DE102012002871A1

DE102012002871A1 - Mehrphasendüngemittelball mit Depotfunktion

Info

Publication number: DE102012002871A1
Application number: DE201210002871
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Michael PULINA
Current assignee: COIN CONSULTING GMBH, DE
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2013-08-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Düngemittelprodukt mit Depotfunktion, das dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine hydrophile und mindestens eine hydrophobe jeweils mit Düngemittel beladene Phase von einem Mantel (1) aus biologisch abbaubarem Polymer umschlossen werden. Die hydrophile und die hydrophobe Phase können in Form einer w/o-Emulsion (2) vorliegen oder die hydrophobe Phase kann in Form eines Öls (2) und die hydrophile Phase in Form von getränktem Fasermaterial (3) vorliegen, das in das Öl eingebracht wurde. Liegen die hydrophile und die hydrophobe Phase in Form einer w/o-Emulsion (2) vor, kann eine weitere mit Düngemittel beladene Phase in Form von getränktem Fasermaterial (3) in die Emulsion (2) eingebracht werden, wobei die weitere Phase hydrophil oder hydrophob sein kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Düngemittelball, der mehrphasig ist und ein Düngemitteldepot aufweist.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Trotz der Möglichkeit der künstlichen Gewinnung von Lebensmitteln steht immer noch die natürliche Gewinnung von Obst und Gemüse im Vordergrund. Um vor dem Hintergrund einer stetig anwachsenden Weltbevölkerung eine ausreichende Ernährung sicherstellen zu können, wird die effektive Ausbeute einer Ernte immer bedeutsamer.
In dieser Hinsicht war die Synthese von Düngemitteln ein wesentlicher Schritt, denn diese tragen zur Maximierung der Ernten bei und ermöglichen eine ausreichende Versorgung des Erdreichs mit den erforderlichen Nährstoffen. Bekanntermassen kann eine einseitige Nutzung bzw. ein Mangel an Nährstoffen zu einer Übersäuerung bzw. einem Auslaugen des Bodens beitragen. Aus diesem Grund wurde im 19. Jahrhundert die Dreifelderwirtschaft eingeführt: Durch diese Maßnahme konnten sich Böden durch das Brachliegen innerhalb einer zeitlichen Periode regenerieren. Da diese Flächen jedoch nicht stetig genutzt werden kannten, waren die Kosten- und Ernteergebnisse nicht ideal. Dies besserte sich erst mit Einführung und Nutzung der Düngemittel.
Auf dem Gebiet der Düngemittel sind die Erkenntnisse stetig gewachsen. So liegen heute z. B. auf die jeweiligen Anwendungen bezogene (z. B. Art der Pflanze, Gemüse, Obst) optimierte Mischungen der Nährstoffe vor (z. B. N, P₂O₅, K₂O, Ca, CaO, CaCO₃, Mg, MgO, MgCO₃, Na, S, B, Fe, Co, Cu, Mn, Mo und Zn).
Generell ist bei den Edukten der Düngemittel in die hydrophilen (in Wasser löslichen) und die hydrophoben (in Öl löslichen) Substanzen zu differenzieren. Alle derzeit erhältlichen Düngemittel werden in diese Klassen differenziert. Daher sind entsprechend dem Stand der Technik wässrige Lösungen, Granulate oder Feststoffmischungen erhältlich.
Für eine optimale Düngung einer Fläche ist oftmals der Einsatz hydrophober und hydrophiler bzw. schwerlöslicher/nichtlösticher Produkte erforderlich. Nach dem heutigen Stand der Technik müssten dann jedoch mindestens zwei Düngungsprozesse erfolgen, um den erforderlichen Nährmittelbedarf in vollständiger Breite sättigen zu können. Ein weiteres Problem besteht in der möglichen Toxizität bei der Anwendung von Düngemitteln. Diese kann je nach Formulierung des Düngemittels (Verhältnis und Konzentration der Inhaltsstoffe etc.) variieren.
Eine einheitliche Lösung zur Erstellung eines Düngemittels aus fester und flüssiger bzw. hydrophober und hydrophilerr Phase liegt bisher nicht vor. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Düngemittelproduktes, bei dem hydrophile und hydrophobe Edukte/Produkte gleichzeitig Einsatz finden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Düngemittelproduktes, bei dessen Einsatz toxische Risiken, z. B. durch den Hautkontakt, verringert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Probleme werden erfindungsgemäss gelöst durch ein Düngemittelprodukt nach Anspruch 1, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass mindestens eine hydrophile und mindestens eine hydrophobe jeweils mit Düngemittel beladene Phase von einem Mantel aus biologisch abbaubarem Polymer umschlossen werden. Auf diese Weise wird einerseits ermöglicht, dass hydrophile und hydrophobe Edukte/Produkte gleichzeitig eingesetzt werden können, und andererseits, dass das toxische Risiko, z. B. durch Hautkontakt, deutlich verringert wird.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Detailierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die erfindungsgemässe Konzeption des Düngemittelprodukts ist 1 zu entnehmen. Das Düngemittelprodukt ist als eine Art Düngemittelball ausgestaltet, dessen Mantel 1 aus einem elastischen Material – z. B. aus einem Biopolymer, einer PLA (Polymilchsäure) oder Mischpolymeren besteht. Die Materialwahl des Mantels hat wesentlichen Einfluss auf die Elastizität und die biologische Abbaubarkeit des Produktes. In jedem Fall muss der Mantel 1 wasserlöslich sein, damit die in dem Mantel befindlichen Rohstoffe (siehe unten) freigesetzt werden können.
In das Innere des Düngemittelbaus wird ein Öl oder eine w/o (Wasser in Öl)-Emulsion als Grundphase 2 eingebracht. Durch das Öl bzw. den Ölanteil möglich, auch hydrophobe Wirkstoffe (hier: Düngemittel) mit einzuarbeiten, die mit dem Auflösen des Mantels 1 die Additive freisetzen. Geeignet für den Einsatz von Ölen sind auch natürliche bzw. biologisch abbaubare Öle wie

– Mandelöl
– Olivenöl
– Aprikosenkernöl
– Jojobaöl
– Traubenkernöl
– Walnußöl
– Rapsöl
– Sonnenblumenkernöl
– Palmkernöl

Sofern es sich nicht um lipophile (ölliebende) Rohstoffe handelt, kann in dieser Grundphase 2 zusätzlich ein natürlicher bzw. biologisch abbaubarer Gelbildner eingesetzt werden, um einerseits über die Viskosität der Sedimentation entgegenzuwirken und andererseits eine Regulierung der Festigkeit sowie der Depoteigenschaften dieser Phase des Produkts zu ermöglichen. Die genaueren Anforderungen sind von der jeweiligen Anwendung und den daraus resultierenden erforderlichen Rohstoffen/Wirkstoffen/Düngemitteln abhängig.
Wird ein Öl für die Grundphase 2 verwendet, so ist diese rein hydrophob. Wird dagegen eine w/o-Emulsion verwendet, so ist die Grundphase 2 aufgrund des Emulsionscharakters wiederum zweiphasig und umfasst eine hydrophobe (Öl) und eine hydrophile (Wasser) Phase – dabei können die hydrophilen Bestandteile direkt mit in den wasserlöslichen Mantel 1 eingearbeitet werden. Die Stabilität des Produktes verringert sich jedoch mit zunehmendem Wassergehalt.
Durch das Einbringen einer Emulsion für die Grundphase 2 in einen Polymermantel 1 ist also bereits die gleichzeitige Verwendung hydrophober und hydrophiler Düngemittel innerhalb eines Produktes möglich. Eine andere Art und Weise, diese beiden Arten von Düngemitteln einzubringen, besteht in der Verwendung von getränkten Fasern. So kann z. B. für die Grundphase 2 ein Öl verwendet werden, das dann dadurch um eine hydrophile Phase ergänzt wird, dass ein hydrophil beladenes Fasermaterial 3 eingebracht wird (eine hydrophobe Beladung wäre natürlich auch möglich.) Es können auch verschiedene Fasermaterialien verwendet werden. Als Fasern eignen sich besonders:

– Viskose
– Cellulose

Wie schon beim Mantel 1 ist es auch hier wichtig, die biologische Abbaubarkeit des Fasermaterials zu berücksichtigen. Das Fasermaterial ist jedenfalls ein hydrophiles (oder eben auch hydrophobes) Trägermaterial, das durch eine vorherige Tränkung mit dem gewünschten Düngemittel bzw. den gewünschten Düngemitteln eine Depotwirkung ermöglicht, da die Lösungen der Wirkstoffe durch die Kapillarkräfte der Fasern festgehalten werden. Die Einstellung der gewünschten Depotwirkung kann dabei auf zwei Weisen erfolgen: Einerseits über die entsprechende Dimensionierung der Faser(n) und andererseits durch die Einstellung von deren Hydrophlie (oder Hydrophobie). Wird das Fasermaterial z. B. mit einer wässrigen Lösung getränkt, kann ein hydrophileres Material eine längere Depotwirkung gewährleisten.
Wie zu sehen, ist also die Verwendung eines Öls für die Grundphase 2 in Kombination mit einem hydrophob beladenen Fasermaterial 3 eine weitere Art und Weise, die Verwendung von beiden Arten von Düngemitteln innerhalb eines Produktes zu ermöglichen.

Das erfindungsgemässe Düngemittelprodukt kann also bis zu vier Phasen haben, nämlich (i) den Mantel 1, (ii) die Grundphase 2 – die im Falle einer w/o-Emulsion wiederum zweiphasig ist – und (iii) das hydrophile (oder hydrophobe) Fasermaterial 3. Durch die damit verbundenen Variationsmöglichkeiten können unterschiedliche Systeme in der Anwendung entstehen, die sich deutlich von dem Stand der Technik unterscheiden – in Klassen eingeteilt ergibt sich die folgende tabellarische Übersicht:

Phasen	Mantel	Flüssigkeit Ö	Flüssigkeit W	Faser	Tränkung
4	Polymer 1. Phase	Wirkstoff in Öl 2. Phase	Wirkstoff in Wasser 3. Phase	Cellulose, Viskose 4. Phase	Wirkstoff in Wasser
4	Polymer 1. Phase	Wirkstoff in Öl 2. Phase	Wirkstoff in Wasser 3. Phase	Cellulose, Viskose 4. Phase	Wirkstoff in Öl
3	Polymer 1. Phase	Wirkstoff in Öl 2. Phase	Wirkstoff in Wasser 3. Phase	-	-
3	Polymer 1. Phase	Wirkstoff in Öl 2. Phase	-	Cellulose, Viskose 3. Phase	Wirkstoff in Wasser
3	Polymer 1. Phase	Wirkstoff in Öl 2. Phase	-	Cellulose, Viskose 3. Phase	Wirkstoff in Öl

In der obigen Tabelle zeigen Zeile 1 und 2 jeweils ein Vierphasensystem mit dem Mantel als erster Phase, dem Ölanteil der Emulsion (Flüssigkeit Ö) als zweiter Phase, dem Wasseranteil der Emulsion (Flüssigkeit W) als dritter Phase und der getränkten Faser als vierter Phase; Zeile 3 zeigt ein Dreiphasensystem mit dem Mantel als erster Phase, dem Ölanteil der Emulsion (Flüssigkeit Ö) als zweiter Phase und dem Wasseranteil der Emulsion (Flüssigkeit W) als dritter Phase (Fasern sind nicht vorhanden); Zeilen 4 und 5 schliesslich zeigen jeweils ein Dreiphasensystem mit dem Mantel als erster Phase, dem Öl (Flüssigkeit Ö) als zweiter Phase und der getränkten Faser als dritter Phase (da keine Emulsion verwendet wurde, fehlt deren hydrophiler Anteil, also eine Phase) – wie Zeile 5 zu entnehmen, kann die vierte Phase, also die getränkte Faser, auch hydrophob sein, allerdings erhält man dann ein Gesamtsystem ohne hydrophile Phase (siehe Zeile 4).
Der in dieser Erfindung beschriebene Aufbau eines verkapselten Düngemittelballs mit statistisch homogen verteilten hydrophiler und hydrophober Anordnung in einem bis zu 4-Phasen-System ermöglicht somit erstmals die Kombination hydrophiler und hydrophober Düngemittel innerhalb eines einzigen Produktes im Segment der Düngemittel.
Dieser entscheidende Fortschritt ermöglicht es, den zeitlichen Aufwand zur Düngung großer Flächen deutlich zu reduzieren. Des Weiteren ist es erstmalig möglich, eine Depotfunktion in einem flüssigen Düngemittel zu generieren. Diese Depotfunktion ergibt sich daraus, dass die Flüssigkeit mit einer Verkapselung umgeben ist, die sich z. B. im Falle eines Regenschauers schnell auflösen kann. Die Schnelligkeit der gewünschten Auflösung ist in erster Linie abhängig von der Klimazone der Region, in der der Düngungsprozess durchgeführt werden soll. Dies kann z. B. durch die Stärke des Mantels sowie durch die chemische Beschaffenheit des Mantels variiert werden.

Claims

Düngemittelprodukt mit Depotfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hydrophile und mindestens eine hydrophobe jeweils mit Düngemittel beladene Phase von einem Mantel (1) aus biologisch abbaubarem Polymer umschlossen werden.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 1, wobei die hydrophile und die hydrophobe Phase in Form einer w/o-Emulsion (2) vorliegen.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe Phase in Form eines Öls (2) vorliegt und die hydrophile Phase in Form von getränktem Fasermaterial (3), das in das Öl eingebracht wurde.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 2, wobei eine weitere mit Düngemittel beladene Phase in Form von getränktem Fasermaterial (3) in die Emulsion (2) eingebracht wurde.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 4, wobei die weitere Phase hydrophil ist.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 4, wobei die weitere Phase hydrophob ist.
Düngemittelprodukt nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die hydrophobe Phase mindestens ein biologisch abbaubares Öl enthält.
Düngemittelprodukt nach einem der Ansprüche 3–6, wobei die Faser (3) biologisch abbaubar ist.
Düngemittelprodukt nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der hydrophoben Phase zur Steuerung der Elastizität bzw. dem Entgegenwirken der Sedimentation mindestens ein Gelbildner enthalten ist.