CZ310447B6 - Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu - Google Patents

Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu Download PDF

Info

Publication number
CZ310447B6
CZ310447B6 CZ2023-100A CZ2023100A CZ310447B6 CZ 310447 B6 CZ310447 B6 CZ 310447B6 CZ 2023100 A CZ2023100 A CZ 2023100A CZ 310447 B6 CZ310447 B6 CZ 310447B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
sewage sludge
fungi
glomus
spores
extract
Prior art date
Application number
CZ2023-100A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2023100A3 (cs
Inventor
Jaroslav FUKA
Jaroslav Ing Fuka
Original Assignee
Groown s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Groown s.r.o. filed Critical Groown s.r.o.
Priority to CZ2023-100A priority Critical patent/CZ310447B6/cs
Priority to PCT/CZ2024/050014 priority patent/WO2024188381A1/en
Priority to EP24723452.9A priority patent/EP4526276B1/en
Publication of CZ2023100A3 publication Critical patent/CZ2023100A3/cs
Publication of CZ310447B6 publication Critical patent/CZ310447B6/cs
Priority to IL323298A priority patent/IL323298A/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/02—Other organic fertilisers from peat, brown coal, and similar vegetable deposits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G1/00—Mixtures of fertilisers belonging individually to different subclasses of C05
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20—Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A01N63/22—Bacillus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/20—Bacteria; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A01N63/27—Pseudomonas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N63/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing microorganisms, viruses, microbial fungi, animals or substances produced by, or obtained from, microorganisms, viruses, microbial fungi or animals, e.g. enzymes or fermentates
    • A01N63/30—Microbial fungi; Substances produced thereby or obtained therefrom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P21/00—Plant growth regulators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/08—Organic fertilisers containing added bacterial cultures, mycelia or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/40—Treatment of liquids or slurries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/60—Heating or cooling during the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F9/00—Fertilisers from household or town refuse
    • C05F9/04—Biological compost
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • C05G5/12—Granules or flakes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

Kompozice hnojiva obsahující pyrolýzní produkt čistírenského kalu, bakterie rozpouštějící fosfáty, kterými jsou Pseudomonas putida a Pseudomonas fluorescens; spory arbuskulárních mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus interaradices a Glomus mosseae;a alespoň jednu hnojicí složku zvolenou ze skupiny sestávající z výluhu z vermikompostu, huminových kyselin, kompostového extraktu, extraktu z rostlinného nebo živočišného hnoje, výluhu ze sladkovodních nebo mořských řas nebo kvasinkového extraktu. Způsob výroby výše uvedené kompozice hnojiva.

Description

Kompozice hnojivá na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu
Oblast techniky
Tento vynález se týká kompozice hnojivá na bázi pyrolýzního produktu čistírenského kalu, přičemž uvedený produkt je biotizován a obohacen organickými komponenty.
Dosavadní stav techniky
Pod pojmem biouhel se rozumí biomasa zuhelnatělá procesem pyrolýzy. Nachází použití mimo jiné jako hnojivo či pomocná půdní látka zlepšující půdní vlastnosti a přirozenou úrodnost půdy. Biouhel se obvykle získává termickou redukcí (pyrolýzou) biomasy nebo jiné organické hmoty za teploty 450 až 800 °C. Jeho složení a vlastnosti závisí na tom, z jakého materiálu je vyroben. V případě původu z rostlinné nebo živočišné biomasy obsahuje obvykle 50 až 90 % hmotn. stabilního uhlíku, a kromě uhlíku také obvykle asi 1 % hmotn. fosforu, 2 % hmotn. draslíku, 6 % hmotn. vápníku a 1,5 % hmotn. hořčíku.
Pod pojmem čistírenský nebo odpadní kal se rozumí tuhý nebo polotuhý odpadní produkt čističek odpadních vod. Pyrolýzou tohoto kalu lze získat produkt podobný biouhlu, např. technologií společnosti PYREG GmbH a HST Hydrosystémy s.r.o. (dostupné dne 14.3.2023 na http://www.hydrosystemy.cz/produkty/53-nakladani-s-kaly/55-zpracovani-kalu-pyrolyzou/67pyrolyzni-modul-pyreg a na http://www.hydrosystemy.cz/files/files/2eu7ifoi_files/Zpracován%C3%AD%20čist%C3%ADren ského%20kalu.pdf), přičemž kal je nejdříve zplyněn při teplotě 550° C až 600° C, poté přívodem řízeného množství vzduchu karbonizován. Materiál je uvnitř reaktoru posouván šroubovým dopravníkem. Vzniklý produkt s vysokým obsahem fosforu se vyznačuje granulovanou kompozicí a lze ho využít jako půdní přísadu podporující tvorbu organické hmoty, která je zdrojem živin v půdních substrátech, což vede ke zvýšení kvality a produktivity půdy. Pojmy „biouhel“, „produkt získaný pyrolýzou čistírenského kalu“ a „pyrolýzní produkt čistírenského kalu“ se v pro účely tohoto vynálezu používají zaměnitelně.
Kompozice hnojiv obsahující biouhel získaný pyrolýzou čistírenského kalu a biotizovaný pomocí bakterie Pseudomonas putída a obecně popsaných spor mykorrhizních hub jsou známé např. z US 10233131 B2, EP 2834322 A4, US 20190202749 AI a US 10947167 B2. Biotizaci uvedeného biouhle pouze pomocí bakterie Pseudomonas putída popisuje série publikací Qian a kol. z let 2019, 2020 a 2022. Nevýhodou těchto kompozic je absence mykorrhizních hub prospěšných pro rostliny, bakterií podporující růst rostlin a bakterií vázajících dusík, nejedná se tedy o plnohodnotné biohnojivo obsahující dostatečné množství makronutrientů bez dodatečné suplementace anorganickými hnojivý.
Kompozice hnojiv obsahující biouhel získaný pyrolýzou čistírenského kalu a biotizovaný pomocí bakterií Bacillus megatherium, Azotohacter spp. a jiných, a volitelně pomocí spor endomykorrhizních hub jsou známé např. z EP 2718246 A4, CN 113880651 A, CN 111763118 A. Biotizaci uvedeného biouhle pouze pomocí bakterie Bacillus megatherium navíc popisují CN 104628484 B, CN 105777372 B, CN 112808234 A. Nevýhodou těchto kompozic je absence bakterií rozpouštějících fosfáty, nejedná se tedy o plnohodnotné biohnojivo obsahující dostatečné množství makronutrientů bez dodatečné suplementace anorganickými hnojivý.
V českém užitném vzoru CZ 34889 U1 je popsáno mikrogranulované hnojivo obsahující v prvním příkladu biouhel získaný pyrolýzou měkkého dřeva při 650 °C a obohacený fosforečnanem amonným a v druhém příkladu biouhel získaný pyrolýzou obilné slámy při 450 °C a obohacený fosforečnanem vápenatým. Nevýhodou této kompozice je, že v obou případech je nutné biouhel obohatit fosfátem (např. fosforečnanem amonným nebo vápenatým
- 1 CZ 310447 B6 dle příkladů tohoto užitného vzoru), a rovněž je mikrogranulovaná kompozice dosažena až pomocí pojivá obsahujícího škrob, a volitelně močovinu.
V české patentové přihlášce CZ 20210592 A3 (toho času nezveřejněné) je popsán granulovaný půdní kondicionér na bázi směsi organického hnojivá (např. zvířecích exkrementů) a biotizovaného biouhle získaného termickou redukcí rostlinné biomasy nebo zvířecích kostí, např. termickou redukcí měkkého dřeva při 550 °C. Biotizace je docílena půdními bakteriemi rodu Pseudomonas a/nebo Bacillus, dále nitrifikačními bakteriemi rodu Rhizobium a/nebo Azotobacter nebo Azospirillum, a sporami arbuskulámích mykorrhizních hub (např. rodu Glomus) a/nebo ektomykorrhizních hub (např. rodu Pisolithus, Scleroderma nebo Rhizopogori) a/nebo mykoparazitických hub (např. rodu Trichoderma nebo Pythium) a/nebo erikoidních mykorrhizních hub.
Granulovaná kompozice je dosažena pomocí pojivá obsahujícího škrob. Půdní kondicionér dále může obsahovat výluh z vermikompostu nebo fosforečnan amonný.
V americké patentové přihlášce US 2022272987 AI je popsána kompozice obsahující šumivé činidlo, biostimulant (např. Glomus spp., Trichoderma spp., Azospirillum spp., Azotobacter spp., Bacillus spp., Burkholderia spp., Pseudomonas spp., Rhizobium spp, huminová kyselina) nutrient (např. kompostový extrakt, extrakt z mořských řas, biouhel), pesticid (např. Bacillus megatherium) a způsob výroby této kompozice. Kompozice může být ve formě granulí. Biouhel je uveden pouze jako obecný biouhel bez specifikace jeho původu, není tedy zřejmý obsah fosforu v tomto biouhlu.
V čínské patentové přihlášce CN 113714269 A je popsána kompozice obsahující biouhel, huminovou kyselinu, bakteriální tekutinu obsahující alespoň jednu bakterii ze skupiny Trichoderma, Azotobacter, Bacillus megatherium, Pseudomonas aeruginosa. Způsob výroby kompozice zahrnuje kroky pyrolýzy rostlin bohatých na železo za získání biouhlu, přípravu bakteriální tekutiny a biotinizaci biouhlu touto tekutinou, výhodně je přidána huminová kyselina. Biouhel je uveden pouze jako obecný biouhel a konkrétně je uveden pouze biouhel získaný pyrolýzou rostlin bohatých na železo, rostoucích v červenozemích, není tedy zřejmý obsah fosforu v tomto biouhlu. Obecně je obsah fosforu v biouhlu získaném pyrolýzou rostlinné biomasy nízký a je nutné jej suplementovat.
V americkém patentu US 8236085 B1 je popsána kompozice obsahující biouhel; výluh z kompostu nebo extrakt z řas; endomykorrhizní houby (např. Glomus intraradices, G. mosseae, G. deserticola), ektomykorrhizní houby, Trichoderma (např. T. harzianum), bakterie jako jsou Bacillus megatherium, Azotobacter, Pseudomonas. Kompozice je získána v následujících krocích: pyrolýza biomasy za získání biouhlu, impregnace huminovou kyselinou nebo extraktem z řas, a biotinizace biouhlu kompostovým činidlem obsahující výše uvedené houby a bakterie. Biouhel je uveden pouze jako biouhel získaný pyrolýzou biomasy, není tedy zřejmý obsah fosforu v tomto biouhlu. Obecně je obsah fosforu v biouhlu získaném pyrolýzou rostlinné biomasy nízký a je nutné jej suplementovat.
Publikace Kos z roku 2022 s názvem „Použití pyrolýzy k produkci hnojivá z čistírenských kalů“ pojednává o biouhlu získaném pyrolýzou čistírenského kalu jakožto o biouhlu s vysokým obsahem fosforu. Absentuje však biotizace biouhlu, což některé nutrienty může činit nedostupnými.
Ve stavu techniky tedy vzniká potřeba poskytnout hnojivo na bázi biotizovaného produktu získaného pyrolýzou čistírenského kalu, který umožňuje využití všech dostupných makronutrientů (fosfor, draslík, dusík) rostlinami.
-2CZ 310447 B6
Podstata vynálezu
Cílem vynálezu je poskytnout kompozici hnojivá na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu, které rostlinám poskytuje všechny potřebné makronutrienty (fosfor, dusík, draslík) bez nutnosti suplementace anorganickými hnojivý.
Uvedeného cíle je dosaženo kompozicí hnojivá obsahující pyrolýzní produkt čistírenského kalu, bakterie rozpouštějící fosfáty Pseudomonas putída a Pseudomonas fluorescens, spory arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus íntraradíces a Glomus mosseae, a alespoň jednu hnojící složku zvolenou ze skupiny sestávající z výluhu z vermikompostu, huminových kyselin, kompostového extraktu, extraktu z rostlinného nebo živočišného hnoje, výluhu ze sladkovodních nebo mořských řas nebo kvasinkového extraktu.
Uvedená kompozice může dále obsahovat spory nebo mycelium alespoň jednoho druhu houby zvolené ze skupiny sestávající z endomykorrhizních hub, arbuskulámích mykorrhizních hub, ektomykorrhizních hub, erikoidních mykorrhizních hub a mykoparazitických hub.
Mykoparazitickou houbou je s výhodou Trichoderma spp., s výhodou Trichoderma harzianum. Hnojící složkou je s výhodou výluh z vermikompostu a/nebo výluh z mořských nebo sladkovodních řas.
Uvedená kompozice může dále obsahovat alespoň jeden dmh bakterie podporující růst rostlin, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Bacillus a Burkholderia a/nebo alespoň jeden dmh bakterie vázající dusík, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Rhizobium, Azotobacter a Azospirillum. Bakterií podpomjící růst rostlin je s výhodou Bacillus megatherium. Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus thuringiensis, Bacillus velezenzis, Burkholderia cepacia a/nebo Burkholderia vietnamiensis. Zejména výhodným provedením je Bacillus megatherium. Bakterií vázající dusík je s výhodou Rhizobium leguminosarum, Rhizobium meliloti, Rhizobium huakuii, Rhizobium loti, Azotobacter chroococcum, Azospirillum lipoferum a/nebo Azospirillum brasilense.
Uvedená kompozice může s výhodou být v granulované formě, která sama vzniká pyrolýzou čistírenského kalu bez nutnosti kroku granulace nebo přidávání pojiv.
Uvedená kompozice může s výhodou obsahovat pyrolýzní produkt čistírenského kalu, bakterie Pseudomonas putida, Pseudomonas fluorescens, Bacillus megatherium, Burkholderia spp., Azotobacter spp., Azospirillum spp., spory arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus intraradices a Glomus mosseae, a spory mykoparazitické houby Trichoderma harzianum.
Uvedený produkt je alespoň částečně získán pyrolýzou čistírenského kalu, např. středně teplotní pyrolýzou při teplotě 630 až 670 °C.
Podstata kompozice hnojivá podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že (kromě dalších živin a mikronutrientů) poskytuje rostlinám fosfor, dusík i draslík biologického původu bez nutnosti suplementace syntetickými hnojivý. Vysoký obsah fosfátů z čistírenského kalu je bakteriemi rozpouštějící fosfáty Pseudomonas putida a Pseudomonas fluorescens, zpřístupněn ve formě zužitkovatelné rostlinami. Bakterie podpomjící růst rostlin z rodu Bacillus a/nebo Burkholderia, s výhodou Bacillus megatherium, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus thuringiensis, Bacillus velezenzis, Burkholderia cepacia a/nebo Burkholderia vietnamiensis, syntetizují růstový fýtohormon auxin. Bakterie vázající dusík ze vzduchu z rodu Rhizobium, Azotobacter a/nebo Azospirillum zpřístupňují dusík v půdě ve formě zužitkovatelné rostlinami.
Spory nebo mycelium mykorrhizních a/nebo mykoparazitických hub obecně přispívají k lepšímu růstu a výnosu, zvýšené toleranci vůči suchu a nedostatku živin, vyšší odolnosti vůči negativním
- 3 CZ 310447 B6 vlivům životního prostředí (vysoká salinita, kontaminace půdy) a rezistenci rostlin vůči patogenům.
Spory nebo mycelium arbuskulámích mykorrhizních hub, zejména Glomus deserticola, Glomus íntraradíces a/nebo Glomus mosseae, vytvářejí v buňkách kořenové kůry po proniknutí přes rhizodermis houbové struktury (hyfy, vezikule, arbuskule) a posléze vně kořene extenzivní síť, tzv. mimokořenového mycelia, které je schopno do kořene rostliny transportovat vodu a živiny (P, N, K, Zn, Cu, Mg). Hyfy mycelia také produkují specifický glykoprotein glomalin, který zvyšuje stabilitu půdních makroagregátů a omezuje erozi půdy.
Rostliny inokulované sporami nebo myceliem mykoparazitických hub, zejména rodu Trichoderma spp., např. Trichoderma harzianum. vykazují vyšší příjem živin, zvýšený růst, zvýšení tvorby kořenového vlášení a vyšší odolnost vůči houbovým patogenům na kořenech.
Výluh z vermikompostu jako hnojící složka dodává hnojivu draslík biologického původu a výhodně je rovněž využit při ochlazení pyrolyzovaného produktu z pyrolyzačního reaktoru. Podobný účinek má i výluh z mořských nebo sladkovodních řas.
Výše popsaná kompozice zvyšuje úrodnost půdy, zvyšuje zadržování vody v půdě, zlepšuje regeneraci chudých půd, zlepšuje využití dalších hnojiv (zadržuje je a pomalu uvolňuje), a tím snižuje průnik výživových látek do podzemních vod. Přidáním do kompostu se navíc dosáhne zvýšení teploty kompostu, zvýšení retence vody a zvýšení pH kompostu. Doporučená dávka je 1 až 6 t sušiny/hektar půdy (např. 1 nebo 2 nebo 5 t sušiny/ha), s výhodou je kompozice před zapravením do půdy rozmíchána do vodní suspenze nebo do suspenze s kapalným hnojivém organického či syntetického původu.
Uvedeného cíle je dále dosaženo způsobem výroby výše uvedené kompozice hnojivá, obsahujícím následující kroky:
a. pyrolýza čistírenského kalu za vzniku pyrolýzního produktu čistírenského kalu, s výhodou v granulované formě (tj. bez nutnosti přidání pojiv, granulát vzniká samovolně pyrolýzou);
b. chlazení vzniklého pyrolýzního produktu čistírenského kalu hnojící složkou, s výhodou výluhem z vermikompostu a/nebo výluhem z mořských nebo sladkovodních řas (např. jeho vodným roztokem v ředění 1:40), a sušení ochlazeného pyrolýzního produktu čistírenského kalu (např. na 10 až 20 % hmota, obsahu zbytkové vody, s výhodou na maximálně 15 % hmota.);
c. biotizace ochlazeného a vysušeného pyrolýzního produktu čistírenského kalu v libovolném pořadí, s výhodou v uvedeném pořadí i.-ii.-iii.-iv.-v.,
i. sporami arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus de sérii cola. Glomus íntraradíces a Glomus mosseae', a ii. bakteriemi rozpouštějícími fosfáty Pseudomonas putida a Pseudomonas fluorescens (např. 0,1 až 1,0 g každé bakterie při koncentraci CFU 109 na 1 g);
iii. volitelně, sporami nebo myceliem hub zvolených ze skupiny sestávající z endomykorrhizních hub, arbuskulámích mykorrhizních hub, ektomykorrhizních hub a erikoidních mykorrhizních hub;
iv. volitelně, alespoň jedním druhem bakterie podporující růst rostlin, zvolené ze skupiny sestávající zrodu Bacillus a Burkholderia (např. 0,1 až 1,0 g každé bakterie při koncentraci CFU 109 na 1 g) a/nebo alespoň jedním druhem bakterie
-4CZ 310447 B6 vázající dusík, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Rhizobium, Azotobacter a Azospíríllum (např. 0,1 až 1,0 g každé bakterie při koncentraci CFU 109 na 1 g); a
v. volitelně, sporami mykoparazitických hub, s výhodou Trichoderma spp., výhodněji Trichoderma harzianum (např. 0,1 až 1,0 g spor při koncentraci maximálně CFU 105 na 1 g);
za vzniku biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu obsaženého ve výše uvedené kompozici hnojivá.
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde:
Obr. 1 znázorňuje mikroskopické snímky části kořene kolonizovaného myceliem arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus intraradices a Glomus mosseae v kompozici E.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladné srovnání obsahu makro- a mikronutrientů a některých fyzikálních parametrů produktu získaného pyrolýzou dřevní štěpky a kompozice hnojivá obsahujícího produkt získaný pyrolýzou čistírenského kalu (podle nároku 1) je shrnuto v tabulce 1. Kompozice hnojivá podle tohoto vynálezu obsahuje ve srovnání s pyrolýzním produktem biomasy více N, P, Ca, Fe, Cu a Zn. Zejména vyšší obsah P je následně využit přítomností bakterií rozpouštějících fosfáty. Zvýšený obsah těžkých kovů (Cd, Cr, Pb) je nutné blíže analyzovat na přítomnost těchto prvků v biodostupné frakci přístupné rostlinám pomocí dlouhodobých loužicích testů.
Tabulka 1. Obsah makro- a mikronutrientů a některých fyzikálních parametrů produktu získaného pyrolýzou dřevní štěpky (A) a odpadního kalu (B).
Parametr Jednotka A B
Sypná hmotnost g/dm3 163 638
Specifický povrch, Sbet m2/g 564 13,0
Specifický povrch mesopórů, Smeso m2/g 258 4,00
Specifický celkový objem pórů, Vtot mm3iiq/g 443 30,0
Specifický objem mikropórů, Vmicro mm3iiq/g 162 5,00
pH (voda, 1:10) - 11,2 7,70
Vodivost, EC (voda 1:10) mS/cm 1,40 0,79
Popel Ad hmota. % 10,6 64,3
Prchavá hořlavina Vd hmota. % 1,30 15,4
Spalné teplo Qs d MJ/kg 28,2 10,2
Výhřevnost Qid MJ/kg 28,0 9,90
Obsah C hmota. % 87,0 26,6
Obsah H hmota. % 0,91 1,10
Obsah N hmota. % 0,36 3,00
Obsah celkové S hmota. % 0,23 0,30
Poměr H/C - 0,13 0,49
Poměr C/N - 283 10,3
Obsah P g/kg 0,89 47,4
Obsah K g/kg 3,90 3,60
Obsah Ca g/kg 16,4 49,0
- 5 CZ 310447 B6
Obsah Mg g/kg 2,85 12,2
Obsah Na g/kg - 1,99
Obsah AI g/kg - 27,7
Obsah Fe g/kg - 84,6
Obsah As mg/kg <0,50 5,02
Obsah Cd mg/kg 0,20 2,63
Obsah Cr mg/kg 18,1 136
Obsah Cu mg/kg 30,0 515
Obsah Hg mg/kg 0,02 0,009
Obsah Ni mg/kg 21,0 36,6
Obsah Pb mg/kg 8,30 73,3
Obsah Zn mg/kg 429 1620
Prvním příkladem uskutečnění jsou kompozice A-E hnojivá obsahující produkt (10 g) získaný pyrolýzou čistírenského kalu, bakterie Pseudomonas putída (106 CFU), Pseudomonas fluorescens (106 CFU), a spory arbuskulámích mykorrhizních hub (0,1 g, zkratka AMH) Glomus de sérii cola. Glomus íntraradíces a Glomus mosseae (rovným dílem) podle tabulky 2. Uvedené kompozice byly přidány k rostlinám kukuřice (Zea mays), které byly pěstovány v 1 L květináčích ve skleníku v autoklávovaném substrátu zeolit : písek v poměru 3:2. Jako kontrola byla kompozice F, syntetické hnojivo NPK Microstar v množství 5 g/květináč. Množství jednotlivých složek v závorkách je uvedeno na 1 L květináč, viz tabulka 2. Hmotnost sušiny (v g), hmotnost palic kukuřice (v g) a délka kolonizovaných kořenů v důsledku obsahu mykorrhizního inokula (v %) jsou uvedeny v tabulce 3 a mykorrhizní kolonizace kořenů (arbuskuly A, hyfy H a vezikuly V) je znázorněna na obr. 1 (barveno trypanovou modří).
Tabulka 2. Kompozice A-F.
Složka A B c D E F
Produkt získaný pyrolýzou čistírenského kalu 10 g 10g 10 g 10g 10g
AMH - 0,1 g 0,1 g 0,1 g 0,1 g -
P. putída - - 106 CFU - 106 CFU -
P. fluorescens - - - 106 CFU 106 CFU -
NPK Microstar - - - - - 5g
Tabulka 3. Výsledky experimentu s kukuřicí.
Kompozice Hmotnost sušiny (v g) Hmotnost palic (vg) Délka kolonizovaných kořenů (v %)
A 3,1 1,3 0
B 3,4 1,5 15
C 3,8 2,3 42
D 3,8 2,4 55
E 5,0 2,6 58
F 2,8 1,0 0
Z tabulky 3 lze u kompozice E vidět synergický účinek produktu získaného pyrolýzou čistírenského kalu, bakterií Pseudomonas putída, Pseudomonas fluorescens, a spor arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus desertícola, Glomus íntraradíces a Glomus mosseae na hmotnost sušiny kukuřice, jelikož příspěvek jednotlivých bakterií Pseudomonas putída a Pseudomonas fluorescens je v kompozicích C a D nižší než jejich kombinace v kompozici E. Aditivní účinek lze u kompozice E vidět ve výsledné hmotnosti palic a v délce kolonizovaných
-6CZ 310447 B6 kořenů. Do výše uvedených kompozic C-E lze přidat i bakterii Bacillus megatherium, Burkholderia spp. a alespoň jednu bakterii vázající dusík (Rhizobium, Azotobacter, Azospirillum).
Druhým příkladem je způsob výroby kompozice hnojivá obsahující produkt získaný pyrolýzou čistírenského kalu, bakterie Pseudomonas pul i da. Pseudomonas fluorescens, Bacillus megatherium, Burkholderia spp., Azotobacter spp., Azospirillum spp., spory arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus intraradices a Glomus mosseae, a spory mykoparazitické houby Trichoderma harzianum. Čistírenský kal je pyrolyzován při teplotě přibližně 650 °C za vzniku pyrolýzního produktu čistírenského kalu v granulované formě, který je následně chlazen vodným roztokem výluhu z vermikompostu (v ředění 1:40) a sušen na maximálně 15 % hmota, obsahu zbytkové vody. Vzniklý ochlazený a vysušený pyrolýzní produkt čistírenského kalu je biotizován sporami arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus intraradices a Glomus mosseae (spory jsou na silikátovém prachovém nosiči v koncentraci 5000 spor na 1 g nosiče). Při rotaci granulátu v biotizačním bubnu (max. 20 otáček za min.) se postupně přidává prachový koncentrát spor (na 1 kg granulátu 4 g koncentrátu, tj. 20000 spor), tedy výsledná hodnota spor na 1 g granulátu je 10, v 1 gramu je přibližně 16 až 20 granulí, tedy výsledná koncentrace je minimálně 1 spora na každou granuli. Po biotizaci sporami arbuskulámích mykorrhizních hub (cca 20 min.) se ve stejném rotačním bubnu biotizuje směsí bakterií rozpouštějících fosfáty Pseudomonas putida a Pseudomonas fluorescens (0,5 g od každé lyofýlizované kultury o koncentraci CFU 106 až 109 na 1 g, např. CFU 109 na 1 g). Dalším krokem je biotizace směsí ostatních bakterií (Azotobacter, Bacillus, Azospirillum a další) ve stejném dávkování i stejné koncentraci jako v případě bakterií rodu Pseudomonas. Nakonec se na povrch granulátu biotizuje mykoparazitická houba Trichoderma harzianum (0,5 g práškové kultury v koncentraci CFU 105 na 1 g, přičemž nelze doporučit vyšší koncentrace Trichoderma harzianum kvůli možné inhibiční reakci a snížení rozvoje mykorrhizních hub). Po přidání všech biotizačních složek se v bubnu biotizuje za stálé rotace po dobu cca 20 min. a poté je granulát převeden do finálních obalů (pytle, big bagy apod.).
Průmyslová využitelnost
Výše popsanou kompozici hnojivá lze využít v ekologickém zemědělství jako uhlíkově negativní hnojivo nebo půdní kondicionér.

Claims (10)

1. Kompozice hnojivá obsahující pyrolýzní produkt čistírenského kalu a bakterii rozpouštějící fosfáty Pseudomonas pul i da. vyznačující se tím, že dále obsahuje:
a. bakterii rozpouštějící fosfáty Pseudomonas fluorescens,
b. spory arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus de sérii cola. Glomus íntraradíces a Glomus mosseae', a
c. alespoň jednu hnojící složku zvolenou ze skupiny sestávající z výluhu z vermikompostu, huminových kyselin, kompostového extraktu, extraktu z rostlinného nebo živočišného hnoje, výluhu ze sladkovodních nebo mořských řas nebo kvasinkového extraktu.
2. Kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje spory nebo mycelium alespoň jednoho druhu houby zvolené ze skupiny sestávající z endomykorrhizních hub, arbuskulámích mykorrhizních hub, ektomykorrhizních hub, erikoidních mykorrhizních hub a mykoparazitických hub.
3. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že mykoparazitickou houbou je Trichoderma spp., s výhodou Trichoderma harzianum.
4. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že hnojící složkou je výluh z vermikompostu a/nebo výluh z mořských nebo sladkovodních řas.
5. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden druh bakterie podporující růst rostlin, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Bacillus a Burkholderia a/nebo alespoň jeden druh bakterie vázající dusík, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Rhizobium, Azotobacter aAzospirillum.
6. Kompozice podle nároku 5, vyznačující se tím, že bakterií podporující růst rostlin je Bacillus megatherium.
7. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je v granulované formě.
8. Kompozice podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že obsahuje pyrolýzní produkt čistírenského kalu, bakterie Pseudomonas pul i da. Pseudomonas fluorescens, Bacillus megatherium, Burkholderia spp., Azotobacter spp., Azospirillum spp., spory arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus deserticola, Glomus intraradices a Glomus mosseae, a spory mykoparazitické houby Trichoderma harzianum.
9. Způsob výroby kompozice hnojivá podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:
a. pyrolýza čistírenského kalu za vzniku pyrolýzního produktu čistírenského kalu, s výhodou v granulované formě;
b. chlazení vzniklého pyrolýzního produktu čistírenského kalu hnojící složkou, s výhodou výluhem z vermikompostu a/nebo výluhem z mořských nebo sladkovodních řas, a sušení ochlazeného pyrolýzního produktu čistírenského kalu;
c. biotizace ochlazeného a vysušeného pyrolýzního produktu čistírenského kalu v libovolném pořadí, s výhodou v uvedeném pořadí i.-ii.,
i. sporami arbuskulámích mykorrhizních hub Glomus de sérii cola. Glomus intraradices a Glomus mosseae', a ii. bakteriemi rozpouštějícími fosfáty Pseudomonas putida a Pseudomonas huorescens.
za vzniku biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu obsaženého v kompozici hnojivá podle kteréhokoliv z předchozích nároků.
-8CZ 310447 B6
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že součástí kroku c. je biotizace ochlazeného a vysušeného pyrolýzního produktu čistírenského kalu v libovolném pořadí, s výhodou v uvedeném pořadí i.-ii.-iii.-iv.-v., iii. sporami nebo myceliem hub zvolených ze skupiny sestávající z endomykorrhizních hub, 5 arbuskulámích mykorrhizních hub, ektomykorrhizních hub a erikoidních mykorrhizních hub;
iv. alespoň jedním druhem bakterie podporující růst rostlin, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Bacillus a Burkholderia a/nebo alespoň jedním druhem bakterie vázající dusík, zvolené ze skupiny sestávající z rodu Rhizobium, Azotobacter a Azospirillunp a
v. sporami mykoparazitických hub, s výhodou Trichoderma spp., výhodněji Trichoderma ίο harzianum·, za vzniku biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu obsaženého v kompozici hnojivá podle kteréhokoliv z nároků 5 až 8.
CZ2023-100A 2023-03-14 2023-03-14 Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu CZ310447B6 (cs)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-100A CZ310447B6 (cs) 2023-03-14 2023-03-14 Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu
PCT/CZ2024/050014 WO2024188381A1 (en) 2023-03-14 2024-03-14 A fertiliser composition based on a biotised, sewage sludge pyrolysis product
EP24723452.9A EP4526276B1 (en) 2023-03-14 2024-03-14 A fertiliser composition based on a biotised, sewage sludge pyrolysis product
IL323298A IL323298A (en) 2023-03-14 2025-09-11 A fertilizer composition based on the pyrolysis product of biotized sludge from wastewater.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-100A CZ310447B6 (cs) 2023-03-14 2023-03-14 Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2023100A3 CZ2023100A3 (cs) 2024-09-25
CZ310447B6 true CZ310447B6 (cs) 2025-06-25

Family

ID=90971641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-100A CZ310447B6 (cs) 2023-03-14 2023-03-14 Kompozice hnojiva na bázi biotizovaného pyrolýzního produktu čistírenského kalu

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4526276B1 (cs)
CZ (1) CZ310447B6 (cs)
IL (1) IL323298A (cs)
WO (1) WO2024188381A1 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120025911A (zh) * 2025-02-18 2025-05-23 江西省农业科学院水稻研究所 一种微生物组合物及其在促进水稻生长中的应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8236085B1 (en) * 2011-06-06 2012-08-07 Cool Planet Biofuels, Inc. Method for enhancing soil growth using bio-char
CZ34889U1 (cs) * 2021-01-21 2021-03-02 Aivotec S.R.O. Hnojivo ve formě mikrogranulí
CN113714269A (zh) * 2020-05-24 2021-11-30 中国环境科学研究院 一种土壤养分优化调控技术方法
US20220272987A1 (en) * 2019-04-12 2022-09-01 Jeffrey H. ROBBINS Composition including effervescent agents, biostimulant, nutrient, and pesticide
CZ2021592A3 (cs) * 2021-12-22 2023-03-15 FERTICHAR s.r.o. Způsob výroby půdního kondicionéru a půdní kondicionér vyrobený tímto způsobem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8236085B1 (en) * 2011-06-06 2012-08-07 Cool Planet Biofuels, Inc. Method for enhancing soil growth using bio-char
US20220272987A1 (en) * 2019-04-12 2022-09-01 Jeffrey H. ROBBINS Composition including effervescent agents, biostimulant, nutrient, and pesticide
CN113714269A (zh) * 2020-05-24 2021-11-30 中国环境科学研究院 一种土壤养分优化调控技术方法
CZ34889U1 (cs) * 2021-01-21 2021-03-02 Aivotec S.R.O. Hnojivo ve formě mikrogranulí
CZ2021592A3 (cs) * 2021-12-22 2023-03-15 FERTICHAR s.r.o. Způsob výroby půdního kondicionéru a půdní kondicionér vyrobený tímto způsobem

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOS M., Použití pyrolýzy k produkci hnojiva z čistírenských kalů, 2022-03-05 *
TINGTING QIAN ET AL: "Transformation of phosphorus in sewage sludge biochar mediated by a phosphate-solubilizing microorganism", CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, vol. 359, pages 1573 - 1580, ISSN: 1873-3212 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP4526276B1 (en) 2025-07-30
CZ2023100A3 (cs) 2024-09-25
IL323298A (en) 2025-11-01
WO2024188381A1 (en) 2024-09-19
EP4526276A1 (en) 2025-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mrunalini et al. Nature‐based solutions in soil restoration for improving agricultural productivity
Dasgupta et al. Microbial biofertilizers: Recent trends and future outlook
CN101429062B (zh) 绿化苗木种植基质多功能添加剂
Saeid et al. Fertlizers: need for new strategies
CN101037369A (zh) 全营养生物型冲施肥料及其制备方法
Nagpal et al. Microbial bioformulations: revisiting role in sustainable agriculture
Arshad et al. Potential of nitrogen and L-tryptophan enriched compost for improving growth and yield of hybrid maize
Wahane et al. Biofertilizer and their role in sustainable agriculture-A
EP4526276B1 (en) A fertiliser composition based on a biotised, sewage sludge pyrolysis product
CN116903420A (zh) 一种固废基多孔有机改良剂的制备方法及其应用
Maftuah et al. The potentials of biochar from agricultural waste as a carrier material of biofertilizer for swamplands
CZ34889U1 (cs) Hnojivo ve formě mikrogranulí
Elkholy et al. Integrated effect of mineral, compost and biofertilizers on soil fertility and tested crops productivity
Chattopadhyay et al. Recycling of nutrients in Japanese mint-assessment of soil fertility and crop yield
Radwan Evaluation of elemental sulphur application with Rhizobia inoculation on peanut yield and its quality grown in sandy soil at Egypt
Narayanan et al. Sustainable Agriculture Through Phosphate Solubilizing Microorganisms: A Pathway to Eco-Friendly Farming
Prasad et al. Microbial Functions Improve Agricultural Soil Health, Quality Productivity and Environmental sustainability for future generation
Saha et al. Value addition in compost
AU2021102872A4 (en) Biospectrum based npk and trace elements enriched compost for plants
Badhai et al. Role of Bio-fertilizer For Improving Soil Health in Sustainable Agriculture
Saini et al. Use of biofertilizer for increasing soil health and sustainable agriculture production
Shah et al. Quality assessment of organic and biofertilizers developed from fruit and vegetable waste
Mishra et al. Effect of enriched compost in combination with fertilizers on nodulation, growth and yield of soybean [Glycine max (L.) Merrill]
RU2571634C2 (ru) Био-органо-минеральный комплекс (бомк)
Venkateswarlu Role of biofertilizers in organic farming