DE1071103B

DE1071103B - Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln aus pflanzlichen Rohstoffen

Info

Publication number: DE1071103B
Application number: DENDAT1071103D
Authority: DE
Inventors: Grandchamp Yonne Henri Spindkr (Frankreich)
Original assignee: La Cellulose du Pin, Paris
Publication date: 1959-12-17

Description

C05F-5/00-

DEUTSCHES

, 4.1 υ

BEEANNTHACHDMG DER ANHELDUNG UND AUSGABE DES AUSLEGESCHBIFT: 17.

EMBEJR1959

Bekanntlich sind die in anorganischen Düngemitteln enthaltenen Pflanzennährstoffe PjO₅ und K₂O, sobald die Mittel in den Boden eingebracht sind, für die Pflanzen oft teilweise nicht mehr assimilierbar, da sie im Boden festgelegt oder in den Untergrund ausgewaschen werden.

Außerdem ist es bekannt und wurde an Hand von Versuchskulturen exakt nachgewiesen, daß der Stickstoff seine besten Düngewirkungen ausübt, wenn er in organischer Form vorliegt, und aus diesem Grunde wird der organische Stickstoff (d. h. der Stickstoff, der in Form von Aminosäuren oder in heterocyclischen Verbindungen oder komplexen organischen Stoffen vorhanden ist) oft weit höher bewertet als der Nitrat- oder Ammoniakstickstoff.

Man verfolgt daher schon längere Zeit den Gedanken, den Stickstoff in organischer Form gebunden der Pflanze zuzuführen, und es fehlt daher nicht an Verfahren zum Aufschluß von Rohstoffen pflanzlicher Herkunft durch Einwirkung von verdünnter Salpetersäure (Konzentration mindestens 5%) und Neutralisieren der überschüssigen Säure in der Aufschlußmasse zum Zweck der Herstellung von Düngemitteln. Neben fossilen Stoffen, wie Torf oder Braunkohle, hat man auch schon frische, stark cellulosehaltige Pflanzenstoffe, z. B. auch Stroh, in dieser Weise behandelt, um die verwertbaren Stoffe des Ausgangsmaterials sowie den in Form von Salpetersäure zugesetzten Stickstoff füi die Pflanze aufnehmbar zu machen.

Es zeigte sich jedoch, daß eine Bindung des Stickstoffes in organischer Form nur unter ganz besonderen Bedingungen stattfindet. Sie ist das Ergebnis einer Einwirkung von Mikroorganismen und erfordert daher einen echten Kompostierungsvorgang. Im übrigen kommt die gewünschte Bindung nur in Gegenwart einer ausreichenden M«nge von Cellulose zustande, die von verkrustenden Stoffen abgetrennt ist und den Kleinlebewesen beim Kompostierungsvorgang zum Aufbau ihres Organismus dient.

Ohne Frage ist die Kompostierung organischer Stoffe mit Hilfe von Kleinlebewesen (Bakterien, Mikroben, Pilze usw.) ein längst bekannter und zur Humusdüngemittelbereitung im weitesten Umfang ausgenützter Vorgang. Es fehlt den obenerwähnten früheren Vorschlägen jedoch durchweg die Erkenntnis, daß eine Nachbehandlung der Aufschlußmassen durch Kompostieren notwendig ist, damit der zugesetzte Stickstoff nicht ganz oder zum größten Teil verlorengeht, und erst recht diejenige, daß die Entwicklung der Kleinlebewesen an das Vorhandensein von verfügbarer Cellulose gebunden ist. Bei einem großen Teil der bekannten Verfahren wird daher die Cellulose als überflüssiger Ballast entfernt oder dient Verfahren zur Herstellung

von Humusdüngemitteln

aus pflanzlichen Rohstoffen

Anmelder:
La Cellulose du Pin, Paris ^!

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G.|Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 7. Juni 1957 ■

Henri Spindler, Grandchamp, Yornie (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

«5 höchstens als Träger für anorganische Salze oder andere angeblich das Wachstum der Pflanze fördernde Stoffe.

Diese mangelnde Erkenntnis bzw. diese Vorurteile werden durch das Verfahren nach der Erfindung überwunden, nach welchem aus den durch verdünnte Salpetersäure aufgeschlossenen und neutralisierten Pflanzenstoffen erstmals durch anschließende; Kompostierung ein echtes Huimusdöngemittel ierzeugt wird, in dem der Stickstoff in organischer, für die Pflanze unmittelbar und restlos verwertbarer Form vorbanden ist.

Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt drei Stufen, die zwar als solche grundsätzlich gekannt sind, jedoch erst in ihrer erfindungsgemäßen Kombination zu dem gewünschten Ergebnis führen. Diese Stufen sind

1. Aufschließen der Pflanzenstoffe mit verdünnter Salpetersäure bei normaler Temperatur,

2. Verkochen der Aufschlußmasse mit Alkali (Neutralisieren),

3. Kompostieren der neutralisierten Aufschlußmasse ohne vorherige Abtrennung irgendwelcher Bestandteile des Gemisches, insbesondere der Cellulose.

Die Wirkungen, die durch diese Verfahrensischritte erreicht werden, unterscheiden die Produkte nach der Erfindung vorteilhaft vom Stand der Technik. Die Düngemittel nadh der Erfindung stellen vor allem eine ausreichende Nährsubstanz für die Bakterien dar.

909 689/394

Ferner ist in ihnen ein wesentlicher Anteil an Stickstoff organisch gebunden, und außerdem sind sie nicht mit Stoffen, wie z. B. mit Kalk, angereichert, die einer wirkungsvollen Kompostierung entgegenstehen.

Der Aufschluß der Pflanzenstoffe durch Salpetersäure wird vorzugsweise durch Einbringen in eine Lösung, die je Liter ungefähr 100 g Salpetersäure enthält, in der Kälte oder doch bei niedriger Temperatur durchgeführt. Die Einwirkung dauert mehrere Stunden, z. B. 12 bis 24 Stunden. Hierbei werden die Inkrusten gelöst und die Cellulose selbst unter Bedingungen ausgeschlossen, die dazu führen, daß eine gewisse Menge Stickstoff an die organische Substanz gebunden wird, was im Hinblick auf die Weitververarbeitung wesentlich ist.

Die Inkrusten werden zwar so weit gelöst, daß die Cellulose bzw. ihre Aufschlußprodukte den Kleinlebewesen bei der späteren Kompostierung zugänglich wenden, jedoch nicht eigentlich abgebaut, so daß auch diese Begleitstoffe der Umwandlung in Humus zugänglich bleiben. Außerdem wird durch das Tränken der Pflanzenteile mit Salpetersäure der Stickstoffgehalt der Säure mit den organischen Stoffen assoziiert, was seine spätere Überführung in organischen Stickstoff ermöglicht.

Die anschließende Neutralisierungsfoehandlung der Pflanzenteile kann mit Hilfe von verschiedenen basischen Stoffen durchgeführt wenden, z. B. mit

a) Natron- oder Kalilauge;

b) Natrium- oder Kaliumcarbonat oder -phosphat;

c) den bei der Papierfabrikation anfallenden Kochablaugen, aus denen die Cellulose abgeschieden ist;

d) den bei der Verkochung von Stroh oder ähnlichen Pflanzenstoffen mit Alkalien anfallenden Laugen, in denen die Cellulose noch vorhanden ist.

Zu dem beim Neutralisieren von mit Salpetersäure aufgeschlossenem Stroh duroh alkalische Kochaiblaugen, die gegebenenfalls (s. oben unter d) noch einen beträchtlichen Anteil an Cellulose enthalten, erhaltenen Produkt können je nach Bedarf Pflanzennährstoffe (N, P, K) in verschiedenen Mengen zugefügt werden.

Das so vorbehandelte Produkt wird dann in üblicher Weise der Kompostierung unterworfen.

Dem Produkt kann eine zusätzliche Menge an organischen Stoffen zugefügt werden, indem es mit Torf, Lignin, organischen Abfällen, wie Sägespänen, gemischt wird. Die Beimengungen werden zweckmäßigerweise vorher von ihrem Wasser- und Harzgehalt befreit, indem man sie vorübergehend auf 170° C oder höher erhitzt.

Das Verfahren nach der Erfindung bewirkt den Übergang der Elemente N, P und K in organische Verbindungen, und man kann die Anteilsmengen an diesen Elementen so wählen, daß man zu Humusdüngemitteln kommt, in denen die Bestandteile im gleichen Verhältnis vorhanden sind wie in den anorganischen Düngemitteln, wobei jedoch im vorliegenden Fall der anorganische Ballast durch organisdhe Komplexe ersetzt ist.

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

a) 100 kg trockenes Stroh werden bei gewöhnlicher Temperatur einige Zeit, jedoch nicht langer als 24 Stunden in 1000 kg verdünnter Salpetersäure (112 g je Liter) eingeweicht. Das Stroh hält nach dem Abtropfen noch ungefähr 45% seines Trockengewichtes an Salpetersäure durch Adsorption zurück, die teilweise an die organischen Stoffe gebunden ist. b) Nach Abtropfen mischt man zu dem mit Salpetersäure getränkten Stroh in einem Mischer bei 100° C die beim etwa einstündigeo Kochen von 200 kg trockenem Stroh in einer Lösung von 40 kg Ätzalkali erhaltene Masse. Das Kalium aus dem Kaliumhydroxyd verbindet sich dabei zum Teil mit den organischen Stoffen.

ίο c) Das beim Mischen anfallende Produkt enthält auf 300 kg Stroh (Trockengewicht) 10 kg Stickstoff und 33 kg K₂O. Die biologische Entwicklung und die an Düngemittel vom Verbraucher gestellten Anforderungen machen es nötig, den Stiokstoffanteil zu erhöhen und dem Produkt Phosphate zuzuführen, was sich dadurch verwirklichen läßt, daß man am Ende des Mischprozesses etwa 60 kg Diammoniumphosphat zufügt, wodurch der Stickstoffgehalt um 12 kg erhöht wird und 33 kg P₂O₅ zugeführt werden.

ao d) Das Produkt kann auf übliche Weise kompostiert werden.

Die obige Arbeitsweise läßt sich nach verschiedenen Richtungen variieren. Solche Variationsmöglichkeiten sind z. B.:

»5 1. Die zum Verkochen des Strohes dienende Kalilauge kann durch Natronlauge ersetzt werden, und in diesem Fall kann der Gehalt an K₂O durch Zufügen von Kaliumchlorid erreicht werden.

2. Der feMende Stickstoff kann in Form von gasförmigem oder in Wasser gelöstem Ammoniak zugefügt werden.

3. Die Neutralisation des mit Salpetersäure getränkten Strohes kann dadurch erreicht werden, daß man die konzentrierten Laugen aus dem Natronauf-Schluß von Stroh zufjigt, wobei man wie unter 1 einen Zusatz von Chlorkalium gilbt.

4. Das wie oben erhaltene Produkt kann mit einem Trägerstoff vermischt wenden, z. B. mit Torfmull, Lignit, organischen Abfällen oder Sägespänen, denen man vorher das Wasser und die Harzanteile durch Erhitzen auf 170 bis 200° C entzogen hat.

5. Das mit Salpetersäure behandelte und/oder das alkalisch aufgesohlossene Stroh kann durch beliebige andere geeignete Stoffe pflanzlicher Herkunft ersetzt werden.

Beispiel 2

a) 100 kg Stroh werden wie oben mit Salpetersäure behandelt.

b) Das säurehaltige Produkt wird in einem Mischer bei 100° C mit 90 kg Tricalciumphosphat (Rohphosphat) vermischt, das dabei etwa zur Hälfte in Calciumnitrat und freie Phosphorsäure übergeführt wird.

c) Die Neutralisation wird bewirkt durch Zufügen von gasförmigem oder gelöstem Ammoniak, das die freie Phosphorsäure neutralisiert und sich mit dem Calciumnitrat zu Ammoniumnitrat umsetzt. Das dabei frei werdende Calciumhydroxyd verbindet sich mit der aus den organischen Stoffen stammenden Kohlensäure zu Calciumcarbonat, das bei der späteren Kompostierung als Puffer wirkt.

d) Das Kalium kann gegebenenfalls zugeführt werden durch Beigabe eines Produktes, das erhalten wurde durch etwa 1 stündiges Verkochen von 200 kg trockenem Stroh mit Kalilauge, die 36 kg wasserfreies Ätzkali enthält.

e) Zum Schluß fügt man einen organischen Trägerstoff, wie Torfmull, Sägespäne od. dgl., zu, um das Aufschichten der Masse zwecks Kompostierung zu er-

leichtern. Beim Kompostieren wird das Ammoniumnitrat verbraucht, so daß sich das Endprodukt ohne weiteres trocknen läßt.

Die im Beispiel 1 angeführten Variationsmöglichkeiten bestehen auch bei dem nach Beispiel 2 erhaltenen Produkt.

Gegenstand der Erfindung sind als neuartige technische Produkte auch die nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Humusdüngemittel, bei denen der Stickstoff und die Phosphorsäure organischen Stoffen einverleibt sind und die daher durch nachfolgende biologische Prozesse (Fermentation) so verändert werden können, daß zunächst die Assimilation von N und P₂O₅ durch die Mikroorganismen des Bodens möglich wird, welche dann den Stickstoff und die Phosphorsäure ihrerseits wieder den höheren Pflanzen progressiv zur Verfügung stellen. Außerdem ist das Kalium an organische Säuren gebunden. Insbesondere betrifft die Erfindung Humusdüngemittel, in denen der Stickstoff ao mindestens teilweise in Form von organischen Komplexsalzen, heterocyclischen Verbindungen, Aminosäuren, Eiweißstoffen usw. gebunden ist.

Claims

Patentansprüche: »5

1. Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln aus Rohstoffen pflanzlicher Herkunft, wobei die Pflanzenstoffe durch Behandlung mit verdünnter Salpetersäure aufgeschlossen werden und die überschüssige Säure in der Aufschlußmasse neutralisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man von nicht fossilen, stark cellulosehaltigen Pflanzenstoffen, vorzugsweise Stroh, ausgeht und das nacn dem baipetersaureautschluß und der Neutralisation bei etwa 100° C durch basische Zusätze erhaltene Produkt einer Kompostierung unter Einwirkung von Mikroorganismen unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Neutralisieren der salpetersauren Masse Natron- oder Kalilauge, Natriumoder Kaliumcarbonat oder -phosphat, das aus dem Aufschluß von Pflanzenstoffen, wie Stroh oder Holzschliff, mit Kalilauge erhaltene Produkt oder die Ablaugen aus dem Alkaliaufschlufl von Pflanzenstoffen verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man der bei der Salpetersäurebehandlung erhaltenen Masse bei etwa 100° C Tricalciumphosphat zusetzt, worauf man die frei werdende Phosphorsäure mit Ammoniak neutralisiert und gegebenenfalls noch Kalium in Form des beim etwa einstündigen Verkochen von Pflanzenstoffen, z. B. Stroh, mit Kalilauge erhaltenen Produktes zufügt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Endprodukt vor dem Kompostieren Pflanzennährstoffe (N, P, K) zufügt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Endprodukt vor dem Kompostieren organische Stoffe, wii Torf, Lignit oder organische Abfälle, wie Sägespäne, denen durch Erhitzen auf über 170° C das Wasser und die Harze entzogen worden sind, zufügt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 747 167, 747166, 947, 647 025, 63>22§;

österreichische-Patentschriften Nr. 178 362,

252, 2>8Ö3;
schweizerische Patentschrift Nr. 295 403.

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