autres bactéries similaires, on centrifuge d'abord ou l'on filtre les bactéries contenues dans un liquide, pour obtenir les bactéries sous forme d'une bouillie, qui est ensuite répandue à la température ambiante et séchée, de préférence, dans des conditions de vide poussé. La poudre sèche contenant les bactéries, peut être ensuite mélangée directement avec le dextrane à bas poids moléculaire ou son mélange, de préférence en une quantité représentant 0,1% de son poids.
Suivant la présente invention, on obtient de nouveaux agents de conditionnement et des compositions qui, après avoir été dissoutes ou gonflées avec de l'eau, améliorent sensiblement la structure ou la consistance du sol, même lorsque ce dernier comprend une importante proportion de particules de sable à gros grains, rendant ainsi le sol plus arable et améliorant sa productivité générale. Les sols de structure pauvre, deviennent malléables, friables et poreux, lorsqu'ils sont traités suivant la présente invention. En outre, ils retiennent mieux l'humidité, sans toutefois former des "flaques" ou des mottes de terre par suite de l'humidité retenue dans le sol.
Le sol peut être con-
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ditionné et stabilisé pour l'agriculture ou 1'horticulture. Les sols non prévus à cet effet, mais devenant normalement imprati- cables lorsqu'ils sont mouillés, peuvent être traités en utili- sant les dextranes à bas poids moléculaire ou leurs mélanges avec des dextranes à poids moléculaire supérieur ou des poly- électrolytes polymères synthétiques, en particulier avec des polyélectrolytes polymères, comme par exemple les polymères hydrolysés d'acrylonitrile et leurs sels calciques ou sodiques, mélanges dans lesquels les dextranes à bas poids moléculaire sont présents en quantités comprises entre 35 et 65% en poids.
Les dextranes à poids moléculaire élevé mentionnés ci- dessus, sont des dextranes pratiquement "naturels", obtenus par procédé microbiologique ou des dextranes ayant des poids molécu laires égaux ou pratiquement égaux à ceux des dextranes "natu- rels", pratiquement non hydrolysés, obtenus par microbiologie et dont les poids moléculaires sont égaux ou à peu près égaux à ceux des dextranes "naturels", obtenus par procédé microbiolo, gique, comme par exemple, les dextranes préparés en cultivant des Leuconostoc mésentéroides B-512 dans un milieu nutritif à base de sucrose et contenant une source d'azote et des sels inorganiques appropriés.
Bien que la présente invention ait été décrite d'une manière re détaillée en se référant à un mélange de dextranes ayant un poids moléculaire ou un poids moléculaire moyen compris entre 5. 000 et 50.000, avec des dextranes ayant un poids moléculaire élevé, éga ou à peu près égal à celui du dextrane "naturel", obtenu par procédé microbiologique, comme par exemple le dextra- ne "naturel" B-512, on envisage également, d'une manière plus large, l'emploi de.mélanges d'un dextrane à poids moléculaire élevé, par exemple-des mélanges de dextranes ayant un poids moléculaire ou un poids moléculaire moyen de l'ordre de 5.000 à 50,000 avec des dextranes ayant (ou dont la plus faible frac-
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tion a) un poids moléculaire supérieur à 50.000,
comme par exemple les dextranes ayant un poids moléculaire ou un poids moléculaire moyen compris entre 100. 000 et le poids moléculaire du dextrane "naturel" (pratiquement non hydrolysé), obtenu par procédé microbiologique.
Les dextranes peuvent avoir des poids moléculaires pratique ment uniformes, mais, lorsque 2 composants de dextrane, compre- nant des fractions à poids moléculaires différents, sont mélan- gées pour donner les compositions, le composant à bas poids molé- .culaire ne devrait contenir aucune fraction ayant un poids molé- culaire tel que le poids moléculaire.moyen ou total de ce compo- sant soit supérieur à environ 50.000. D'autre part, le composant à poids moléculaire élevé, intervenant dans le produit de condi- tionnement du sol ne devrait contenir aucune fraction ayant un poids moléculaire tel que le poids moléculaire moyen ou total de ce composant soit inférieur à environ 100.000.
On a décrit, suivant la présente invention, des compositions de dextrane, obtenues en mélangeant deux dextranes différents.
'Toutefois, il est entendu que l'on peut obtenir un dextrane "naturel", qui, en et de lui-même, comprend le dextrane à poids moléculaire élevé et le dextrane à bas poids moléculaire, en quantité voulue, comprise entre 35 et 65% en poids de l'un et entre 65 et 35% en poids de l'autre. Par exemple, on peut aug- menter-la quantité de dextrane à bas poids moléculaire dans un dextrane "naturel", en augmentant la concentration en sucrose du milieu. A une concentration en sucrose de 10%, le poids molé- culaire moyen est très élevé. Si la concentration en sucrose augmente, la quantité de produit à bas poids moléculaire, pré- sent dans le dextrane "naturel", augmente également.
En augmen- tant la concentration en sucrose au-delà de 10% par exemple 15% ou plus, on peut régler le poids moléculaire du produit et obte- nir un dextrane "naturel" comprenant 35 à 65% d'un dextrane
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ayant un poids moléculaire moyen de 5.000 à 50.000 et, inverse- ment, de 65 à 35% de dextrane ayant un poids moléculaire moyen compris entre 100. 000 ou plus et le poids moléculaire moyen du dextrane "naturel", préparé avec une concentration en sucrose de
10% dans le bouillon de culture. En conséquencele produit "naturel" obtenu directement, peut comprendre un mélange de dextranes à poids moléculaire élevé et à bas poids moléculaire, dans les proportions voulues. Suivant la présente invention, ces produits sont utilisés comme compositions de conditionnement et de stabilisation du sol.
Les poids moléculaires stipulés ci-dessus sont déterminés par diffraction lumineuse.
Bien que l'on ait décrit des formes de réalisation spécifi- ques de la présente invention, il est entendu que celle-ci n'est pas limitée ni restreinte par les détails donnés, car, dans l'es prit et le cadre de la description ci-dessus et des revendicati- ons en annexe, plusieurs changements et modifications peuvent être apportés.
REVENDICATIONS.
------------------------------ l.- Dextrane hydratable, utilisé comme agent de condition- nement et de stabilisation du sol, caractérisé en ce qu'il com- prend un ou deux composants de dextrane ayant des poids molécu- laires compris entre environ 5.000-50.000 et au moins 100.000.
2. - Dextrane hydratable, utilisé comme agent de condition- nement et de stabilisation du sol comprenant des particules de sable, caractérisé en ce qu'il possède un poids moléculaire com. pris entre environ 5. 000 et 50.000.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates to the conditioning of soils.
Among the important characteristics of all soils are: 1) the texture of the soil or the relative proportions of each grain of the particles and 2) the structure or physical form of the particles of the solo The structure of the soil is very important and the It is considered desirable and advantageous to have a granular structure, the aggregate size of which generally varies from a very small size to about 1/2 "in diameter. The soils which give the best yield are those which have a granular structure and sufficient porosity so that air, water and plant roots can penetrate the soil while retaining sufficient water between rains, so as to ensure plant growth.
However, it may be difficult to maintain the soil in the desired condition at pointsa
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granulation, porosity and moisture retention, because in some cases poor plowing will destroy the granular form and cause the soil to agglomerate in very large masses, which tend to pile up when wet. lées. This mass formation of the soil can only be avoided by careful work which can extend over several years.
For some time now, important research has been undertaken on the conditioning of the soil, trying to obtain conditioning agents or compositions, which, mixed with the soil, stabilize the latter in the form of tiny aggregates, making it porous. and allow it to retain moisture without piling up or forming large masses that are impossible to work. A number of different types of products have been proposed to be used as soil conditioning agents. One of the difficult aspects of the soil stabilization problem is that the components of the soil vary considerably depending on the type of soil. place. Usually the three main components are clay, silt and sand. However, one or the other of these components can be in a predominant proportion.
Until now, the specificity of soil conditioning agents has not been considered to depend on the type of soil to be treated, such as whether it is predominantly sandy or whether it consists of soil. large part of fine particles, such as clay or silt. Approaching the problem again, it was found that this specificity actually exists and that the agents available to condition and stabilize the soil tend to stabilize fine soil particles in the form of small aggregates that can be worked. , preferably in coarse-grained sand particles, for which the stabilizing effect is usually considerably less.
Accordingly, when the conditioning agents are applied to soil comprising clay, silt and
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sand, the stabilization of the soil is, on the whole, inferior to that obtained when the conditioning agent has a clear tendency to aggregate coarse-grained sand particles.
A first object of the present invention is to prepare soil conditioning agents which, applied to a soil comprising a mixture of clay, silt and sand, make the latter porous, allow it to retain soil. humidity and aggregate particles of different types into small "crumbs", in order to condition and stabilize the soil as a whole.
A subject of the present invention is also the preparation of soil conditioning agents having a stabilizing effect. specific on coarse-grained sand particles. They are predominantly used for sandy soils.
These and other objects are achieved by the present invention, based on the fact that it has been discovered that dextrans are not only effective soil conditioning agents, but that there is a well-defined relationship between the molecular weight of dextran and its effectiveness as a soil stabilizer and conditioner on the one hand, and the initial particle size of the soil on the other hand.
Dextrans are branched polysaccharides, made up of anhydroglycopycanosidic groups joined by repeated molecular structural bonds, such as for example alpha-1,6 bonds and non-alpha-1,6 bonds, at least 50% of the bonds being, obviously of the alpha-1,6 type.
Water sensitive variable molecular weight dextrans are well known to those skilled in the art.
As stated above, it has now been found that the effectiveness of dextrans in stabilizing soil particles as minute aggregates is a direct function of the molecular weight of the dextran, depending on the size of the particles. -
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cules constituting the ground.
For example, hydratable dextrans (this term includes the meaning "water-soluble"), having a high molecular weight equal to or about equal to that of "natural" dextran, obtained by microbiology and practically unhydrolyzed, have been found to exert specifically and selectively an effective action to stabilize, in the form of small aggregates or "crumbs", the fine particles, of which clay and silt are composed, although the lower molecular weight dextrans, for example those which have a low molecular weight. molecular weight or an average molecular weight of the order of 5,000 to about 50,000, are specifically and selectively effective in stabilizing, in small aggregates, the large particles or coarse grains of which sand is composed.
It is therefore possible to choose the dextran that should be used to stabilize a given soil most effectively, based on the soil components and whether the latter contains predominantly clay and / or silt. or sand.
An important advantage of the present invention, and of this new consideration of the problem of soil conditioning, is that the soil comprising clay, silt and soil can be stabilized as a whole and in a satisfactory manner. sand, treating it with mixtures of low molecular weight and high molecular weight dextrans in previously determined amounts.
The component of the mixture, namely water soluble or hydratable high molecular weight dextran, can be obtained by a microbiological process, for example by inoculating a nutrient medium containing sucrose, in particular nitrogen compounds and certain inorganic salts, with bacteria suitable, such as, for example, those of the types Leuconostoc mesenteroids and L. dextranicum, for example the categories identified
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(Northern Regional Research Laboratory Classification ") such as Leuconostoc Mesenteriods B-512 B-1190 and B-1208 as well as Leuconestoc dextranicum B-1146 The culture is incubated at the temperature most favorable for the growth of the particular microorganism.
In one. Process for the preparation of high molecular weight dextran first of all an aqueous nutrient medium is prepared which may have the following composition by weight
EMI5.1
<tb> Sucrose <SEP> 5-10
<tb>
<tb> Liqueur <SEP> of <SEP> maceration <SEP> of <SEP> grains <SEP> 2
<tb>
<tb> Phosphate <SEP> of <SEP> potassium <SEP> monobasic <SEP> 0.5
<tb>
<tb> Sulphate <SEP> manganous <SEP> 0.002
<tb>
<tb> <SEP> sodium <SEP> chloride <SEP> 0.50
<tb>
<tb> Water <SEP> rest
<tb>
This medium is adjusted to a pH of between about 6.5 and 7.5, preferably 7.2. Then we sterilize it.
The product is cooled to room temperature and inoculated with a culture of dextran-forming bacteria, for example Leuconostoc mesenteroids B-512 (NRRL), then incubated at 20-30 C (optimum temperature: 25 C to Usually, for this process a period of between 12 and 48 hours is sufficient.
During fermentation, the fermentation product is a liquid found and thick, containing about 80-85% water and a so-called "natural" dextran B-512 with high molecular weight, bacteria, an enzyme as well as nitrogenous and other inorganic products. "Natural" dextran has a very high molecular weight, estimated at several million. The "impurities" present, along with dextran, in the crude fermentation product have nutrient properties for soil and plants.
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The fermentation product can be applied to the soil and is particularly useful where the soil requires or needs to be improved by fertile additions of nutrients to the fermentation product. The "natural" dextran contained in the fermentation product will exert a beneficial stabilizing effect on the fine clay or silt particles present in the soil, but it has a lower aggregating effect on the sand particles, contained in the soil. ground. In order for the fermentation product to be suitable for binding the sand particles into tiny workable aggregates, the “natural” dextran contained in the fermentation product is "diluted" with a predetermined amount of water-soluble or hydratable dextran, having a weight. molecular weight of the order of 5,000 to about 50,000.
To avoid the destruction of the dextran by bacteria or mold during storage, before using the fermentation product, the latter is perfectly sterilized when it is packaged.
Instead of using the crude fermentation product, the "natural" dextran can be precipitated therefrom by adjusting the pH to 7-8, which promotes the precipitation of phosphates. A sufficient quantity of acetone or water soluble lower aliphatic alcohol, such as, for example, methanol, ethanol or isopropanol, is then added to precipitate the dextran. Alcohol precipitates, together with dextran, the occluded and adsorbed bacteria as well as nitrogenous and inorganic elements. In order to cause the complete precipitation of the dextran, it may be desirable to allow the mixture to stand for a relatively long period, for example for about 6 hours.
The precipitated product can be dried and reduced to particles, the resulting product being a mixture of dextran, bacteria, etc., precipitated with this product, which can be sterilized and stored for later use.
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The supernatant product, siphons off the precipitate, contains a certain amount of product rich in plant nutrients. Optionally, it can be evaporated to obtain a dry product comprising the nutrients and which can be added to the dry precipitate product comprising the dextran, before sterilizing the precipitation product.
Before sterilization or, before applying, to the soil, the sterilized precipitation product, it is mixed or "diluted" with a predetermined quantity of dexter, not at low molecular weight, in order to obtain a composition which can be used d more generally for conditioning soils of varying composition and initial particle size.
Alternatively, the "natural" dextran precipitated from the fermentation product, can be liberated or substantially liberated, in either suitable manner, from contamination precipitated therewith. It can also be dried, for example by drum, to obtain a downy product, which can be reduced to powder. The powder can also be obtained directly by spray drying, or by freeze drying. The dry and substantially pure dextran is stable. It is mixed with an appropriate amount of dry powdered low molecular weight dextran and the mixture is applied to the soil, consisting of clay, silt and sand, to stabilize it, as a whole, in tiny form. aggregates.
The separation of the dextran and the contamination products present in the fermentation product can be facilitated by adding to the fermentation product acetone or precipitating alcohol at a pH of 2.5-4.5, which precipitates a purer dextran with less phosphates and other impurities. The relatively pure dextran can be further purified. For this purpose, the precipitation product is separated by filtration,
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Dissolve it again in water, the pH of the solution is adjusted to 7 with sodium hydroxide and the dextrin is reprecipitated. Several precipitations can be carried out to ensure recovery of the perfectly pure dextran. The purified product can be dried to free it from the precipitating product and most of the water.
It can then be easily powdered and packaged. The dextran exerts its stabilizing effect on the soil, in the presence of water, which, by causing the dextran to swell or dissolve, causes it to form a film on the soil particles, the films enveloping the adjacent particles, having tendency to adhere to each other forming an aggregate.
This water can also cause dextran to form minute masses between soil particles and these masses, adhering to adjacent particles, tend to bind soil aggregates. The dry particulate dextran mixture can be applied directly or incorporated into the soil, at various depths from the surface, to a depth of three inches. In some agricultural applications, it is even possible to dig deep, for example by distributing the mixture evenly over the soil and then incorporating it to the desired depth by harrowing, spraying, rotary tillage or raking by hand, the soil containing a moisture content that does not prevent easy mixing. Water can then be applied to the soil to dissolve or swell the dextran.
Alternatively, the water required to swell or dissolve the dextrans can be applied with the mixture, for example by introducing the dextrans into the soil, as an aqueous preparation.
Instead of the "natural" dextran obtained as described above, it is possible to use "natural" water-soluble or hydratable dextrans, or alternatively high molecular weight dextrans equivalent, obtained by other methods. For example, we can
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to use natural dextrans with a high molecular weight, obtained by employing the microorganisms of the NRRL classifications, namely, the Leuconostoc mesenteroids B-1190 and B-1208 as well as the Leuconostoc dextranicum B-1146.
As the high molecular weight components of the dextran mixture, water soluble dextrans can also be used; or hydratable with a molecular weight equal or approximately equal to that of the natural dextrans described, but obtained by other methods, such as for example by enzymatic action, practically in the absence of bacteria, or by bacterial transformation. le from 1,4 bonds of dextran to 1,6 bonds of dextran.
The water soluble or hydratable low molecular weight dextran can also be obtained in either suitable manner, directly by a microbiological process carried out under controlled conditions, for example using selected enzymes, or indirectly by acid hydrolysis. or enzymatic of a dextran having a higher molecular weight, such as for example a "natural" dextran obtained by a microbiological process as described above, or alternatively by acid or enzymatic hydrolysis of a "natural" dextran insoluble in water initially or practically insoluble, to a water-soluble or hydratable dextran of low molecular weight.
As a soil conditioning product based on low molecular weight dextran, it is very advantageously possible to use the low molecular weight products obtained in the conventional preparation of the so-called "clinical" dextran and which, until now, has been used. disposed of as waste.
"Clinical" dextran for intravenous injection, as a blood plasma extension product, is conventionally obtained by acid hydrolysis of "natural" dextran, prepared by a microbiological process, usually dextran obtained using Leuconostoc mesenteroids B -512, then by fractionation during which the
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fractions, having an inappropriate molecular weight for the parenteral injection fluid, are discarded; Fractions include dextran having a low molecular weight in the range of 5,000 to 50,000. In accordance with the present invention, these low molecular weight fractions are used as such to condition and stabilize predominantly sandy soils.
They can also be used as "diluents" for high molecular weight dextran or "natural" dextran, involved in the conditioning of soils of all kinds, which may include fine particles of clay and silt as well as soil. large particles of sand.
It has been found that high molecular weight dextrans can compete favorably with "Krilium" type electrolytes, which are generally effective as soil conditioning and stabilizing agents. It has been shown, experimentally, that mixtures of water soluble or hydratable low molecular weight and high molecular weight dextrans as defined above are at least as effective as electrolytes or high molecular weight dextrans. . Furthermore, dextran mixtures are effective as conditioning agents for sand particles and their use stabilizes, as a whole, the soil containing sand, for which high molecular weight dextrans and electrolytes are ineffective.
This effectiveness of dextran mixtures for stabilizing the soil, which may contain a high proportion of sand, is attributed, according to the present invention, to the specificity which the dextrans possess, depending on the size of the particles of the soil. According to the present invention, it has for example been found that by treating a soil comprising clay, silt and sand, with 0.3% by weight (calculated on the weight of the soil) of a dextran fraction having an average molecular weight of the order of 5,000 to 50.
000, obtained during the preparation
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Treatment of clinical dextran by a method comprising the hydrolysis and fractionation of "natural" dextran B-512 the three components of the soil have an increase in stability, which in percent is expressed as follows
Sand Silt Clay
75.8 29.0 21.4
By treating the same soil with 0.3% of a mixture of 50% by weight of high molecular weight "natural" B-512 dextran (unhydrolyzed) and 50% by weight of a dextran fraction having a weight of molecularly from 5,000 to 50,000 the components have an increase in stability, which in percent is expressed as follows:
Sand Silt Clay
62.7 69.8 97.3
As will be seen, when using low molecular weight dextran alone, the soil sand is preferentially stabilized and the fine particles of clay and silt also have an increase in stability, which is however. less pronounced. The mixing of the two types of dextrans results in a marked stabilization of the three components of the soil. For example, high molecular weight dextran can be diluted with dextran which may be the product currently disposed of as waste, while still obtaining aggregation and a very satisfactory stabilization of the silt and clay particles constituting the soil as well as the sand particles which may be present in the latter.
This is particularly important in view of the fact that "clinical" dextran is manufactured on a large scale and that an increase in the volume obtained can be expected.
Further, having discovered the specificity of dextrans as soil conditioning products as well as. relationship between the molecular weight of dextran and the size of
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particles of the soil, this relationship determining the effectiveness of the dextran, there is thus available a means of stabilizing the particles of sand, which cannot be stabilized effectively by high molecular weight dextrans or by polymer polyelectrolytes. To stabilize agricultural soils, low molecular weight dextrans can be used in admixture with high molecular weight dextrans. They can also be used alone to condition predominantly sandy soils.
The products can be used to transform impassable road embankments, swamps, mud, etc., into passable paths.
Polymeric polyelectrolytes which have been proposed for use in soil conditioning and stabilization include polymeric organic products which, in contact with an aqueous medium, form organic ions having a large number of charges. electrics distributed in several places.
As such polyelectrolytes there are, for example, equimolecular copolymers of a polycarboxylic acid and a derivative thereof and at least one other monomer with which it can be copolymerized, such as, for example, copolymers of maleic acid. ; fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, aconitic acid, the amides of these acids, their alkali metal, alkaline earth and ammonia salts, the alkylated partial esters, the salts of the partial esters alkylated and substituted amides of acids, with, for example, hydrophobic comonomers, such as, for example, ethylene, propylene, isobutylene, styrene, α-methylstyrene, vinyl acetate, vinyl chloride, vinyl formate, alkylated vinyl ethers, alkylated acrylates and alkylated methacrylates.
Other polyelectrolyte polymers have also been found which can be used for soil conditioning.
Synthetic polyelectrolytes which have been shown to be particularly
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Rely effective as soil stabilizers are hydrolyzed polymers of acrylonitrile and its calcium and sodium salts. One of the best known polymer polyelectrolytes of this type derived from acrylonitrile is the product sold on the market under the name Krilium
The usual disadvantage of polyelectrolytes, such as Krilium, is their relatively high price, especially when the average of the soil to be stabilized is high.
It has been found that Krilium can be diluted or extended with dextran having a molecular weight of 5,000 to 50,000, without seriously reducing its effectiveness as a conditioning and stabilizing agent for soils comprising clay particles, silt and sand, while improving the stability of the sand particles, due to the specific conditioning and stabilizing effectiveness of low molecular weight dextran on the sand particles.
For example, by applying to soil comprising clay, silt, and sand, 0.3% (calculated on the weight of the soil) of a mixture of 50% "Krilium" and 50% dextran having a molecular weight in the range of 5,000 to 50,000, it was found that the total increase in stability was 41%, a result which can be compared very favorably with those obtained using 0.3% by weight of "Krilium" alone. .
The mixture is much cheaper, especially when the dextran is the normally removed low molecular weight product from the preparation of "clinical" dextran.
The low molecular weight dextrans can be applied to the soil in amounts between 0.15 and 5% by weight, preferably in amounts between 0.3 and 0.6% by weight, calculated on the weight of the soil. Mixtures of low molecular weight dextran (5,000 to 50,000) with high molecular weight or "natural" dextrans or alternatively with synthetic polymeric polyelectrolytes can be used in the same amounts.
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ticks.
In these mixtures, the proportions of the low molecular weight dextran can vary and be of the order of 35 to 65%. Usually, it has been found that generally satisfactory results are obtained with mixtures comprising 50% by weight of the dextran at low molecular weight and 50% by weight of the dextran having a molecular weight equal to that of the "natural" dextrans obtained by a microbiological process, or 50% by weight of the synthetic polymeric polyelectrolyte.
The low molecular weight dextran can be added to the crude fermentation product containing "natural" dextran in amounts giving appropriate proportions of the two types of dextran, this addition being made before the sterilization of the crude product or immediately before carrying out the sterilization. ground application.
The liquid product comprising the fermentation product is used particularly advantageously in soils lacking an essential metallic element, since, before sterilization, soluble salts of metals such as copper, zinc can generally be added thereto. , manganese or trace elements. It suffices to add small amounts of these elements, on the order of 0.1 to 1% by weight, to obtain a source of products that can be added to poor soils. The addition can be made by simply stirring the soluble salt in the fermentation product, before sterilization and before or after addition of the low molecular weight dextran, if it is added at this stage instead of being mixed with. the sterilized neutral fermentation product, immediately before use of the latter.
When the soil is to be used for agricultural purposes and there is a lack of nutrients for the plants, the dextran mixture comprising the nutrients may be employed in sufficient quantities to give the soil a condition.
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normal productivity in relation to the concentration of plant nutrients and essential components of cultivated soil.
Low molecular weight dextrans and their mixtures with high molecular weight dextrans or synthetic polymeric polyelectrolytes can be used as a mulch and spread as dry particles on the plants to be protected. The mulch can include other organic products and 1 to 10% by weight of the low molecular weight dextran or its mixture.
Predominantly sandy soils as well as clay, silt and sand soils treated with low molecular weight dextrans or mixtures containing them, as described above, loosen very little when exposed. to water, which is absorbed quickly without forming "puddles". Treated soils, dry or practically dry, break up into a granular structure or as crumbs. In this way, they can be worked very easily and any clod can be easily crushed by simple pressure.
According to the present invention, nitrogen fixing bacteria, for example bacteria of the Rhizobia type, are incorporated with low molecular weight dextrans or mixtures containing them, before applying them to the soil which is to be conditioned for agricultural purposes. . These bacteria can be suitably mixed with the dextrans or the mixtures of low molecular weight, dry and particulate dextrans. They are effective for certain plants of the Leguminocae type, when they grow in a symbiotic relationship with them, to fix nitrogen from the air and transform it into organic nitrogen compounds, thus enriching the soil surrounding the plants and forming a nitrogenous nutrient for other fruitful crops.
Plant species that can fix nitrogen in combination
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along with Rhizobia, include alfalfa, cloves, beans, soybeans, lupines and clover. For example, bacteria of the Rhizobium meliloti type can be used with alfalfa, white clover or sweet clover. Rhizobium clover can be used with red, white and crimson clover. Rhizobium leguminosarium infects garden peas and vetches, while Rhizobium lupini is effective with lupines, Rhizobium paponicum with soybeans, etc. These different species can be chosen to be mixed with the conditioner. the soil, taking into account the crop to be cultivated in the conditioned soil.
To prepare the compositions comprising low molecular weight dextran or mixtures containing it as well as Rhizobia or other similar bacteria, the bacteria contained in a liquid are first centrifuged or filtered, to obtain the bacteria in the form of. a slurry, which is then poured out at room temperature and dried, preferably under high vacuum conditions. The dry powder containing the bacteria can then be mixed directly with the low molecular weight dextran or its mixture, preferably in an amount representing 0.1% of its weight.
According to the present invention, new conditioning agents and compositions are obtained which, after being dissolved or swollen with water, appreciably improve the structure or the consistency of the soil, even when the latter comprises a large proportion of soil particles. coarse-grained sand, thus making the soil more arable and improving its general productivity. Soils of poor structure become malleable, friable and porous when they are treated according to the present invention. In addition, they retain moisture better, but do not form "puddles" or clods of soil as a result of moisture retained in the soil.
The soil may be con-
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conditioned and stabilized for agriculture or horticulture. Soils not intended for this purpose, but which normally become impracticable when wet, can be treated using low molecular weight dextrans or their mixtures with higher molecular weight dextrans or synthetic polymeric polyelectrolytes. , in particular with polymeric polyelectrolytes, such as, for example, hydrolyzed polymers of acrylonitrile and their calcium or sodium salts, mixtures in which the low molecular weight dextrans are present in amounts of between 35 and 65% by weight.
The high molecular weight dextrans mentioned above are substantially "natural" dextrans obtained by a microbiological process or dextrans having molecular weights equal to or substantially equal to those of the "natural", substantially unhydrolyzed dextrans obtained. microbiologically and whose molecular weights are equal or approximately equal to those of "natural" dextrans, obtained by microbiological process, such as, for example, dextrans prepared by culturing Leuconostoc mesenteroids B-512 in a nutrient-based medium sucrose and containing a nitrogen source and suitable inorganic salts.
Although the present invention has been described in detail with reference to a mixture of dextrans having a molecular weight or an average molecular weight between 5,000 and 50,000, with dextrans having a high molecular weight, eg or approximately equal to that of "natural" dextran obtained by microbiological process, such as for example "natural" dextran B-512, the use of mixtures of a high molecular weight dextran, for example - mixtures of dextrans having a molecular weight or an average molecular weight of the order of 5,000 to 50,000 with dextrans having (or of which the lowest frac-
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tion a) a molecular weight greater than 50,000,
such as, for example, dextrans having a molecular weight or an average molecular weight of between 100,000 and the molecular weight of "natural" (substantially unhydrolyzed) dextran, obtained by a microbiological process.
The dextrans can have substantially uniform molecular weights, but when 2 components of dextran, comprising fractions of different molecular weights, are mixed to give the compositions, the low molecular weight component should not contain. no fraction having a molecular weight such that the average or total molecular weight of that component is greater than about 50,000. On the other hand, the high molecular weight component involved in the soil conditioner should not contain any moiety having a molecular weight such that the average or total molecular weight of that component is less than about 100,000.
According to the present invention, dextran compositions obtained by mixing two different dextrans have been described.
It is understood, however, that a "natural" dextran can be obtained, which in and of itself comprises high molecular weight dextran and low molecular weight dextran in the desired amount of between 35 and 65% by weight of one and between 65 and 35% by weight of the other. For example, the amount of low molecular weight dextran in a "natural" dextran can be increased by increasing the sucrose concentration of the medium. At a sucrose concentration of 10%, the average molecular weight is very high. As the sucrose concentration increases, the amount of low molecular weight product present in the "natural" dextran also increases.
By increasing the sucrose concentration beyond 10% eg 15% or more, the molecular weight of the product can be adjusted and a "natural" dextran comprising 35-65% of a dextran can be obtained.
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having an average molecular weight of 5,000 to 50,000 and, conversely, 65 to 35% dextran having an average molecular weight between 100,000 or more and the average molecular weight of "natural" dextran, prepared with a concentration of sucrose of
10% in the culture broth. Consequently, the "natural" product obtained directly can comprise a mixture of high molecular weight and low molecular weight dextrans, in the desired proportions. According to the present invention, these products are used as soil conditioning and stabilization compositions.
The molecular weights stated above are determined by light diffraction.
Although specific embodiments of the present invention have been described, it is understood that the same is not limited or restricted by the details given, since within the spirit and scope of the invention. above description and the appended claims, several changes and modifications can be made.
CLAIMS.
------------------------------ l.- Hydratable dextran, used as a conditioner and stabilizer of the soil, characterized in that it comprises one or two dextran components having molecular weights of between about 5,000-50,000 and at least 100,000.
2. - Hydratable dextran, used as an agent for conditioning and stabilizing the soil comprising particles of sand, characterized in that it has a molecular weight of com. caught between about 5,000 and 50,000.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.