BR112020005686A2

BR112020005686A2 - meio de crescimento de horticultura e método para preparar o meio de crescimento

Info

Publication number: BR112020005686A2
Application number: BR112020005686-3A
Authority: BR
Inventors: Cody Schoener; Yasmin N. Srivastava
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-22
Publication date: 2020-10-20
Also published as: EP3687279B1; EP3687279A1; BR112020005686B1; WO2019067330A1; DK3687279T3; ES2899601T3; US20200229360A1; PT3687279T

Abstract

A presente invenção se refere a um meio de crescimento de horticultura que inclui uma carga e um ligante. O ligante é um quase prépolímero curado por umidade e terminado em isocianato, produzido a partir de um poli-isocianato orgânico que inclui uma grande proporção de di-isocianato de 4,4'-difenilmetano. Esse sistema de ligante fornece excelentes propriedades de cura e confere excelentes propriedades físicas ao meio de crescimento.

Description

“MEIO DE CRESCIMENTO DE HORTICULTURA E MÉTODO PARA PREPARAR O MEIO DE CRESCIMENTO”

[0001] A presente invenção refere-se a um meio de crescimento de horticultura e métodos para produzir o meio de crescimento de horticultura.

[0002] As plantas e/ou mudas e/ou sementes de plantas podem ser plantadas e cultivadas em um meio de crescimento ligado que inclui um ligante sintético e um sólido particulado, tal como solo. Esses meios de crescimento assumem a forma de um sólido poroso, tipicamente deformável, no qual as partículas de solo ou outro sólido particulado são ligados pelo ligante. A estrutura porosa fornece espaço para o crescimento radicular e permite que o ar e a água penetrem facilmente no meio de crescimento. A estrutura porosa e a natureza hidrofílica do ligante ajudam o meio de crescimento a reter água.

[0003] Esse meio de crescimento pode substituir meios soltos, tal como solo comum. Como o ligante mantém o sólido particulado unido, o mesmo forma uma massa coesa que pode ser moldada por meio de moldagem ou outros processos em qualquer formato e dimensões convenientes. Não é necessário conter o meio de crescimento em um pote ou outro recipiente. Por esse motivo, o meio de crescimento é ideal para uso em aplicações emergentes, tal como infraestrutura verde decorativa, cujos exemplos incluem paredes verdes e telhados verdes nos quais plantas em crescimento formam uma superfície externa. Outras aplicações incluem esteiras de sementes para facilitar o cultivo de plantas ou melhorar a produção de grama, desde o crescimento até a instalação.

[0004] Uma outra vantagem dos sistemas de crescimento ligado é que nutrientes, fertilizantes ou outros aditivos de crescimento são facilmente incorporados.

[0005] Um polímero de poliuretano hidrofílico é frequentemente usado como material ligante. Esses polímeros ligantes são formados pela cura por umidade de um quase pré-polímero terminado em isocianato. Geralmente, o quase pré-polímero, a água e geralmente o material de solo são combinados. Os grupos isocianato do quase pré-polímero reagem com uma porção da água para produzir o ligante de poliuretano. Essa reação gera gás de dióxido de carbono, que fica preso no polímero e forma células.

[0006] O quase pré-polímero usado industrialmente nessas aplicações é quase sempre baseado em di-isocianato de tolueno. Os quase pré-polímeros à base de di-isocianato de tolueno têm vários atributos que são particularmente desejáveis na produção de meios de crescimento ligados. A taxa na qual eles curam é muito adequada para essas aplicações. Quando curado, o polímero resultante exibe uma estrutura de poros benéfica que promove a absorção e a retenção de água e a drenagem rápida. No entanto, algumas propriedades físicas, tal como resistência ao rasgo, às vezes, são adequadas.

[0007] Apesar do bom desempenho desses sistemas de ligantes, há um desejo de reduzir ou eliminar o di-isocianato de tolueno dos mesmos. As principais alternativas comercialmente disponíveis para o di- isocianato de tolueno são o di-isocianato de difenilmetano (MDI) e o assim denominado “MDI polimérico” (ou “PMDI”), que é uma mistura de di-isocianato de difenilmetano e homólogos superiores em ponte de metileno de MDI que tem três ou mais grupos fenilisocianato por molécula. A Patente US nº 6.479.433, por exemplo, descreve o uso de quase pré-polímeros produzidos com o uso de MDI polimérico para produzir meios de crescimento ligados.

[0008] Até o momento, os sistemas ligantes baseados em quase pré-polímeros de MDI ou PMDI não foram substituições satisfatórias dos sistemas baseados em di-isocianato de tolueno. Os pré- polímeros de MDI e PMDI tendem a ter uma reatividade muito menor, o que torna a cura dos mesmos muito mais lenta. Verifica-se aqui que a reação de cura geralmente não é catalisada nessas aplicações devido ao desejo de evitar a incorporação de compostos de metal e aminas voláteis, que podem contribuir para o odor, podem lixiviar o meio de crescimento e podem ter efeitos adversos sobre o crescimento da planta.

[0009] Além disso, os meios de crescimento ligados produzidos a partir de pré-polímeros baseados em MDI ou PMDI tendem a carecer de recursos de desempenho importantes. Eles geralmente tiveram densidades mais altas e menor resistência ao rasgo.

[0010] Continua a ser desejável substituir pré- polímeros à base de di-isocianato de tolueno em aplicações de meios de crescimento ligados.

[0011] A invenção, em um aspecto, é um meio de crescimento de horticultura que compreende:

[0012] a) de 25 a 99 por cento em peso, com base nos pesos combinados de componentes a) e b), de uma carga particulada, em que a carga particulada é incorporada

[0013] b) de 75 a 1 por cento em peso, com base nos pesos combinados de componentes a) e b), de polímero de poliuretano-ureia poroso formado pela cura por umidade de um quase pré-polímero funcional para isocianato, em que quase pré-polímero funcional para isocianato é um produto de reação de pelo menos um polímero de óxido de etileno terminado em hidroxila com um excesso de um poli-isocianato orgânico que inclui pelo menos 80% em peso de di-isocianato de difenilmetano, em que pelo menos 60% em peso de di- isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano, em que o quase pré-polímero funcional para isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 5 a 15% em peso e contém 35 a 50 por cento em peso de unidades de oxietileno, com base no peso do quase pré-polímero funcional para isocianato.

[0014] A invenção também é um método para produzir um meio de crescimento de horticultura que compreende:

[0015] A. formar uma mistura que contém

[0016] a) de 10 a 99 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de pelo menos uma carga particulada, b) de 90 a 1 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de um quase pré-polímero funcional para isocianato, cujo quase pré-polímero funcional para isocianato é um produto de reação de pelo menos um polímero de óxido de etileno terminado em hidroxila com um excesso de um poli-isocianato orgânico que inclui pelo menos 80% em peso de di-isocianato de difenilmetano, do qual pelo menos 60% em peso de di- isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano, em que o quase pré-polímero funcional com isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 5 a 15% em peso e contém de 35 a 50 por cento em peso de unidades de oxietileno com base no peso do quase pré-polímero funcional para isocianato, e c) 10 a 90% em peso de água, com base nos pesos combinados dos componentes a), b) e c) e

[0017] B. solidificar a mistura obtida na etapa A, por cura por umidade do quase pré-polímero funcional com isocianato para formar um polímero de poliuretano-ureia poroso ao qual a carga particulada é incorporada.

[0018] A invenção também é um método para cultivar uma planta ou fungo que compreende incorporar uma semente de planta, mudas de plantas, corte, cultura de calos, planta em crescimento e/ou esporos de fungos em um meio de cultivo de horticultura da invenção e cultivar as sementes de planta, mudas de plantas, corte, cultura de calos, planta em crescimento e/ou esporos de fungos no meio de cultivo de horticultura para produzir uma planta ou fungo enraizado no meio de cultivo de horticultura.

[0019] A carga particulada é qualquer material que seja um sólido a uma temperatura de pelo menos 50 °C, esteja sob a forma de partículas e que não iniba o crescimento de uma planta ou fungo plantado no meio de crescimento de horticultura. A carga particulada pode ou não conter um ou mais nutrientes para a planta ou fungo.

[0020] As cargas particuladas adequadas incluem, portanto, materiais que são inertes ao crescimento de plantas ou fungos, tais como materiais inorgânicos como areia, argila, sílica hidratada, tais como vermiculita e/ou perlita, biotita, flogopita, partículas de espuma de polímero (além do ligante), calcário, gesso, mica, obsidiana hidratada, terra de diatomáceas, outras rochas moídas, negro de fumo, grafite e similares. Também estão incluídos materiais orgânicos ou materiais que incluem um ou mais componentes orgânicos, tal como solo, musgo (tais como turfa e/ou esfagno), matéria de planta moída ou picada, esterco, coco e outras fibras vegetais, detritos, casca de árvore moída, aparas de madeira, serragem, moagens de café, húmus, carvão vegetal, coque, carvão e similares. A carga particulada pode consistir em ou incluir péletes de fertilizante ou outras composições de nutrientes peletizadas.

[0021] A carga particulada também pode incluir aditivos funcionais sólidos, tais como fungicidas sólidos, inseticidas, pigmentos, herbicidas seletivos e similares.

[0022] Podem ser utilizadas misturas de duas ou mais das cargas particuladas anteriores.

[0023] O tamanho de partícula pode ser, por exemplo, de até 10 milímetros (dimensão mais longa), conforme determinado pelos métodos de peneiração.

[0024] O quase pré-polímero é um produto de reação de um poli-isocianato orgânico que inclui di-isocianato de difenilmetano (MDI) e um poliéter que contém grupos oxietileno. Por "quase pré-polímero", entende-se que o produto de reação é uma mistura de moléculas de poli-isocianato livre (não reagido) orgânico e moléculas de pré-polímero terminadas com isocianato formadas na reação das moléculas de poliéter e poli-isocianato orgânico. A quantidade de poli-isocianato orgânico livre pode constituir, por exemplo, pelo menos 5 por cento, pelo menos 10 por cento, pelo menos 15 por cento ou pelo menos 20 por cento do peso total do pré-polímero, até 50 por cento, até 35 por cento por cento, até 30 por cento ou até 25 por cento do mesmo.

[0025] O MDI constitui pelo menos 80% do peso do poli-isocianato orgânico. Pode constituir pelo menos 85%, pelo menos 90% ou pelo menos 95% e pode constituir até 100% ou até 99% do mesmo. O MDI contém di-isocianato de 4,4'-difenilmetano (4,4'-MDI) ou uma mistura dos mesmos com di-isocianato de 2,4'-difenilmetano (2,4'-MDI). Pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 75% ou pelo menos 80 do peso do MDI podem ser o 4,4’-isômero. O 4,4’-isômero pode constituir até 100%, até 99%, até 98% do peso do MDI.

[0026] Em algumas modalidades, o poli-isocianato orgânico pode ter um número médio de funcionalidade de isocianato de 1,95 a 2,15, de preferência, 1,95 a 2,05, e um peso equivalente de isocianato de 123 a 128, de preferência, 124 a 126.

[0027] O poli-isocianato orgânico pode conter até 20% em peso, de preferência, até 10% em peso, até 5% em peso ou até 2% em peso de outros compostos que contêm isocianato, embora qualquer um ou todos esses outros compostos possam estar ausentes. Exemplos de outros compostos que contêm isocianato incluem di-isocianato de 2,2'-difenilmetano (que geralmente está presente em níveis muito pequenos em produtos de MDI comercialmente disponíveis), poli-isocianatos de polifenileno polimetileno com três ou mais anéis, di-isocianato de tolueno, um ou mais poli-isocianatos alifáticos e similares, bem como compostos que contêm isocianato que contém, por exemplo, biureto, alofanato, ureia, uretano, isocianurato e/ou ligações de carbodi-imida,

[0028] O poli-isocianato orgânico pode conter pelo menos 60% em peso, pelo menos 70% em peso ou pelo menos 80% em peso de di-isocianato de 4,4'-difenilmetano.

[0029] O poli-isocianato orgânico mais preferencial é um produto de MDI que contém pelo menos 60% em peso, pelo menos 70% em peso ou pelo menos 80% em peso de 4,4'-MDI, até 40% em peso, de preferência, até 30% em peso ou até 20% em peso de 2,4'-MDI e 0 a 2 por cento em peso de outros compostos de isocianato.

[0030] O poliéter usado para produzir o quase pré- polímero contém grupos oxietileno. O mesmo é convenientemente um homopolímero de óxido de etileno terminado em hidroxila ou copolímero aleatório ou em bloco terminado em hidroxila de óxido de etileno e óxido de 1,2- propileno. O poliéter pode conter, por exemplo, pelo menos 50% ou pelo menos 60% em peso de grupos oxietileno e até 100% em peso de grupos oxietileno. Um poliéter de interesse específico é um homopolímero de poli(óxido de etileno). Outro é um copolímero aleatório ou em bloco de óxido de etileno e óxido de 1,2- propileno que contém 50 a 95%, de preferência, 60 a 95%, de grupos oxietileno e correspondentemente 5 a 50%, de preferência, 5 a 40% de grupos 2- metiloxipropileno.

[0031] O poliéter (ou poliéteres) pode nominalmente conter, por exemplo, uma média numérica de 2 a 4 grupos hidroxila por molécula. Uma funcionalidade de hidroxila média nominal preferencial é de 2 a 3 e uma funcionalidade de hidroxila média nominal mais preferencial é de 2 a 2,5 ou 2 a 2,25. A funcionalidade nominal se refere ao número de grupos hidroxila no composto (ou compostos) iniciador usado na produção do poliéter (ou poliéteres).

[0032] O peso equivalente do poliéter é, de preferência, de pelo menos 300 ou pelo menos 450 e pode ser, por exemplo, até

6.000, até 3.000 ou até 2.000. Uma faixa de peso equivalente especialmente preferencial é de 500 a 1.800.

[0033] Uma mistura de dois ou mais poliéteres pode ser usada para produzir o quase pré-polímero.

[0034] Um agente de ramificação e/ou extensor de cadeia está opcionalmente presente quando o quase pré-polímero é formado. Esse agente de ramificação ou extensor de cadeia pode ter um peso equivalente a hidroxila de até 250 ou até 125 e pode ter pelo menos 3 grupos hidroxila por molécula no caso de um agente de ramificação e exatamente dois grupos hidroxila por molécula no caso de um extensor de cadeia. Se esses estiverem presentes, estão adequadamente presentes em uma quantidade de até 5, de preferência, até 2 partes em peso por 100 partes em peso de poliéteres.

[0035] O peso equivalente e o teor de oxietileno do poliéter (ou poliéteres) são selecionados juntamente com a quantidade de poli- isocianato orgânico para produzir um quase pré-polímero que tem um teor de isocianato de 5 a 15% em peso do quase pré-polímero e um teor de oxietileno de 30 a 50% em peso do quase pré-polímero. O teor de isocianato pode ser de pelo menos 6% ou pelo menos 7% e pode ser, por exemplo, até 12%, até 10% ou até 9%.

[0036] O teor de isocianato do quase pré-polímero pode ser determinado em o uso de métodos de titulação bem-conhecidos.

[0037] O teor de oxietileno do quase pré-polímero é convenientemente calculado a partir do teor de oxietileno do poliéter (ou poliéteres) e dos pesos dos materiais de partida reativos, isto é, os pesos do poliéter (ou poliéteres) e do poli-isocianato orgânico usado na produção do quase pré-polímero, bem como os pesos de quaisquer agentes de ramificação e/ou extensores de cadeia que possam ser usados.

[0038] O quase pré-polímero é convenientemente preparado misturando-se o poli-isocianato orgânico e o poliéter (ou poliéteres) e submetendo-se a mistura a condições nas quais os grupos isocianato e grupos hidroxila reagem para formar ligações de uretano. Essa reação é convenientemente realizada a uma temperatura elevada (tal como de 60 a 180 °C) e, de preferência, sob uma atmosfera inerte, tal como nitrogênio, hélio ou argônio. A reação é geralmente continuada até que o pré-polímero atinja um teor constante de isocianato, indicando o consumo de essencialmente todos os grupos hidroxila do poliéter.

[0039] O quase pré-polímero é, de preferência, produzido na ausência substancial de um catalisador de uretano, isto é, um catalisador para a reação de um grupo isocianato com um grupo hidroxila para um uretano. Em particular, a mistura de reação contém, de preferência, até 1 parte por milhão em peso de metais e até 100 partes por milhão de compostos de amina. Consequentemente, o quase pré-polímero resultante contém quantidades igualmente pequenas desses materiais (se houver). De preferência, o poliéter (ou poliéteres) não é iniciado por amina e não contém grupos amina que exibem atividade como catalisadores de uretano.

[0040] O meio de crescimento de horticultura é produzido através da formação de uma mistura que inclui a carga particulada, o quase pré-polímero e a água e a cura da mistura por reação da água com grupos isocianato do quase pré-polímero. Essa reação forma um polímero ligante. O resultado é um meio de crescimento sólido poroso no qual o sólido particulado é incorporado ao ligante.

[0041] A quantidade de sólido particulado pode ser de pelo menos 10, pelo menos 20, pelo menos 25, pelo menos 30, pelo menos 35 ou pelo menos 40% do peso combinado de sólido particulado e quase pré- polímero. A quantidade de sólido particulado pode ser de até 99%, até 90%, até 80%, até 75%, até 65% ou até 60%, na mesma base.

[0042] Correspondentemente, a quantidade de quase pré-polímero na mistura pode ser de pelo menos 1%, pelo menos 2%, pelo menos 5%, pelo menos 10%, pelo menos 15%, pelo menos 25%, pelo menos 35% ou pelo menos 40% do peso combinado de sólido particulado e quase pré-polímero e pode ser de até 90%, até 80%, até 75%, até 70%, até 65% ou até 60% do mesmo.

[0043] A água constitui pelo menos 10% do peso combinado do sólido particulado, quase pré-polímero e água. Pode constituir pelo menos 20%, pelo menos 35%, pelo menos 40% ou pelo menos 50% e até 90%, até 80% ou até 75% dos mesmos. Essas quantidades de água são muito superiores às necessárias para curar o quase pré-polímero. Acredita-se que o excesso de água ocupe espaço durante a reação de cura, assim, moderando o aumento exotérmico da temperatura e também contribuindo para a porosidade.

[0044] A mistura pode conter outros ingredientes, os quais são considerados opcionais e podem ser omitidos. Esses incluem um ou mais tensoativos, que estão, de preferência, presentes em uma quantidade que constitui, por exemplo, 0,1 a 5, especialmente 0,5 a 3, por cento do peso total de todos os componentes da mistura de reação, exceto a água. Os tensoativos podem funcionar, por exemplo, para ajudar a modular a porosidade do meio de cultura, afetando-se o tamanho das células, o teor de células abertas e a tortuosidade do sistema de poros. A estrutura dos poros afeta características, tais como taxas de detenção e retenção de água, taxas de hidratação, capacidade de filtragem e permeação de oxigênio através do meio de cultura.

[0045] Vários tipos de tensoativos são adequados, incluindo, por exemplo, tensoativos de silicone de vários tipos e vários tensoativos aniônicos, catiônicos, zwitteriônicos e não iônicos. Uma classe de solventes de interesse particular são os copolímeros em bloco de óxido de etileno e um óxido de alquileno superior, tais como óxido de 1,2-propileno e óxido de 1,2-butileno. Esses copolímeros em bloco podem conter, por exemplo, de 40 a 90% em peso de unidades de oxietileno e ter pesos moleculares de 1.500 a

12.000. Esses copolímeros em bloco podem ter um ou mais grupos hidroxila. Exemplos de copolímeros em bloco adequados incluem aqueles vendidos pela The Dow Chemical Company sob o nome comercial Tergitol™ e aqueles vendidos pela BASF sob o nome comercial Pluronics™.

[0046] A mistura de reação pode conter um ou mais agentes de ramificação e/ou extensores de cadeia, conforme descrito anteriormente, mas esses são opcionais e podem ser omitidos. Se utilizados, estão, de preferência, presentes em uma quantidade de até 5 partes em peso ou até 2 partes em peso, por 100 partes em peso do quase pré-polímero.

[0047] A mistura de reação também pode conter vários ingredientes funcionais líquidos, tais como fertilizantes, nutrientes,

fungicidas, inseticidas, pigmentos, herbicidas seletivos e similares. Se presentes, esses, de preferência, constituem até 10% ou até 5% do peso total da mistura de reação.

[0048] A mistura de reação é, de preferência, desprovida de um catalisador de cura, isto é, um catalisador para a reação de grupos isocianato em relação à água.

[0049] A mistura pode ser preparada combinando-se os ingredientes em qualquer ordem, embora seja preferível adicionar a água ou o quase pré-polímero por último para evitar uma reação prematura antes que todos os ingredientes possam ser combinados. Assim, por exemplo, a carga particulada pode ser primeiramente formada em uma pasta fluida, combinando- a com água (e ingredientes opcionais, se houver), seguido pela adição do quase pré-polímero. Como alternativa, o quase pré-polímero e o sólido particulado (e ingredientes opcionais, se houver) podem ser combinados, seguido pela adição de água, observando-se que nesse caso o sólido particulado deve ser cuidadosamente seco antes de ser combinado com o quase pré-polímero para evitar reação prematura. Os ingredientes opcionais solúveis em água podem, em ambos os casos, ser adicionados juntamente com a água ou separadamente.

[0050] A cura ocorre espontaneamente após a mistura da água com o quase pré-polímero. A temperatura de cura pode ser tão baixa quanto 0 °C ou tão alta quanto 100 °C. Temperaturas próximas à temperatura ambiente ou ligeiramente elevadas são inteiramente adequadas e geralmente preferenciais. Assim, a temperatura de cura pode ser de pelo menos 15 °C ou pelo menos 20 °C e até 50 °C, 40 °C ou 35 °C. A reação de cura produz gás de dióxido de carbono que forma células no ligante curado e, portanto, contribui para a porosidade desejada do meio de cultivo de horticultura. Uma expansão da mistura de reação ocorre quando a cura ocorre devido à formação desse gás de dióxido de carbono.

[0051] A etapa de cura pode ser realizada em um molde para formar um meio de crescimento moldado. O molde pode assumir a forma de uma bandeja ou “parte plana” que contém vários compartimentos, cada um com dimensões internas que definem o tamanho e o formato dos meios de crescimento individuais. As partes planas desse tipo são particularmente úteis para a produção de “tampões” individuais para o cultivo de uma única planta ou fungo.

[0052] O tamanho desse tampão pode variar consideravelmente. Um tampão pode ter, por exemplo, uma altura (de cima para baixo, com o topo definido como a superfície da qual uma planta ou fungo emerge ou emergirá) de 12 mm a 300 mm ou mais. A maior área de corte transversal (tomada perpendicularmente à altura) de um tampão pode ser, por exemplo, de 6 mm a 150 mm.

[0053] Certamente, corpos maiores do meio de crescimento de horticultura podem ser produzidos, se destinados a conter espécies maiores de plantas ou fungos ou vários organismos. Por exemplo, o meio de crescimento de horticultura pode ser formado em esteiras que têm áreas de superfície (conforme medido na superfície superior) de, por exemplo, 0,02 metro quadrado ou qualquer tamanho arbitrariamente maior. Tais esteiras podem ser produzidas como rolos para plantações em massa, tal como grama, instalações de telhado verde ou plantio em campo.

[0054] Corpos maiores podem ser produzidos e depois fabricados, por corte, esmerilhamento, torneamento ou outros métodos, para formar corpos menores com geometrias específicas.

[0055] Outras etapas úteis, mas opcionais, de fabricação incluem trituração (para abrir células) e perfuração ou outros métodos de formação de orifícios para, por exemplo, inserir uma semente ou esporo.

[0056] Uma vantagem da invenção é seu perfil de cura desejável, que a torna bem-adaptada para uso em processos contínuos e automatizados. Por exemplo, o meio de crescimento pode exibir um tempo sem aderência, medido conforme descrito nos exemplos a seguir, de 2 a 4 minutos. O mesmo pode exibir um tempo de elevação, medido novamente de acordo com o método descrito nos exemplos, de 4 a 10 minutos, e em modalidades preferenciais 4 a 1/2 a 8 minutos ou 4 a 1/2 a 7 minutos. Essas características de cura fornecem tempo de abertura suficiente para combinar os ingredientes, misturá-los e descarregá-los em uma forma ou molde, proporcionando tempos de ciclo curtos e taxas de produção rápidas.

[0057] O meio de crescimento de horticultura curado é caracterizado por ser poroso (quando seco) e, quando seco, é capaz de absorver e reter a umidade líquida. Um meio de crescimento seco da invenção pode exibir uma captação de água de pelo menos 500 por cento em peso, com base no peso do meio de crescimento seco, quando medido como indicado nos exemplos a seguir. A captação de água pode ser de pelo menos 600% a até

1.000% ou mais. A densidade úmida pode ser, por exemplo, 0,25 a 1,5 g/cm3 ou 0,5 a 0,75 g/cm3, medida como indicado nos exemplos a segui.

[0058] Outra vantagem da invenção é sua excelente resistência mecânica e resistência ao manuseio e deformação, mesmo quando saturado com água. Esse atributo é indicado por sua resistência ao rasgo úmido, que pode ser, por exemplo, pelo menos 0,5 lb-f-/in (força da libra por polegada, 87,5 N/m), pelo menos 1,0 lb-f/in (175 N/m) ou pelo menos 1,2 lb-f/in (210 N/m) e, em algumas modalidades, pode ser de até 3 lb-f/in (525 N/m).

[0059] Plantas e/ou fungos são cultivados no meio de crescimento de horticultura da invenção. Uma semente de planta, muda de planta, corte, cultura de calo, planta em crescimento e/ou esporo de fungo são incorporados ao meio. As sementes de plantas, mudas de plantas ou esporos de fungos são, então, cultivados no meio de cultivo de horticultura para produzir uma planta ou fungo enraizado no meio de cultivo de horticultura.

[0060] Por “cultivado”, entende-se simplesmente que o organismo incorporado ao meio de crescimento de horticultura está sujeito a condições de tal modo que o organismo cresça e se desenvolva em uma planta ou fungo, conforme venha a ser o caso. O crescimento normalmente inclui pelo menos o desenvolvimento de uma estrutura radicular (ou hifas e/ou micélio, no caso de um fungo) que se estende para o meio de crescimento. Um organismo que desenvolve tal estrutura que se estende para o meio de crescimento é “enraizado” no meio de crescimento para os fins desta invenção. O crescimento tipicamente também incluirá o desenvolvimento e/ou crescimento adicional (no caso de uma muda ou planta em crescimento) de uma porção acima do solo do organismo. As condições de crescimento são geralmente ditadas pelo organismo específico que está sendo cultivado, mas em geral incluirão pelo menos exposição à água e uma temperatura de crescimento de 0 a 50 °C e, mais tipicamente, de 10 a 40 °C. As condições podem incluir ainda a exposição à luz (no caso de plantas) ou à escuridão (no caso de certos fungos).

[0061] O tipo de planta que pode ser cultivado no meio de crescimento de horticultura não é particularmente limitado. Uma planta pode ser uma monocotiledônea ou dicotiledônea. Pode ser uma planta ornamental, uma planta paisagística ou uma planta produtora de alimentos. Uma planta produtora de alimentos pode ser, mas sem limitação, uma erva, um vegetal florido, um vegetal folhoso ou um vegetal brassica. Uma planta pode ser aquela que tem usos industriais ou produz partes de plantas que têm usos industriais, tais como algodão, linho, cânhamo, balsa, pinho, carvalho, bordo ou tabaco, entre muitos outros. Uma planta pode ser uma cobertura do solo, tal como uma grama. Uma planta pode ser uma planta que foi geneticamente modificada para produzir um produto químico industrial, farmacêutico ou outro produto útil. Os fungos adequados incluem, por exemplo, cogumelos comestíveis e/ou medicinais, trufas e similares.

[0062] A etapa de incorporação pode ser realizada simultaneamente com a etapa de cura, curando-se a mistura de água/carga/quase polímero na presença de sementes de plantas, mudas de plantas, corte, cultura de calos, cultivo de plantas e/ou esporos de fungos. Como alternativa, a etapa de incorporação pode ser realizada após a conclusão da etapa de cura.

[0063] Os exemplos a seguir são fornecidos para ilustrar a invenção, mas não são destinados a limitar o escopo da mesma. Todas as partes e porcentagens são em peso, salvo indicação em contrário.

EXEMPLOS 1 A 5 E 3-A E AMOSTRAS COMPARATIVAS A A C A. FORMAÇÃO DE QUASE PRÉ-POLÍMERO

[0064] Quase pré-polímeros (QPs) 1 a 5 e quase pré- polímeros comparativos A a C são feitos da seguinte maneira geral, a partir de ingredientes como indicado na Tabela 1. O poliol (ou polióis) é seco até um teor de umidade de menos do que 250 ppm de umidade, aquecendo-o a 100 °C durante a noite com agitação sob nitrogênio. Um vestígio de cloreto de benzoíla é adicionado aos polióis secos e agitado. O poli-isocianato (ou poli-isocianatos) é aquecido separadamente a 50 °C e combinado com o poliol (ou polióis). A mistura de reação resultante é aquecida a 75 °C sob nitrogênio até se obter um teor constante de isocianato. O quase pré-polímero é, então resfriado, à temperatura ambiente e armazenado sob nitrogênio.

[0065] O teor de NCO é medido de acordo com ASTM D5155. O teor de oxietileno do quase pré-polímero é calculado a partir dos materiais de partida. O teor de p,p'-(4,4'-) do isocianato (ou isocianatos) é calculado a partir daquele dos isocianatos de partida. Os valores resultantes são os relatados na Tabela 1.

[0066] O poliol A é um copolímero de óxido de etileno e óxido de propileno com uma funcionalidade hidroxila nominal de 2 e um peso molecular médio numérico de aproximadamente 2.400 g/mol. O mesmo contém 64% de grupos oxietileno. O poliol A está comercialmente disponível como poliol UCON™ PCL-270 junto à The Dow Chemical Company.

[0067] O poliol B é um copolímero de óxido de etileno e óxido de propileno com uma funcionalidade hidroxila nominal de 3 e um peso molecular médio numérico de aproximadamente 5.000 g/mol. O mesmo contém

75% de grupos oxietileno. O poliol B está comercialmente disponível como poliol VORANOL™ CP-1421 junto à The Dow Chemical Company.

[0068] O poliol C é um homopolímero de peso molecular 1.000, nominalmente difuncional, de óxido de etileno. O mesmo contém 100% de grupos oxietileno. O poliol C está comercialmente disponível como poliol Carbowax™ 1000 junto à The Dow Chemical Company.

[0069] O poliol D é o trimetilolpropano.

[0070] O isocianato A é uma mistura de 98% de 4,4'- MDI e 2% de 2,4'-MDI. O mesmo tem um teor de isocianato de 33,5%. O isocianato A está disponível junto à The Dow Chemical Company como poli- isocianato ISONATE™ 125M.

[0071] O isocianato B é uma mistura de 50% de 4,4'- MDI e 50% de 2,4'-MDI. O mesmo tem um teor de isocianato de 33,5%. O isocianato B está disponível junto à The Dow Chemical Company como poli- isocianato de O,P ISONATE™ 50.

[0072] O isocianato C é uma mistura de 80% de di- isocianato de 2,4-tolueno e 20% de di-isocianato de 2,6-tolueno.

TABELA 1 Ingrediente Partes Em Peso QP-1 QP-2 QP-3 QP-4 QP-5 QP- QP- QP- A* B* C* Poliol A 66,2 63,8 62 56,5 51,6 0 65 0 Poliol B 7,4 7,1 7 6,3 5,7 0 0 0 Poliol C 0 0 0 0 0 52 0 58 Poliol D 0 0 0 0 0 13 0 4 Isocianato A 15,9 17,5 19 22,4 25,6 21 0 0 Isocianato B 10,6 11,7 12 14,9 17,1 14 35 0 Isocianato C 0 0 0 0 0 0 0 38 Propriedades % de Teor de 6,4% 7,4% 8% 10,3% 12,4% 7% 9,3% 9,8

NCO

Teor de 48% 46 45% 41% 37% 65% 42% 58 oxietileno Teor de 80% 80% 80% 80% 80% 80% 50% N/A isômero de 4,4'-MDI *Comparativo.

B. PREPARAÇÃO DE MEIOS DE CRESCIMENTO DE HORTICULTURA

[0073] Os Exemplos 1 a 5 dos Meios de Crescimento de Horticultura e Meio Comparativo A a C são produzidos a partir dos Quase Pré-Polímeros 1 a 5 e A a C, respectivamente.

[0074] A Solução de Tensoativo A é um copolímero em bloco de óxido de etileno/óxido de propileno com um peso molecular de cerca de 2.500 e uma funcionalidade hidroxila nominal de 2, diluída com água na razão de 1 parte do copolímero para 9 partes de água.

[0075] A Solução de Tensoativo B é uma mistura 1:9 de um copolímero tribloco de óxido de etileno/óxido de propileno/óxido de etileno e água. O bloco central de poli(óxido de propileno) do copolímero tem um peso molecular de 1.750. Os blocos externos de poli(óxido de etileno) constituem 80% do peso total do copolímero. O copolímero tem uma funcionalidade hidroxila nominal de 2.

[0076] A carga é uma mistura física de musgo de turfa de esfagno, perlita e calcário, comercialmente disponível junto à SunGro Horticulture.

[0077] 14,3 partes da carga, 7,2 partes de Solução de Tensoativo A, 3,1 partes de Solução de Tensoativo B e 629 partes de água são combinadas à temperatura ambiente. O quase pré-polímero (12,5 partes) é, então, adicionado à temperatura ambiente. Nenhum catalisador de uretano está presente. A mistura resultante é misturada com um misturador de alta velocidade durante 16 segundos e depois deixada reagir e formar espuma em um molde de caixa aberto. O meio de crescimento de horticultura resultante em cada caso é deixado condicionar durante a noite à temperatura ambiente.

[0078] O meio de crescimento de horticultura 3-A é produzido da mesma maneira, com o uso do Pré-polímero 3, com exceção de que as soluções de tensoativos são omitidas. A mistura de reação contém 14 partes de Quase Pré-polímero 3, 16 partes de carga e 70 partes de água.

[0079] As características de cura dessas formulações são avaliadas medindo-se o tempo livre de aderência e o tempo de elevação. O tempo livre de aderência é determinado pressionando-se periodicamente um abaixador de língua contra a superfície superior da mistura de reação de espuma. O tempo decorrido desde o início da formação de espuma visível até a mistura de reação não aderir mais ao abaixador de língua é o tempo livre de aderência. O tempo decorrido desde o início da espuma visível até a altura da espuma parar de aumentar é o tempo de elevação.

[0080] A captação de água é medida cortando-se o meio de crescimento curado em espécimes de teste de 1 polegada x 1 polegada x 2 polegadas (2,54 cm x 2,54 cm x 5,08 cm). Os espécimes de teste são secos a 80 °C por um período mínimo de 16 horas e pesados imediatamente. As dimensões do espécime seco são medidas em cada caso e usadas para calcular o volume de espécime seco. A densidade seca é obtida dividindo-se o peso medido pelo volume calculado.

[0081] As amostras pesadas são colocadas em um tripé de 800 ml preenchido com 300 ml de água e deixado de molho durante a noite. Os espécimes encharcados são removidos da água e deixados sob condições ambientais até que a água pare de pingar a partir dos mesmos. Os espécimes são, então, secos com toques com uma toalha de papel para remover a água da superfície e pesados. A porcentagem de captação de água é calculada como: çã á % = , − / ∗ 100

[0082] em que Pesotoque suave, seco indicou o peso do espécime embebido após remover a água da superfície e Pesoseco é o peso do espécime seco antes da embebição. A densidade úmida é, então, determinada medindo-se as dimensões do espécime embebido, calculando seu volume e dividindo o Pesotoque suave, seco pelo volume calculado.

[0083] A resistência ao rasgo por via úmida é medida de acordo com a norma ASTM D3574, Teste F em espécimes fatiados com dimensões de 6 pol. X 1 pol. X 1 pol. (15,24 cm x 2,54 cm x 2,54 cm) com uma fenda de 1,5 pol. (3,81 cm), usando uma velocidade de deslocamento de tração de 500 mm/min. Os espécimes de teste são preparados para teste, equilibrando- os em uma temperatura constante/umidade constante ambiente durante a noite, imergindo-os em água desionizada por 5 minutos e secando-os por 30 segundos. Os resultados dos testes anteriores são os indicados na Tabela 2.

TABELA 2

[0084] *Não se trata de um exemplo da invenção. **A amostra tem muito pouca resistência mecânica para medir.

[0085] A Amostra Comparativa C representa uma formulação típica baseada em di-isocianato de tolueno (TDI). Seus tempos de aderência e elevação são bem-adaptados ao processamento industrial de meios de crescimento ligados, e a densidade úmida e a captação de água refletem as metas da indústria.

[0086] A Amostra Comparativa B mostra o efeito do uso de um MDI com alto teor de o,p'. O sistema cura muito lentamente em comparação com o sistema baseado em TDI (Comp. C) e não é adequado para aplicação industrial.

[0087] A Amostra Comparativa A mostra o efeito do uso de um pré-polímero de MDI que tem um teor muito elevado de oxietileno. O sistema cura muito mais rápido do que o sistema à base de TDI, o que dificulta o processamento. Apesar da cura rápida, esse meio de crescimento falha ao desenvolver resistência mecânica suficiente. Suas propriedades mecânicas são tão fracas que a resistência ao rasgo não pode ser medida com o uso do método ASTM.

[0088] Os exemplos 1 a 5 exibem um excelente equilíbrio de reatividade e propriedades. Os tempos de aderência e elevação estão intimamente alinhados com os do controle à base de TDI, assim como as densidades secas e as captações de água. A resistência ao rasgo é muito melhorada em relação ao controle à base de TDI, sendo cerca de 5 a 10 vezes maior. Isso permite um manuseio mais robusto, facilita o uso de equipamentos de manuseio automatizados e prolonga a vida útil.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Meio de crescimento de horticultura caracterizado pelo fato de que compreende: a) de 10 a 99 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de uma carga particulada, em que a carga particulada é incorporada b) de 90 a 1 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de um polímero de poliuretano-ureia poroso formado por cura por umidade de um quase pré-polímero funcional de isocianato, cujo quase pré-polímero funcional para isocianato é um produto de reação de pelo menos um polímero de óxido de etileno terminado em hidroxila com um excesso de um poli-isocianato orgânico que inclui pelo menos 80% em peso de di-isocianato de difenilmetano, em que pelo menos 60% em peso do di- isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano, em que o quase pré-polímero funcional de isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 5 a 15% em peso e contém de 35 a 50 por cento em peso de unidades de oxietileno, com base no peso do quase pré-polímero funcional para isocianato.

2. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o quase pré-polímero funcional para isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 6 a 15% em peso.

3. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o poli-isocianato orgânico contém pelo menos 95% em peso de di-isocianato de difenilmetano.

4. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos 80% do di-isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'- difenilmetano.

5. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material particulado constitui de 10 a 75 por cento em peso do peso combinado dos componentes a) e b).

6. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a carga inclui um ou mais dentre areia, argila, uma sílica hidratada, biotita, flogopita, partículas de espuma de polímero, calcário, gesso, mica, obsidiana hidratada, terra de diatomáceas, negro de fumo, grafite, solo, musgo, matéria vegetal moída ou picada, adubo, fibra vegetal, detritos, casca de árvore moída, lascas de madeira, serragem, moagem de café, húmus, carvão vegetal, coque ou carvão.

7. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma semente de planta ou esporo de fungos.

8. Meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma planta em crescimento ou fungo enraizado na mesma.

9. Método para produzir um meio de crescimento de horticultura caracterizado pelo fato de que compreende: A. formar uma mistura que contém a) de 10 a 99 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de pelo menos uma carga particulada, b) de 90 a 1 por cento em peso, com base nos pesos combinados dos componentes a) e b), de um quase pré-polímero funcional para isocianato, cujo quase pré- polímero funcional para isocianato é um produto de reação de pelo menos um polímero de óxido de etileno terminado em hidroxila com um excesso de um poli- isocianato orgânico que inclui pelo menos 80% em peso de di-isocianato de difenilmetano, do qual pelo menos 60% em peso de di-isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano, em que o quase pré-polímero funcional com isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 5 a 15% em peso e contém de 35 a 50 por cento em peso de unidades de oxietileno com base no peso do quase pré-polímero funcional para isocianato, e c) 10 a 90% em peso de água, com base nos pesos combinados dos componentes a), b) e c) e B. solidificar a mistura obtida na etapa A, por cura por umidade do quase pré-polímero funcional com isocianato para formar um polímero de poliuretano-ureia poroso ao qual a carga particulada é incorporada.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o quase pré-polímero funcional para isocianato tem antes da cura por umidade um teor de isocianato de 6 a 15% em peso.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o poli-isocianato orgânico contém pelo menos 95% em peso de di-isocianato de difenilmetano.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos 80% do di- isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que o material particulado constitui de 10 a 75 por cento em peso do peso combinado dos componentes a) e b).

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado pelo fato de que a carga inclui um ou mais dentre areia, argila, uma sílica, biotite, flogopite, partículas de espuma de polímero, calcário, gesso, mica, obsidiana hidratado, terra de diatomáceas hidratado, negro de fumo, grafite, solo, musgo, matéria vegetal moída ou picada, adubo, fibra vegetal, detritos, casca de árvore moída, lascas de madeira, serragem, moagens de café, húmus, carvão vegetal, coque ou carvão.

15. Método para cultivar uma planta ou um fungo caracterizado pelo fato de que compreende incorporar uma semente de planta, mudas de plantas, corte, cultura de calo, crescimento de plantas e/ou de esporos do fungo em um meio de crescimento de horticultura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e cultivar a semente da planta, mudas de plantas, corte, cultura de calos, planta em crescimento e/ou esporos de fungos no meio de crescimento de horticultura para produzir uma planta ou fungo enraizado no meio de cultivo de horticultura.

16. Quase pré-polímero terminado em isocianato caracterizado pelo fato de que é um produto de reação de pelo menos um polímero de óxido de etileno terminado em hidroxila com um excesso de um poli- isocianato orgânico que inclui pelo menos 80% em peso de di-isocianato de difenilmetano, em que pelo menos 60% em peso do di-isocianato de difenilmetano é di-isocianato de 4,4'-difenilmetano, em que o quase pré-polímero funcional para isocianato possui antes da cura por umidade um teor de isocianato de 5 a 15% em peso e contém 35 a 50% em peso, com base no peso do quase pré-polímero com funcionalidade para isocianato, de unidades de oxietileno.