DE112016001864T5

DE112016001864T5 - Aus Kohle erhaltene mineralische Substanz als Bodenzusatz

Info

Publication number: DE112016001864T5
Application number: DE112016001864.9T
Authority: DE
Inventors: James S. Swensen; Simon K. Hodson
Original assignee: Earth Tech Usa Ltd; Earth Technologies Usa Ltd
Current assignee: Earth Tech Usa Ltd; Earth Technologies Usa Ltd
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2018-01-11
Also published as: RU2718002C2; ZA201707230B; HK1243699A1; US9896388B2; US20160311728A1; AU2016251664A1; CA2983315A1; CA2983315C; CN107531584A; RU2017140634A3; AU2016251664B2; RU2017140634A; WO2016172240A1

Abstract

Aus Kohle erhaltene Partikel mineralischer Substanz sind ein wirksamer Bodenzusatz. Aus Kohle erhaltene mineralische Substanzpartikel, die Boden zugegeben werden, erhöhen die Schluff- und Tonfraktionen des Bodens und verbessern die Bodenstruktur. Die feinen, aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzpartikel verbessern auch die Mineralstoff- und essentielle Nährstoffverfügbarkeit für das Pflanzenwachstum. Eine verbesserte Bodenstruktur erhöht auch die Wasserhaltekapazität und die Kationaustauschkapazität (CEC) des Bodens. Die mineralischen Substanzpartikel haben typischerweise eine Größe von kleiner 50 μm und eine durchschnittliche Größe von 10 μm oder kleiner. In einigen nicht beschränkenden Ausführungsformen liegen die Partikel der mineralischen Substanz, gemischt mit Erdreich, in der Mischung in einer Menge, die von 5 bis 30 Gew.-% reicht, vor. Die aus Kohle erhaltenen Partikel der mineralischen Substanz enthalten eine Vielzahl essentieller Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind. Ausgewählt aus B, Ca, Cl, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, N, P, K, S und Zn.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Offenbarung bezieht sich auf die Verwendung von mineralischer Substanz, die aus Kohle erhalten ist, welche als ein (Erd-)Bodenzusatz verwendet wird. Genauer gesagt wird eine mineralische Substanz mit einer durchschnittlichen Größe von < 10 μm, die aus Kohle gewonnen wird mit Erdreich gemischt, um Vorteile bei der Bodenstruktur und dem Mineralstoffgehalt bereitzustellen.
Hintergrund und Beschreibung
Boden/Erdreich
Erdreich enthält kleine Partikel zersetzter Felsen und Mineralien in Form von Sand, Schluff und Ton. Das Erdreich besteht aus vielen Schichten, die Horizonte genannt werden. Der zuoberst liegende Horizont wird im Allgemeinen Mutterboden genannt. Der Mutterboden ist eine Mischung aus mineralischer Substanz, verwesten pflanzlichen und tierischen organischen Substanzen und Mikro- und Makroorganismen, wie zum Beispiel Bakterien, Pilzen, Nematoden und Würmern. Die Literatur schätzt, dass es zwischen 500 und 1.000 Jahren dauert, bis die Natur einen Inch(= 2,54 cm) Mutterboden herstellt. Auf der anderen Seite geht durch landwirtschaftliche, Bergbau- und Abholzungspraktiken Mutterboden verloren und wird auf der ganzen Welt schnell abgebaut. Die US Abteilung für Landwirtschaft (USDA) schätzt, dass allein die Vereinigten Staaten nahezu 3 Tonnen Mutterboden pro Morgen pro Jahr verliert („Summary Report, 2007 Natural Resources Inventory”, Natural Resources Conservation Services, U. S. Department of Agriculture. Dezember 2009 Seite 97). Kleine Teilchen werden leichter an die Erosion verloren, als größere Teilchen.
Bodenstruktur
Die Partikelgröße wird von der USDA in 3 Hauptgruppen klassifiziert: Sand, Schluff und Ton (andere Länder haben andere Systeme, obwohl diese vergleichbar sind). Tonpartikelgrößen sind als < 2 μm definiert, Partikel zwischen 2 μm und 50 μm werden als Schluff klassifiziert. Partikel von 50 μm bis 2 mm werden als Sand angesehen. Es ist zu beachten, dass die Ton-, Schluff- und Sandgrößenklassifikationen nicht die chemische Natur der Partikel bezeichnet, sondern nur die Größenklassifikation. Die bezüglich der Partikel ideal ausbalancierte Bodenstruktur wird als Lehmboden klassifiziert. Lehmboden besteht im Allgemeinen aus ungefähr 40% Sand-, 40% Schluff- und 20% Tonpartikeln. Nur sehr wenige landwirtschaftliche Felder haben die ideale Bodenstruktur von Lehmboden. In vielen Fällen wurde Schluff und Ton aufgrund der Erosion verloren. Es besteht daher eine Notwendigkeit auf dem Fachgebiet um ein Verfahren zum Verbessern der Bodenstruktur oder der Balance von Sand, Schluff und Ton bereitzustellen.
Mineralien- und Nährstoffgehalt
Nährstoffe sind für ein gesundes Pflanzenwachstum essentiell. Die meisten Pflanzennährstoffe stammen aus feinen Schluff- und Tonbodenpartikeln. Jedoch haben viele Böden feinteiligen Schluff und Ton und deren damit verbundene Nährstoffe verloren. Es besteht eine Notwendigkeit in der Fachwelt ein Verfahren zum Verbessern der Nährstoffcharakteristika landwirtschaftlichen Bodens bereitzustellen, um ein gesundes Pflanzenwachstum und letztlich eine gute Nährstoffversorgung für den Menschen zu fördern.
Zusammenfassung der Erfindung
Die offenbarte Erfindung stellt ein Verfahren zum Verbessern der Bodenstruktur und des Nährstoffkonzentrationsprofils bereit. Das Verfahren umfasst das Erhalten einer Menge an aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikeln und Mischen der Mineralsubstanzpartikel mit Erdreich. Die aus Kohle erhaltene Substanz erhöht die Schluff- und Tonanteile des Bodens, wenn sie zu dem Erdreich zugegeben wird, wodurch die Bodenstruktur verändert wird. Die feine Mineralsubstanz erhöht außerdem die Verfügbarkeit von Mineralien und essentiellen Nährstoffen für das Pflanzenwachstum. Eine verbesserte Bodenstruktur kann auch die Wasserhaltekapazität und die Kationaustauschkapazität (CEC) des Bodens verbessern. Die aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikel sind ein effektiver Bodenzusatz.
In einigen offenbarten Ausführungsformen haben die aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikel eine Größe von < 50 μm. In anderen offenbarten Ausführungsformen haben die aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikel eine Größe von < 30 μm. In einigen nicht beschränkenden Ausführungsformen haben die aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikel eine mittlere Größe von 10 μm oder kleiner. In einigen nicht beschränkenden Ausführungsformen liegen die Mineralsubstanzpartikel, die mit dem Erdreich vermischt sind, in der Mischung in einer Menge vor, die von 5 bis 30 Gew.-% reicht. In anderen Ausführungsformen liegen die Mineralsubstanzpartikel, die mit dem Erdreich vermischt sind, in der Mischung in einer Menge vor, die von 10 bis 20 Gew.-% reicht.
Die aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanzpartikel enthalten eine Vielzahl essentieller Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind, ausgewählt aus B, Ca, Cl, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, N, P, K, S und Zn.
Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen
Um die Art und Weise, auf die die obengenannten und andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung erhalten werden, leicht zu verstehen, wird eine genauere Beschreibung der oben kurz beschriebenen Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen davon, die in den anhängenden Zeichnungen dargestellt sind, ausgeführt. Mit dem Verständnis, dass diese Zeichnungen nur typische Ausführungsformen der Erfindungen wiedergeben und daher nicht so betrachtet werden sollen, dass sie deren Umfang beschränken, wird die Erfindung mit zusätzlicher Genauigkeit und Detailangabe durch die Verwendung der beigefügten Zeichnungen beschrieben und erklärt, in denen:
1 ein ternäres Diagramm zur Bodenklassifikation darstellt, das den relativen Gehalt von Ton, Schluff und Sand im Boden wiedergibt.
2 ein Kurvenbild darstellt, bei dem die typische Teilchengrößenverteilung des aufgeschwemmten Schaums, der diskrete Kohlepartikel mit ungefähr 5 Gew.-% diskreten Mineralsubstanzpartikeln auf Trockenbasis enthält, und der Abscheidungen oder des Unterlaufs, die/der in dem Flotationstrennverfahren von dem Schaum abgetrennt wurde(n), die/der feine Partikel der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz mit ungefähr 10 bis 15 Gew.-% diskreten, oxidierten Kohlepartikeln auf Trockenbasis enthalten/enthält, verglichen wird.
3 ein Kurvendiagramm der Partikelgrößenverteilung feiner Partikel der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz darstellt von 26 Proben aus unterschiedlichen Kohleabbaustellen, die durch Flotationstrennung von dem feinen Kohlematerial getrennt wurden und in den Abscheidungen oder dem Unterlauf gewonnen wurden.
4 eine grafische Darstellung darstellt, in der die durchschnittliche Wurzel- und Triebmasse (in Gramm) von Spinatpflanzen, die in unterschiedlichen Erdböden gewachsen sind, verglichen wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden am besten unter Bezugnahme auf die Abbildungen und die folgende detailliertere Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung verstanden werden. Diese sind nicht in der Weise zu verstehen, dass sie den Umfang der Erfindung wie beansprucht beschränken, sondern sind nur repräsentativ für Ausführungsformen der Erfindung.
Mineralische Substanz in Kohle
Wie hierin verwendet, schließt der Begriff aus Kohle erhaltene mineralische Substanz, die mineralische Substanz ein, die in Kohle inhärent vorliegt. Sie stammt aus Mechanismen oder Quellen, die mit kohlebildenden Pflanzen, Sediment, das durch Wind- oder Wassererosion in Torfmoor abgelagert wurde, eine Wasserlösung, die gelöste und suspendierte Mineralien enthielt, die in das Torfmoor geflossen war, Grundwasser, das gelöste und suspendierte Mineralien enthält, das in Kohlelagerstätten nach deren Bildung geflossen war, Gas, das in die Kohle nach deren Bildung diffundiert war und/oder Produkte vulkanischer Aktivität, die in Torfmooren eingelagert wurden, in Zusammenhang stehen (Coal, Oil Shale, Natural Bitumen, Heavy Oil and Peat, Gao Jinsheng, Ed., Vol. 1, Mineral Matter in Coal, 2009, Seite 172). Mineralische Substanz in Kohle kann syngenetisch, das heißt zu der selben Zeit während der Ansammlung des Pflanzenabfalls gebildet worden sein; frühdiagenetisch, das heißt kurz nach dem es durch mehr Torf oder ein anderes Sediment verschüttet wurde, gebildet worden sein; spätdiagenetisch, das heißt während des Prozesses, der mit der vertieft verschütteten Tiefe und beginnenden Verkohlung einhergeht, gebildet worden sein; oder epigenetisch, das heißt nach dem die Kohle den jetzigen Grad erreicht hat, gebildet worden sein (Id., Seite 196).
Pflanzen enthalten viele Arten anorganischer Substanz, einschließlich primärer und sekundärer Mineralien. Solche können syngenetische und eventuell frühdiagenetische Formen darstellen. ld., Seite 169. Mineralien, die durch Wasser und Wind eingetragen werden, schließen Tonmineralien, Quarz, Apatit, Zirkon, Rutil, Feldspat, Glimmer usw. ein. Solche können frühdiagenetische, spätdiagenetische und epigenetische Mineralienformen darstellen. ld., Seite 169. Aggregate mineralischer Substanzen, die relativ groß sind, werden von Kohle durch Standard-Kohleherstellungsverfahren abgetrennt. Die sehr feinen Mineralpartikel, die in Kohle gefunden werden, sind durch übliche großtechnische Kohleherstellungsverfahren sehr schwierig oder sogar unmöglich zu entfernen. Die sehr feine mineralische Substanz in Kohle wird oft in den Mazeralen der Kohle eingebettet. Diese sehr feinen Mineralpartikel, die in den Mazeralen eingebettet sind, sind die Hauptquelle der mineralischen Substanz (aschebildende Partikel), die von den feinen Kohlepartikeln durch Schaum-Flotationsverfahren abgetrennt werden, wie in der gleichzeitig anhängigen US Patentanmeldung Nr. 14/495,657 mit dem Titel „Flotation Separation Of Fine Coal Particles From Ash-Forming Particles” beschrieben. Diese feinen Mineralpartikel wurden während der Kohlebildung in der Kohle als feine Partikel in den Mazeralen eingeschlossen. Dementsprechend sind sie weitestgehend syngenetisch oder eventuell frühdiagenetisch (siehe ld., Seite 169).
Die aus Kohle erhaltene mineralische Substanz ist dafür bekannt, dass sie eine Quelle für metallische oder nicht metallische Spurenelemente wie zum Beispiel Ge, Ga, Va, Au, Ag, Be, Cu, La, Zn usw. ist. Kohleasche wird häufig hergestellt, um Ziegelsteine und verschiedene Baumaterialien herzustellen und kann teilweise Zement im Beton ersetzen. ld., Seite 176. Es ist bislang unbekannt feine mineralische Substanz, die aus Kohle gewonnen wurde, als einen Bodenzusatz zu verwenden.
Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele werden bereitgestellt, um verschiedene Ausführungsformen, die sich auf das offenbarte Kohle-Flotationstrennungsverfahren und die zugehörige Vorrichtung beziehen, zu erläutern. Dies sollte so verstanden werden, dass diese Beispiele weder alles umfassend, noch erschöpfend für die vielen Typen von Ausführungsformen, die in Übereinstimmung mit der vorliegend offenbarten Erfindung ausgeführt werden können, sind.
Beispiel 1
1 ist ein ternäres Bodenklassifikationsdiagramm, das den relativen Gehalt von Ton, Schluff und Sand im Boden darstellt. Lehmboden wird allgemein als der ideale Boden betrachtet, der ungefähr gleiche Mengen von Sand- und Schluffgröße mit einer geringeren Menge Ton darstellt. Tabelle 1 unten zeigt die Struktur eines sandigen Lehmbodens, dem gemäß Definition eine signifikante Menge an Schluff- und Tonpartikeln fehlt. Eine aus Kohle erhaltene Probe Mineralsubstanz C028 wurde in den sandigen Lehmboden eingemischt, um die Bodenstruktur auf Gehalte von 10 Gew.-%, 20 Gew.-% und 30 Gew.-% der aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanz zu ändern. Aufgrund dessen, dass die aus Kohle erhaltene Mineralsubstanzprobe C028 eine höhere Kationaustauschkapazität (CEC) als der sandige Lehmboden hatte, stieg außerdem die CEC der Gemische im Vergleich zu dem sandigen Lehmboden. Die Kationaustauschkapazität misst die Kapazität eines Bodens die austauschbaren Kationen, wie zum Beispiel Kalium (K⁺), Calcium (Ca⁺⁺), Magnesium (Mg⁺⁺), und Ammonium (NH₄ ⁺) zu halten oder zu lagern. Der beobachtete Anstieg in der CEC reichte von 3,7 bis 5,6 meq+/100 g, abhängig von der Menge der zugeführten Mineralsubstanz. Der beobachtete Anstieg in der CEC war wenigstens 4 meq⁺/100 g trockenen Bodens.
1 zeigt graphisch wo der sandige Lehmboden, die aus Kohle erhaltene mineralische Substanzprobe C028 und die 3 Gemische auf dem Bodenstrukturdreieck liegen. Wie gesehen werden kann, wurde die Bodenstruktur des sandigen Lehmbodens zu einem sandigen Tonlehm, dann zurück zu einem sandigen Lehm (Probe f), der deutlich näher an der idealen Lehmstruktur liegt, geändert.

Tabelle 1. Struktur von Bodenproben, beginnend mit einem sandigen Lehmboden und dann Einmischen einer aus Kohle erhaltenen Substanz (Probe C028) in unterschiedlichen Prozentanteilen.

	SAND Gew.-%	SCHLUFF Gew.-%	TON Gew.-%	Struktur	Kationaustauschkapazität (meq+/100 g)
(a) sandieger Lehmboden	82	6	12	sandiger Lehm	5
(b) C028	2	30	68	schwerer Ton	9,2
(c) 10 Gw.-% C028	74	10	16	Sandiger Lehm	8,7
(d) 15 G Gew.-% C028	70	8	22	sandiger Tonlehm	9,3
(e) 20 Gew.-% C028	68	10	22	sandiger Tonlehm	9,7
(f) 30 Gew.-% C028	58	14	28	sandiger Lehm	10,6

Beispiel 2
Feine mineralische Substanz, abgetrennt von feiner Kohle als ein Bodenstrukturzusatz
2 ist eine Darstellung, die die typische Partikelgrößenverteilung des aufgeschwemmten Kohleschaums, der diskrete Kohlepartikel und ungefähr 5 Gew.-% diskrete Mineralsubstanzpartikel auf Trockenbasis enthält, mit der der Ablagerungen oder des Unterlaufs, die/der von dem Kohleschaum in dem Flotationstrennverfahren abgetrennt wurde(n), die/der Partikel der aus Kohle erhaltenen Mineralsubstanz mit ungefähr 10 Gew.-% bis 15 Gew.-% diskreten, oxidierten Kohlepartikeln auf Trockenbasis enthält/enthalten, vergleicht. Auch wenn sich der Hauptpeak der Partikelgröße für die Kohleschaumpartikel änderte (der von 30 bis 250 μm reicht, abhängig von der Quelle des Kohleausgangsmaterials, das in dem Flotationstrennungsverfahren verwendet wurde), waren die Schaumpartikel (Kohlepartikel) immer größer als die Unterlaufpartikel (aus Kohle erhaltene mineralische Substanzpartikel). Wenn die Menge der diskreten Kohlepartikel in einer Ablagerungs- oder Unterlaufprobe ansteigt, wachsen auch die kleinen Peaks um 50 bis 100 μm herum. Mit anderen Worten, es wurde beobachtet, dass die kleinen Peaks in den Ablagerungen bei ungefähr 50 bis 100 μm mit steigendem Kohlegehalt ansteigen. Zusätzlich stellen die dominanten Peaks in den Ablagerungen oder dem Unterlauf, die bei ungefähr 6 bis 8 μm zentriert sind und bei ungefähr 30 μm enden, die aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzpartikeln dar.
3 ist eine graphische Darstellung der Partikelgrößenverteilung in 26 Proben aus Kohle erhaltener feiner mineralischer Substanzen, die durch Flotationstrennung feinen Kohleabbaus aus 26 unterschiedlichen Abbaustellen erhalten wurden. 3 zeigt außerdem die Partikelgröße der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz, die durch Flotationstrennung von Kohlepartikeln von Partikeln mineralischer Substanz erhalten wurde. Die aus Kohle erhaltene mineralische Substanz wurde in den Ablagerungen oder dem Unterlauf der Flotationszelle zurückgewonnen. Anders gesagt wurden die Kohlepartikel aus der Flotationszelle als Kohleschaum ausgeschwämmt und die aus Kohle erhaltene mineralische Substanz blieb in der Flotationszelle zurück und wurde gewonnen, als die Flotationszelle abgegossen wurde. Tabelle 2 zeigt die durchschnittlichen und mittleren Partikelgrößen für dieselben aus Kohle erhaltenen Proben mineralischer Substanz. In 3 zeigten alle Proben eine sehr ähnliche Partikelgrößenverteilung, wobei die meisten Partikel eine Größe von < 100 μm aufwiesen. Lässt man die Peaks bei ungefähr 50 bis 100 μm unbeachtet, die wie zuvor diskutiert mit Kohlepartikeln in den Ablagerungen in Zusammenhang stehen, zeigen die Partikelgrößenverteilungen der Ablagerungen für alle Proben Hauptpeaks zwischen 6 und 9 μm. Die Peaks enden an oder erreichen die Basislinie bei ungefähr 30 μm, was bedeutet, dass die mineralischen Substanzpartikel in den Ablagerungen typischerweise kleiner als 30 μm sind. Tabelle 2 zeigt, dass für alle 26 Proben die durchschnittlichen Partikelgrößen kleiner als 10 μm sind und die mittleren Partikelgrößen kleiner als ungefähr 6,5 μm sind.

Tabelle 2. Durchschnittliche und mittlere Partikelgröße von aus Kohle erhaltener mineralischer Substanz, die von Kohle durch Flotationstrennung abgetrennt wurde.

	Partikelgröße (μm)
Probe #	Durchschnittlich	Mittlere
C028	6,2	4,5
C035	7,9	4,4
C055	5,7	4,3
C056	5,8	3,7
C057	5,3	3,7
C060	9,3	6,0
C074	7,2	4,3
C080	5,9	4,1
C082	9,8	4,8
C093	5,0	4,1
C126	8,6	6,0
C128	9,3	6,3
C131	3,0	1,5
C146	8,4	6,6
C148	5,8	4,2
C156	7,5	4,2
C157	7,7	4,3
C158	8,6	4,9
C172	10,0	5,3
C178	8,0	5,4
C185	6,6	3,8
C186	8,2	5,1
C187	8,8	5,9
C188	7,7	5,4
C189	8,3	5,6
C200	9,1	6,5

Die feine mineralische Substanz wurde von der feinen Kohle durch ein Schaum-Flotationsverfahren abgetrennt. Die feine mineralische Substanz war immer kleiner als die Kohle (siehe 2). 3 zeigt die Partikelgröße der feinen mineralischen Substanz, die von der feinen Kohlesubstanz abgetrennt wurde für 26 Kohleabraumproben von unterschiedlichen Abraumhalden. Wie es aus den Partikelgrößendaten in 2 und 3 gesehen werden kann, erstreckt sich die feine mineralische Substanz, die von den feinen Kohlepartikeln abgetrennt wurde, von dem oberen Ende des Größenbereichs der Tonpartikel bis zum unteren Ende des Größenbereichs der Schluffpartikel, wenn man die Partikelgrößenklassifikationen für die Bodenstruktur betrachtet. Die feine mineralische Substanz, die von den feinen Kohlepartikeln abgetrennt wurde, kann als ein Bodenzusatz verwendet werden, um einem Boden feine Partikel zuzuführen, der an feinen Partikeln (zum Beispiel Ton- und Schluff-Partikelgrößenklassifikationen) verarmt ist, um die Bodenstruktur zu verbessern, aufzustocken und/oder zu ändern.
Beispiel 3
Nährstoffe in den mineralischen Substanzpartikeln
Damit gesunde Pflanzen in einem Boden wachsen können, müssen in den Böden Elemente vorkommen und zugänglich sein. Wenn ein Nährstoff in dem Boden nicht vorliegt, kann er nicht in die Pflanze aufgenommen werden. Die Düngerindustrie basiert auf der Ermittlung von Nährstoffmengen für ein Pflanzenwachstum mit hohem Ertrag.
Sechzehn Nährstoffe sind für das Pflanzenwachstum essentiell. Dies sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Calcium, Magnesium, Eisen, Bor, Mangan, Kupfer, Zink, Molybdän und Chlor. Mit der Ausnahme von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die durch Kohlendioxid und Wasser bereitgestellt werden, müssen die Nährstoffe in der Bodenlösung des Mutterbodens gelöst sein, um für die Pflanzenwurzeln, insbesondere die Pflanzenhaare, wo die Mineralaufnahme in erster Linie erfolgt, zugänglich zu sein. Der Mutterboden dient als ein Reservoir von Arten, aus denen essenzielle Pflanzennährstoffe erschlossen werden. Die Konzentration einiger oder aller dieser Nährstoffe im Boden wird hierin als das Nährstoffkonzentrationsprofil bezeichnet.
Die vorherrschende Ansicht ist, dass Nährstoffe als Ionen in Lösung in dem Wasser, das im Boden vorkommt, vorliegen müssen, um es den Pflanzen zu ermöglichen, die Nährstoffe aufzunehmen. Ohne durch die Theorie gebunden zu werden, wird angenommen, dass ein Mechanismus, durch den die Nährstoffe als Ionen bereitgestellt werden und den Pflanzen zugänglich werden, ein solcher über saures Auswaschen der Nährstoffe aus festen mineralischen Substanzpartikeln ist. Mikroorganismen in dem Boden stellen organische Säuren her, die mit den Bodenpartikeln Wechselwirken und Ionen in eine Lösung hinein austragen, um diese für Pflanzen bioverfügbar zu machen. Feine Partikel in den Böden haben den höchsten Oberflächenbereich, was diese zu den am meisten aktiven Partikeln zum Bereitstellen von Nährstoffen für den Boden durch saures Austragen macht. Als Ergebnis sind die feinen Partikel in Böden die Hauptquelle für natürlich vorkommende Nährstoffe, die für die Pflanzen in den Böden zugänglich sind.
Feine mineralische Substanzpartikel, von Kohlepartikeln abgetrennt, als ein Nährstoffzusatz zum Boden
Feine mineralische Substanzpartikel, die von Kohlepartikeln abgetrennt wurden, wurden charakterisiert, und es wurde gezeigt, dass sie viele der Hauptnährstoffe, die für gesunde Böden benötigt werden, enthalten. Als ein Beispiel zeigt Tabelle 3 die Menge der oben erwähnten Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum wichtig sind, in aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzpartikelproben, wie es über eine Elementanalyse bestimmt wurde. Die Elementanalyse wurde durchgeführt, indem zuerst das Erdreich in Säuren gelöst wurde und dann die kalibrierte Atom-Emissionsspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) angewendet wurde, um die Menge von Zielelementen innerhalb der gelösten Bodenprobe zu quantifizieren. Die Elementanalyse zeigt die Gesamtmenge jedes elementaren Nährstoffs, die in der aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanz gefunden wurde. Die aus Kohle erhaltene feine mineralische Substanz kann als ein Bodenzusatz verwendet werden, um essenzielle Elementnährstoffe in den Boden einzuführen. Tabelle 4 zeigt zusätzliche Elemente, die in der Elementanalyse charakterisiert wurden.

Tabelle 3: Gesamtelementanalyse der aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzproben, wobei die aufgelisteten Elemente als essenzielle Nährstoffe, die für das Pflanzenwachstum gebraucht werden, betrachtet werden.

	C028 (ppm)	C080 (ppm)	C082 (ppm)	C093 (ppm)	C128 (ppm)	C241 (ppm)	C278 (ppm)	C309 (ppm)
Bor	5,3	14,8	10,5	7,4	6,1	7,4	7,3	31,2
Calcium	17.600	1.570	2.840	17.800	2.590	1.170	2.720	6.540
Chlor	23,2	17,0	12,8	16,6	34,0	35,4	120,0	11,6
Kupfer	42,8	14,2	28,2	43,0	44,2	48,2	44,6	38,9
Eisen	30.100	21.400	65.000	21.500	39.800	14.100	20.500	23.100
Magnesium	5.190	619	2.420	5.240	7.630	3.170	3.110	1.840
Mangan	253	25	303	224	653	142	166	282
Molybdän	1,9	1,5	2,3	1,4	ND	1,3	1,2	1,7
Stickstoff	1.190	4.450	3.060	2.020	806	3.270	1.930	2.830
Phosphor	139,00	343	525	188	362	85	93	699
Kalium	2.980	1.770	2.140	2.980	3.370	2.520	2.490	691
Schwefel	1.920	5.640	2.740	4.620	1.480	3.400	1.070	10.100
Zink	92,8	20,5	90,0	65,8	100,0	62,7	61,9	73,7

ND = nicht detektierbar

Tabelle 4: Zusätzliche Elemente, die für verschiedene aus Kohle erhaltene feine mineralische Substanzproben gemessen wurden, die nicht in Tabelle 3 gezeigt sind.

	C028 (ppm)	C080 (ppm)	C082 (ppm)	C093 (ppm)	C128 (ppm)	C241 (ppm)	C278 (ppm)	C309 (ppm)
Aluminum	15.700	7.620	12.100	12.300	21.000	11.200	10.300	8.790
Barium	962	118	199	4.240	261	148	151	151
Beryllium	1,67	0,62	0,91	1,85	1,35	1,49	1,17	0,60
Fluor	5,60	ND	6,20	6,40	3,40	4,40	5,60	1,00
Silicium	456	599	541	560	470	827	716	657
Silber	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND
Natrium	386,00	443,00	261,00	322,00	305,00	310,00	477,00	1.740,00
Zinn	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND	ND

ND = nicht detektierbar

Beispiel 4
Nährstoffe müssen in dem Wasser im Boden als Ionen in Lösung vorliegen, zum Beispiel bioverfügbar, um von der Pflanze über das Wurzelsystem aufgenommen werden zu können. Die bioverfügbaren Nährstoffe einer Bodenprobe wurden durch Aufsaugen einer Bodenprobe in Wasser, wobei es gestattet wurde, dass das Wasser einen Gleichgewichtszustand erreicht, und anschließendes Messen der Zielnährstoffe, die als Ionen vorliegen, sowie anderer Parameter, wie zum Beispiel den Salzgehalt, die kationische Austauschkapazität und den pH, getestet. Dieser Test wird oft als Bodenanalysetest bezeichnet. Die Tabellen 5 und 6 zeigen die Testergebnisse einer Bodenanalyse für die 8 unterschiedlichen aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzproben, über die hierin berichtet wird.

Tabelle 5: Analyse bioverfügbarer Elemente aus aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzproben, wobei die Elemente, die aufgelistet sind, als essenzielle Nährstoffe, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind, betrachtet werden

	C028 (ppm)	C080 (ppm)	C082 (ppm)	C093 (ppm)	C128 (ppm)	C241 (ppm)	C278 (ppm)	C309 (ppm)
Bor	1	0	1	1	0	1	1	4
Calcium	1.981	691	948	2.364	519	521	726	2.178
Kupfer	1	1	2	2	1	1	2	2
Eisen	24	76	53	44	15	12	14	40
Magnesium	194	67	83	92	109	118	193	472
Mangan	2	1	15	5	4	3	3	21
Stickstoff als NO₃-N	1	1	1	1	1	1	1	1
Phosphor als NaHCO₃-P	17	19	8	9	11	4	5	5
Phosphor aus Weak Bray	47	21	6	23	4	34	27	17
Kalium	73	62	85	88	69	109	70	153
Natrium	67	31	38	51	39	110	140	914
Schwefel als SO₄	112	194	277	182	90	67	127	130
Zink	1	1	1	1	0	0	1	2

Tabelle 6: Salzgehalt, Kationaustauschkapazität und pH in Bodenanalyse-Testergebnissen für unterschiedliche aus Kohle erhaltenen mineralische Substanzproben.

	C028	C080	C082	C093	C128	C241	C278	C309
Salzgehalt über elektrische Leitfähigkeit (dS/m)	1,2	1,5	2,3	0,9	0,9	0,9	1,2	1,4
Kationaustauschkapazität (meq+/100 g)	12,0	17,2	6,2	13,0	3,8	4,3	6,0	20,7
pH	7,7	3,8	6,6	7,9	7,6	8,0	7,5	6,5

Die Gesamtelementanalyse, die in Tabelle 3 wiedergegeben ist, quantifiziert die gesamte Menge eines Zielelements, das in einer aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzprobe gefunden wurde. Die Ergebnisse der bioverfügbaren Nährstoffe, die für eine unmittelbare Aufnahme durch Pflanzen verfügbar sind, sind in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 7 quantifiziert den Prozentanteil eines gegebenen Elements, das bioverfübar ist, zum Beispiel das bioverfügbare Zielement geteilt durch das gesamte Zielelement. Da der bioverfügbare Anteil deutlich unterhalb 100% ist und, wie später diskutiert werden wird, ungefähr 70 Gew.-% der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz sekundäre Mineralien darstellt, ist es wahrscheinlich, dass die meisten der elementaren Nährstoffe im Laufe der Zeit und der chemischen Herauslösung der sekundären Elemente bioverfügbar werden können.

Tabelle 7: Prozentanteil der Bioverfügbarkeit der Elemente für die aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzproben

	C028	C080	C082	C093	C128	C241	C278	C309
Bor	9,4%	2,7%	5,7%	13,5%	6,6%	10,8%	8,2%	13,8%
Calcium	11,3%	44,0%	33,4%	13,3%	20,0%	44,5%	26,7%	33,3%
Kupfer	3,3%	4,2%	6,4%	4,0%	2,0%	2,3%	3,8%	4,1%
Eisen	0,08%	0,36%	0,08%	0,20%	0,04%	0,09%	0,07%	0,17%
Magnesium	3,7%	10,8%	3,4%	1,8%	1,4%	3,7%	6,2%	25,7%
Mangan	0,8%	3,9%	5,0%	2,2%	0,6%	2,1%	1,8%	7,4%
Stickstoff	0,08%	0,02%	0,03%	0,05%	0,12%	0,03%	0,05%	0,04%
Phosphor	46,0%	11,7%	2,7%	17,0%	4,1%	44,5%	34,4%	3,1%
Kalium	2,4%	3,5%	4,0%	3,0%	2,0%	4,3%	2,8%	22,1%
Schwefel	5,8%	3,4%	10,1%	3,9%	6,1%	2,0%	11,9%	1,3%
Zink	1,5%	2,9%	0,9%	0,8%	0,4%	0,6%	0,8%	2,2%

Beispiel 6
Schwermetallgehalt der aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanz Die Umweltschutzbehörde überwacht Arsen, Cadmium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Blei, Quecksilber, Molybdän, Nickel, Selen, Vanadium und Zink, wenn diese landwirtschaftlicher Nutzfläche in Biofeststoffen, Düngemitteln und Schlämmen zugeführt werden. Tabelle 8 zeigt Ergebnisse einer Elementanalyse unter Verwendung von ICP-AES, um den oben genannten Schwermetallgehalt in den acht unterschiedlichen aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzproben, die oben angegeben sind, zu quantifizieren. Die letzte Spalte zeigt, dass all die Schwermetalle, die aufgelistet sind, unterhalb der EPA 503 oberen Grenzwerte für Biofeststoffe, die zu landwirtschaftlichen Bereichen zugegeben werden, liegen.
Tabelle 8: Schwermetallmengen, die in den aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanzproben gefunden wurden
Beispiel 7
Mineralogie der aus Kohle erhaltenen feinen mineralischen Substanz
Mineralien werden in Boden in Form zweier genereller Klassen gefunden: primäre Mineralien und sekundäre Mineralien. Die primären Mineralien sind chemisch sehr ähnlich dem Ursprungsgestein, von dem die Bodenpartikel erhalten wurden, wobei sie lediglich eine physikalische Alterung, zum Beispiel Erosion, durchlaufen haben. Sekundäre Mineralien werden gebildet, wenn die primären Mineralien sich über die Zeit über chemische Alterung ändern, zum Beispiel durch Fällung oder Umkristallisierung. Sand- und größere Schluffpartikel stellen üblicherweise primäre Mineralien dar. Kleinere Schluffpartikel und Tonpartikel stellen üblicherweise sekundäre Mineralien dar. Sekundäre Mineralien setzen leichter Ionen oder Nährstoffe in den Boden für Pflanzen zur Verwendung, wenn diese wachsen, frei. Die Mineralogie der gröberen Proben und der Proben der Tongrößenfraktion (zum Beispiel < 2 μm) von den acht unterschiedlichen aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzproben wurden unter Anwendung der Röntgendiffraktions(XRD)- und Röntgenfluoreszenzdaten (XRF) charakterisiert. Tabelle 9 zeigt die Mineralogie der gröberen Proben und Tabelle 10 zeigt die Mineralogie der Proben der Tongrößenfraktion. Quarz und Feldspat sind die primären Mineralien. Der Rest der Mineralien in den Tabellen 9 und 10 sind sekundäre Mineralien. Wie zuvor bei der Diskussion um 3 angegeben, enthält die Partikelgröße der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz kleinere Schluffpartikel und Tonpartikel. Da Schluffpartikel vorkommen, wird erwartet, dass auch primäre Mineralien vorkommen. In Tabelle 9 bestanden 25 Gew.-% bis 30 Gew.-% der gröberen Proben aus primären Mineralien (Quarz und Feldspat). In Tabelle 10 sind jedoch weniger als 5 Gew.-% der Proben der Tongrößenfraktion primäre Mineralien (Quarz und Feldspat). Wie erwartet, sind die Partikel feinerer Größe alle sekundäre Mineralien. Außerdem ist eine andere Weise die Mineralogie der gröberen Proben zu betrachten, dass diese alle ungefähr 70 Gew.-% oder mehr sekundäre Mineralien (zum Beispiel Tone) darstellen. Die feinen sekundären Mineralien haben größere Oberflächenbereiche als größere primäre Mineralien, was dabei hilft, eine größere Wasserspeicherkapazität in Böden zu induzieren. Sekundäre Mineralien haben häufig Oberflächenladungen, was dabei hilft, Ionen in dem Boden zu halten, zum Beispiel indem die Kationaustauschkapazität des Bodens erhöht wird.

Tabelle 9: Mineralogie von acht aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzproben, wie unter Anwendung von Röntgendiffraktions-(XRD) und Röntgenfluoreszenzdaten (XRF) von gröberen Proben bestimmt wurde.

	Ungefähre Gew.-%
Mineral Name	C028	C080	C082	C093	C128	C241	C278	C309
Glimmer/Illit	35	20	25	36	40	41	39	< 5
Kaolinit	24	30	24	14	13	18	18	5
Chlorit	9	-	7	11	12	9	8	< 5
Smectit	-	-	-	-	-	-	-	30
Quarz	20	20	25	25	27	23	27	16
K-Feldspat	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	-
Plagioklas-Feldspat	-	-	-	-	-	-	-	20
Clinoptilolit	-	-	-	-	-	-	-	< 3
Calcit	5	-	-	5	-	-	-	-
Jarosit	-	7	-	-	-	-	-	-
Magnetit	-	-	10	-	-	-	-	-
Pyrit	-	-	< 1	< 1	< 1	-	< 1	< 2
”amorph”	-	< 20	-	-	-	-	-	< 20
”unidentifiziert”	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5

Tabelle 10: Mineralogie von acht aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanzproben, wie unter Anwendung von Röntgendiffraktions-(XRD) und Röntgegenfluoreszenzdaten (XRF) der Tongrößenfraktion (zum Beispiel < 2 μm) der Proben bestimmt wurde.

	Ungefähre Gew.-%
Mineral Name	C028	C080	C082	C093	C128	C241	C278	C309
Glimmer/Illit	50	-	-	44	50	54	48	< 5
Mischschichtton*	-	43	37	-	-	-	-	-
Kaolinit	46	47	52	46	39	40	45	6
Chlorit	< 5	-	5	< 5	6	< 5	< 5	-
Smectit	-	-	-	-	-	-	-	90
Quarz	-	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	-
Jarosit	-	5	-	-	-	-	-	-
Calcit	-	-	-	< 3	-	-	-	-
”unidentifiziert”	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5	< 5

* Eine Phase, bestehend aus einer Glimmerkomponente und einer Smectitkomponente

Tabelle 11: Die chemische Formel der Mineralnamen, die in den Tabellen 9 und 10 identifiziert sind

Mineralname	Chemische Formel
Glimmer/Illit	(K, Na, Ca)(Al, MgFe)₂(Si, Al)₄O₁₀(OH, F)₂
Kaolinit	Al₂Si₂O₅(OH)₄
Chlorit	(Mg, Fe, Al)₈(Si, Al)₄O₁₀(OH)
Smectit	(Ca, Na)_x(Al, Mg, Fe)₄(Si, Al)₈O₂₀(OH, F)₄·nH₂O
Quarz	SiO₂
K-Feldspat	KAlSi₃O₈
Plagioklas-Feldspat	(Na, Ca)Al(Si, Al)₃O₈
Clinoptilolit	(Na, K, Ca)₆(Si, Al)₃₆O₇₂·20H₂O
Calcit	CaCO₃
Jarosit	(K, Na, H₃O)Fe₃(SO₄)₂(OH)₆
Magnetit	(Fe, Mg, Zn, Cu, Ni)(Fe, Al, OT)₂O₄
Pyrit	FeS₂
”amorph”	?
”unidentifiziert”	?

Beispiel 8
Studien zum Wachstum im Gewächshaus unter Einsatz von aus Kohle erhaltener mineralischer Substanz als ein Bodenzusatz
Studien zum Wachstum im Gewächshaus wurden durchgeführt, indem Spinatpflanzen in sandigem Lehmboden einer Probe C028 einer aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz, Gemischen von sandigem Lehm mit 10 Gew.-% und 20 Gew.-% der Probe C028 der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz und Gemischen des sandigen Lehmbodens mit 10 Gew.-% und 20 Gew.-% Azomit wachsen gelassen wurden. Azomit ist ein kommerziell erhältlicher Bodenzusatz. Wasser und Licht waren für alle Pflanzen gleich. Es wurden keine Düngemittel verwendet, um das Pflanzenwachstum zu verstärken. Die Ergebnisse der Studie zum Wachstum im Gewächshaus, die in 4 gezeigt sind, weisen darauf hin, dass die Verwendung der aus Kohle erhaltenen mineralischen Substanz das Pflanzenwachstum um ungefähr einen Faktor 3 im Vergleich zu dem ursprünglichen sandigen Lehmboden verbessert. Außerdem wuchsen Spinatpflanzen besser, wenn die aus Kohle erhaltene mineralische Substanz als ein Bodenzusatz verwendet wurde, als wenn ein kommerziell erhältlicher Bodenzusatz als ein Bodenzusatz verwendet wurde. Es wird gefolgert, dass die verbesserte Bodenstruktur und die verfügbaren Nährstoffe, die vorliegen, wenn die aus Kohle erhaltene mineralische Substanz mit dem sandigen Lehm vermischt wird, Gründe für das verbesserte Pflanzenwachstum sind.
Es ist ein signifikanter Fortschritt auf dem Fachgebiet, für die feine mineralische Substanz, die von Kohle abgetrennt ist, eine vorteilhafte Verwendung bereitzustellen, die ansonsten ein Abfallprodukt wird, entweder als Abraum, der Schluchten, Wasserläufe und Berghohlräume auffüllt, oder als Flugasche, nachdem die Kohle in einem Kraftwerk verbrannt wurde. Es ist ein weiterer Fortschritt auf dem Fachgebiet, ein Verfahren zum Verbessern der Bodenstruktur und der Nährstoffcharakteristika bereitzustellen, da der Mineraliengehalt in landwirtschaftlichem Boden verringert ist. Die Verbesserung des Nährstoffkonzentrationsprofils in Boden ist wünschenswert, um Ernten zu produzieren, die einen höheren Nährstoffgehalt aufweisen, für eine gute menschliche und tierische Ernährung.
Die feine mineralische Substanz erhöht, wenn sie dem Boden zugegeben wird, die Schluff- und Tonfraktionen des Bodens, was die Struktur des Mutterbodens ändert, die Mineralverfügbarkeit erhöht und die Wasserspeicherkapazität und die Kationaustauschkapazität (CEC) verbessert.

Claims

Ein Verfahren zum Modifizieren der Bodenstruktur und/oder zur Verbesserung des Nährstoffkonzentrationsprofils, umfassend: Erhalten einer Menge von Partikeln einer mineralischen Substanz, die von Kohle abgetrennt wurde, und Mischen der Partikel der mineralischen Substanz mit Erdreich.
Ein Verfahren zum Verbessern von Boden gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Größe von kleiner als 50 μm aufweisen.
Ein Verfahren zum Verbessern von Boden gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Größe von kleiner als 30 μm aufweisen.
Ein Verfahren zum Verbessern von Boden gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine durchschnittliche Größe von 10 μm oder weniger aufweisen.
Ein Verfahren zum Verbessern von Boden gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel der mineralischen Substanz, gemischt mit dem Erdreich in der Mischung in einer Menge, die von 5 bis 30 Gew.-% reicht, vorliegt.
Ein Verfahren zum Verbessern von Boden gemäß Anspruch 1, wobei die Partikel der mineralischen Substanz, gemischt mit dem Erdreich, in der Mischung in einer Menge, die von 10 bis 20 Gew.-% reicht, vorliegt.
Ein Bodenzusatz zum Modifizieren der Bodenstruktur und zum Verbessern des Nährstoffkonzentrationsprofils, enthaltend eine Menge an Partikeln mineralischer Substanz, die von Kohle abgetrennt wurden.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 7, wobei die Partikel der mineralischen Substanz essentielle Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind, enthalten.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 8, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Vielzahl essentieller Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind, enthalten, ausgewählt aus B, Ca, Cl, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, N, P, K, S und Zn.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 7, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Größe von kleiner als 50 μm aufweisen.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 7, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Größe von kleiner als 30 μm aufweisen.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 7, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine durchschnittliche Größe von kleiner als 10 μm aufweisen.
Ein Bodenzusatz gemäß Anspruch 7, wobei die mineralische Substanz weniger als 30 Gew.-% Kohlepartikel, die im Wesentlichen oxidiert sind, enthält.
Verbesserter Boden, der eine modifizierte Bodenstruktur und/oder ein verbessertes Nährstoffkonzentrationsprofil aufweist, enthaltend eine Menge von Partikeln mineralischer Substanz, die von Kohle abgetrennt wurde, gemischt mit Erdreich.
Verbesserter Boden gemäß Anspruch 14, wobei die Partikel der mineralischen Substanz eine Vielzahl essentieller Nährstoffe, die für ein gesundes Pflanzenwachstum notwendig sind, enthalten, ausgewählt aus B, Ca, Cl, Cu, Fe, Mg, Mn, Mo, N, P, K, S und Zn.
Verbesserter Boden gemäß Anspruch 14, wobei die Partikel mineralischer Substanz eine Größe von kleiner 50 μm aufweisen.
Verbesserter Boden gemäß Anspruch 14, wobei die Partikel mineralischer Substanz eine Größe von kleiner 30 μm aufweisen.
Verbesserter Boden gemäß Anspruch 14, wobei die Partikel mineralischer Substanz eine durchschnittliche Größe von kleiner als 10 μm aufweisen.
Verbesserter Boden gemäß Anspruch 14, wobei die mineralische Substanz weniger als 30 Gew.-% Kohlepartikel, die im Wesentlichen oxidiert sind, enthält.
Ein Verfahren zum Verbessern der Kationaustauschkapazität (CEC) von Boden, umfassend: Erhalten einer Menge von Partikeln mineralischer Substanz, die von Kohle abgetrennt wurde, und Mischen der Partikel der mineralischen Substanz mit Erdreich, wobei der daraus entstehende Boden eine CEC-Verbesserung von wenigstens 4 meq⁺/100 g Trockenboden aufweist.