DE202020107128U1

DE202020107128U1 - Bodenaufbereitungsmittel

Info

Publication number: DE202020107128U1
Application number: DE202020107128.9U
Authority: DE
Original assignee: UPM Kymmene Oy
Current assignee: Green Innovation GmbH; UPM Kymmene Oy
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2030-12-11
Also published as: ES1275799Y; PL436402A1; ES1275799U; FR3105220A3; FR3105220B3; IT201900024877A1; FI12959Y1

Abstract

Bodenaufbereitungsmittel, umfassend eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel, worin:
- die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von bis zu 20.000 Dalton, gemessen durch Größenausschlusschromatographie, umfasst, wobei die Fragmente im Gewichtsmittel bis zu 111 Phenylpropaneinheiten umfassen, und
- das Bodenverbesserungsmittel ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Oxid oder Hydroxid von Kalium, Natrium, Lithium, Calcium, Magnesium oder Ammonium oder ein Gemisch davon ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bodenaufbereitungsmittel, das eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel umfasst.
Stand der Technik
Dünger, der im Wesentlichen aus verschiedenen Arten von Nährstoffkomponenten für Pflanzenwachstum besteht, wurde weltweit vielfach verwendet, um die Erträge landwirtschaftlicher Erzeugnisse zu steigern. Düngemittel können allgemein in Form von reinen Flüssigkeiten, Suspensionen oder Feststoffen vorliegen. Sie können durch Anreicherung des Bodens oder durch Aufbringen auf das Laub der Pflanzen wie durch Sprühen, Berieseln und dergleichen in Pflanzen eingebracht werden. In den letzten Jahren hat Blattdünger die übliche Verwendung von Bodendünger bei landwirtschaftlichen Flächen schrittweise ersetzt, da diese weniger negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. Studien zeigten, dass herkömmliche Düngungsmethoden mittels Bodenanreicherung zur Kontamination von Wasseroberfläche und von Grundwasser beigetragen haben. Dies ist hauptsächlich auf das Versickern der löslichen Nährstoffe des Düngemittels wie Stickstoff in den Grundwasserleiter zurückzuführen. Solche Umstände können zu einem schlechten Nährstofftransport zu den Pflanzenzellen und zur Verarmung des Bodens führen.
Es besteht daher die Notwendigkeit, den Boden effektiv aufzubereiten und gleichzeitig die Gesundheit von Mensch und Tier, die Ernte und die Umwelt zu schützen.
Zusammenfassung der Erfindung
Das obige Ziel wurde durch ein Bodenaufbereitungsmittel, das eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel umfasst, wie in Anspruch 1 beansprucht, erreicht.
In einem zusätzlichen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein agrochemisches Erzeugnis, das das Bodenaufbereitungsmittel und agrochemische Zusätze umfasst.
Der Begriff „Pflanze“ bezeichnet eine Pflanze oder Pflanzen, die zu Erwerbszwecken oder zur Selbstversorgung angebaut und geerntet werden können, also einschließlich Feldfrüchte, Getreide, Gemüse, Obst und Blumen, sowie für den Gartenbau oder den Eigenbedarf angebaut und geerntet werden können.
Der Begriff „Pflanzenboden“ bezeichnet den Boden, auf dem die Pflanze wächst oder auf dem die Pflanze ausgesät ist oder auf dem die Pflanze ausgesät wird, also einschließlich Böden, Ländereien und erdloser Medien, wie in der Hydrokultur und der Hydroponie.
Die Merkmale und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den zur Veranschaulichung und nicht zu einschränkenden Zwecken angegebenen Ausführungsbeispielen ersichtlich werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein Bodenaufbereitungsmittel, das eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel umfasst, worin:

- die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von bis zu 20.000 Dalton, gemessen durch Größenausschlusschromatographie, umfasst, wobei die Fragmente im Gewichtsmittel bis zu 111 Phenylpropaneinheiten umfassen, und
- das Bodenverbesserungsmittel ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Oxid oder Hydroxid von Kalium, Natrium, Lithium, Calcium, Magnesium, Eisen, Zink, Kupfer oder Ammonium oder ein Gemisch davon ist.

Vorzugsweise liegt das Bodenaufbereitungsmittel in fester Form vor und die feste Form kann eine Tablette, Minitablette, Mikrotablette, ein Granulat, Mikrogranulat, Pellet, Multipartikel, mikronisierte Partikel oder ein Pulver sein.
Es hat sich herausgestellt, dass das Bodenaufbereitungsmittel, das sowohl Lignin als auch Bodenverbesserungsmittel enthält, es ermöglicht, eine Reihe wünschenswerter Wirkungen und Vorteile zu erzielen.
Erstens ist die Ligninfraktion hochwirksam bei der Förderung des Pflanzenwachstums sowie bei der Wirkung gegen Phytopathogene. Darüber hinaus wird ein Teil der Ligninfraktion, sobald sie im Boden ist, in Huminsäuren umgewandelt, die als Wachstumsförderer und Bodenaufbereitungsmittel bekannt sind, die üblicherweise aus fossilen Lagerstätten wie Braunkohle oder Torf stammen. Durch das Vorhandensein des Bodenverbesserungsmittels kann die landwirtschaftliche Nutzbarkeit des Bodens verbessert werden, so dass die Gesamtwirkung der Ligninfraktion gesteigert wird. Dies bedeutet, dass eine signifikante Menge an erneuerbarem Kohlenstoff im Boden erhöht wird, was zu einer besseren Struktur des Bodens führt und das Wachstum von Pflanzen und nützlichen Pilzen fördert.
Darüber hinaus ist die Herstellung des Bodenaufbereitungsmittels einfach und kostengünstig, da die jeweiligen Konzentrationen vorteilhafterweise sehr gering sind. Dies bedeutet auch, dass das Bodenaufbereitungsmittel vor der Verwendung hergestellt und einfach mit Wasser auf die gewünschten Konzentrationen verdünnt werden kann.
Vorzugsweise ist das Bodenverbesserungsmittel Carbonat oder Hydrogencarbonat von Kalium oder Natrium oder ein Gemisch davon.
In bevorzugten Ausführungsformen ist das Bodenverbesserungsmittel Kaliumcarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid oder ein Gemisch davon.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Bodenaufbereitungsmittel eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel in einem Konzentrationsverhältnis von 100:1 bis 1:100, vorzugsweise 50:1 bis 1:20, bevorzugter 20:1 bis 1:1.
Vorzugsweise umfasst das Bodenaufbereitungsmittel bis zu 50 Gew.-% Bodenverbesserungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Bodenaufbereitungsmittels, bevorzugter bis zu 35 Gew.-%.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Bodenaufbereitungsmittel 2-35 Gew.-% Bodenverbesserungsmittel, bezogen auf das Gewicht des Bodenaufbereitungsmittels.
Lignin ist eine Klasse komplexer organischer Polymere, die wichtige Strukturmaterialien im Stützgewebe einiger Algen, Gefäßpflanzen, einschließlich ihrer Rinde, und krautiger Pflanzen wie Holz (d.h. Weichholz und Hartholz), Stroh aller Getreidearten, Zuckerrohrbagasse, Gras, Leinen, Jute, Hanf oder Baumwolle bilden. Lignin kann auch eine mineralische Quelle wie Torf, Leonardit und Kohle haben. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung hat Lignin jedoch eine nichtmineralische Quelle.
Chemisch gesehen ist Lignin in seiner nativen Form ein sehr unregelmäßiges, zufällig vernetztes Polymer aus durch viele verschiedenen Verknüpfungen verbundenen Phenylpropaneinheiten mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 20.000 Dalton oder höher. Ein repräsentatives und veranschaulichendes Ligninfragment (I), das die wichtigsten Bindungsmuster enthält, ist nachstehend gezeigt:
Dieses Polymer ist das Ergebnis einer Enzym-vermittelten dehydrierenden Polymerisation von drei Phenylpropanoidmonomer-Vorläufern:
die jeweils zu folgenden Einheiten führen:
Coniferylalkohol kommt in allen Arten vor und ist das vorherrschende Monomer in Koniferen (Weichhölzern).
Laubholzarten (Hartholz) enthalten bis zu 40% Synapylalkoholeinheiten, während Gräser und landwirtschaftliche Kulturpflanzen auch Coumarylalkoholeinheiten enthalten können.
Lignin kann nach seiner Rohbiomassenquelle in Weichholz- und Hartholzlignine eingeteilt werden.
Rohbiomassequellen, die geeignete Ausgangsmaterialien zur Gewinnung der relevanten Ligninfraktion sein können, sind jedes Lignin, einschließlich im Wesentlichen reines Lignin, sowie Kraft-Lignin, aus Biomasse stammendes Lignin, Lignin aus einem alkalischen Aufschlussverfahren, Lignin aus einem Sodaverfahren, Lignin aus einem Organosolv-Aufschluss, Lignin aus enzymatischen Verfahren, Lignin aus Dampfexplosionsverfahren und jede Kombination davon.
Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen reines Lignin“ ist mindestens 80% reines Lignin auf Basis der trockenen Rohbiomasse zu verstehen, vorzugsweise mindestens 90% reines Lignin, bevorzugter mindestens 95% reines Lignin, wobei der Rest Extrakte und Kohlenhydrate wie Hemicellulosen sowie anorganisches Material ist.
Unter dem Ausdruck „Kraft-Lignin“ ist Lignin zu verstehen, das aus Kraft-Schwarzlauge stammt. Schwarzlauge ist eine alkalische wässrige Lösung aus Ligninresten, Hemicellulose und anorganischen Chemikalien, die in einem Kraft-Aufschlussverfahren verwendet werden. Die Schwarzlauge aus dem Aufschlussverfahren umfasst Bestandteile, die aus verschiedenen Weichholz- und Hartholzarten stammen, in verschiedenen Anteilen. Lignin kann durch verschiedene Methoden von der Schwarzlauge getrennt werden, einschließlich z. B. Ausfällen und Filtrieren. Lignin beginnt normalerweise bei pH-Werten unter 11-12 auszufallen. Verschiedene pH-Werte können verwendet werden, um Ligninfraktionen mit unterschiedlichen Eigenschaften auszufällen. Diese Ligninfraktionen können sich voneinander durch deren Molekulargewichtsverteilung, z.B. M_w und M_n, Polydispersität, Hemicellulose- und Extraktionsgehalt, Gehalt an anorganischem Material, unterscheiden. Das ausgefällte Lignin kann unter Verwendung von sauren Waschschritten von anorganischen Verunreinigungen, Hemicellulose und Holzextrakten gereinigt werden. Eine weitere Reinigung kann durch Filtration erreicht werden.
Alternativ wird das Lignin von Biomasse getrennt. Das Trennungsverfahren kann mit der Verflüssigung der Biomasse mit starkem Alkali beginnen, gefolgt von einem Neutralisationsprozess. Nach der Alkalibehandlung kann das Lignin auf ähnliche Weise wie oben dargestellt ausgefällt werden.
Vorzugsweise umfasst die Trennung von Lignin von Biomasse einen Schritt der Enzymbehandlung. Mittels Enzymbehandlung aus Biomasse getrenntes Lignin ist im Wesentlichen schwefelfrei (Schwefelgehalt von weniger als 3%) und daher wertvoll bei der Weiterverarbeitung. Vorzugsweise wird Holzmaterial vorbehandelt, um Hemicellulosen zu entfernen, und danach wird Cellulose enzymatisch hydrolysiert. Die resultierende unlösliche Ligninfraktion umfasst bis zu 30 Gew.-% Cellulose.
Vorzugsweise wird das abgetrennte Lignin auch einem Depolymerisationsverfahren unterzogen, um das Gewichtsmittel des Molekulargewichts von Fragmenten weiter zu verringern.
In einigen Ausführungsformen wird das abgetrennte Lignin auch einem Depolymerisationsverfahren unterzogen, um das Gewichtsmittel und das Zahlenmittel des Molekulargewichte von Fragmenten weiter zu verringern.
Geeignete Depolymerisationsverfahren umfassen basenkatalysierte Depolymerisation, enzymatische Depolymerisation, säurekatalysierte Depolymerisation, metallkatalysierte Depolymerisation, durch ionische Flüssigkeiten unterstützte Depolymerisation und durch überkritische Flüssigkeiten unterstützte Lignin-Depolymerisation.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (M_w) von Fragmenten in der Ligninfraktion wird durch Größenausschlusschromatographie (oder „SEC“ - „Size-Exclusion Chromatography“) gemessen. SEC verwendet eine stagnierende Flüssigkeit, die in den Poren von Kügelchen vorhanden ist, als stationäre Phase und eine strömende Flüssigkeit als mobile Phase. Die mobile Phase kann daher zwischen den Kügelchen und auch in und aus den Poren in den Kügelchen strömen. Der Trennmechanismus basiert auf der Größe der Polymermoleküle in Lösung. Größere Moleküle eluieren zuerst. Kleine Moleküle, die in viele Poren in den Kügelchen eindringen können, brauchen lange, um durch die Säule zu gelangen und verlassen die Säule daher langsam. Um die Molekulargewichte der Bestandteile einer Polymerprobe zu bestimmen, muss eine Kalibrierung mit Standardpolymeren bekannten Gewichts durchgeführt werden. Die Werte der unbekannten Probe werden dann mit dem Kalibrierungsgraphen verglichen. Die Retentionszeiten hängen vom verwendeten Säulenmaterial, Elutionsmittel und der Ähnlichkeit der verwendeten Standards mit den Proben ab. Vorzugsweise ist das Elutionsmittel 0,1 M NaOH.
Vorzugsweise umfasst die Ligninfraktion Fragmente, die ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2.000-20.000 Dalton aufweisen.
Bevorzugter umfasst die Ligninfraktion Fragmente, die ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 3.000-20.000 Dalton aufweisen.
Noch bevorzugter umfasst die Ligninfraktion Fragmente, die ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 4.000-15.000 Dalton aufweisen.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Ligninfraktion Fragmente, die ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 4.000-6.000 Dalton aufweisen.
In anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Ligninfraktion Fragmente, die ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 9.000-11.000 Dalton aufweisen.
Bei diesen Ausführungsformen umfassen die Fragmente vorzugsweise 11-111 Phenylpropaneinheiten im Gewichtsmittel, bevorzugter 22-111 Phenylpropaneinheiten im Gewichtsmittel.
Das Molekulargewicht der drei Phenylpropanoidmonomer-Vorläufer variiert zwischen 150 Da des Cumarylalkohols, 180 Da des Coniferylalkohols und 210 Da des Synapylalkohols. Das Durchschnittsgewicht beträgt daher 180 Da und dieser Wert wurde als „Phenylpropaneinheit“ verwendet. Die M_w-Werte wurden durch 180 Da dividiert, wodurch die Anzahl der Phenylpropaneinheiten im Gewichtsmittel erhalten wurde.
In weiteren Ausführungsformen weist die Ligninfraktion einen Polydispersitätsindex (PDI) von 1,25 bis 12 auf.
Der Polydispersitätsindex (PDI) oder Heterogenitätsindex oder einfach die Dispersität ist ein Maß für die Verteilung der Molekularmasse in einer vorhandenen Polymerprobe. PDI ist das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (M_w) dividiert durch das Zahlenmittel des Molekulargewichts (M_n). Es gibt die Verteilung einzelner Molekularmassen in einem Gemenge von Polymeren an.
Vorzugsweise umfasst das Bodenaufbereitungsmittel eine Ligninfraktion, die ferner bis zu 30 Gew.-% Cellulose, bevorzugter 5-30 Gew.-% Cellulose, bezogen auf das Gewicht der Ligninfraktion, umfasst, und die ferner mindestens ein Cellulose-abbauendes Enzym, wie beispielsweise Exoglucanase (EXG), Endoglucanase (EG) und β-Glucosidase (BGL), umfasst. Cellulasen sind das effizienteste Enzymsystem für die vollständige Hydrolyse von Cellulosesubstraten in monomere Glucose, die ein fermentierbarer Zucker ist. Da Zucker die Zellatmung und das Zellwachstum der Pflanzen unterstützt, folgt daraus, dass das Vorhandensein von Cellulose im Bodenaufbereitungsmittel der Erfindung vorteilhaft ist, um die Gesamteffizienz bei der Anreicherung des Bodens und der Förderung des Pflanzenwachstums weiter zu verbessern.
In bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bodenaufbereitungsmittel der Erfindung eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel in einem Konzentrationsverhältnis von 10:1 bis 1,1:1, wobei das Bodenverbesserungsmittel K₂CO₃, KOH, NH₄OH, CaOH, ZnO, FeSO₄, MgO oder ein Gemisch davon ist.
Bevorzugter liegt das Bodenaufbereitungsmittel in diesen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Form von Granulat, eines Pellet, einer Lösung oder einer Suspension in Wasser oder Glykol vor.
In anderen Ausführungsformen besteht die Zusammensetzung im Wesentlichen aus einer Ligninfraktion und mindestens einem Bodenverbesserungsmittel, worin:

- die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von bis zu 20.000 Dalton, gemessen durch Größenausschlusschromatographie, umfasst, wobei die Fragmente im Gewichtsmittel bis zu 111 Phenylpropaneinheiten umfassen, und
- das Bodenverbesserungsmittel ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Oxid oder Hydroxid von Kalium, Natrium, Lithium, Calcium, Magnesium oder Ammonium oder ein Gemisch davon ist.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „besteht im Wesentlichen aus“, dass die Ligninfraktion und das mindestens eine Bodenverbesserungsmittel die einzigen Wirkstoffe zur Förderung des Pflanzenwachstums und der Bodenanreicherung sind, die in dem Bodenaufbereitungsmittel vorhanden sind, wobei mögliche andere Bestandteile andere Wirkungen aufweisen oder einfache Co-Formulierungsmittel darstellen.
In weiteren Ausführungsformen besteht die Zusammensetzung wie oben beschrieben aus einer Ligninfraktion und mindestens einem Bodenverbesserungsmittel.
Das Bodenaufbereitungsmittel kann alle 5-15 Tage in einer Menge von 2-200 kg/ha, bevorzugter 10-20 kg/ha, angewendet werden, wenn das Bodenaufbereitungsmittel in fester Form vorliegt.
Alternativ kann das Bodenaufbereitungsmittel alle 5-15 Tage in einer Menge von 1-10 L/ha, bevorzugter 5-6 L/ha, angewendet werden, wenn das Bodenaufbereitungsmittel zuvor in Wasser gelöst wurde.
Das Bodenaufbereitungsmittel kann auch in Wasser gelöst und dann alle 5-15 Tage in einer Menge von 1-10 L/ha angewendet, wobei das Bodenaufbereitungsmittel bis zu 15 Gew.-% Ligninfraktion umfasst.
In einem zusätzlichen Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein agrochemisches Erzeugnis, das das Bodenaufbereitungsmittel und agrochemische Zusätze umfasst.
Geeignete Zusätze sind pH-Einstellmittel, Säure-Einstellmittel, Wasserhärte-Einstellmittel, Mineralöle, Pflanzenöle, Düngemittel, Blattdünger und Kombinationen davon.
Beispielhafte Zusätze umfassen 2-Ethylhexanol-EO-PO, alkoxylierte Alkohole, alkoxyliertes Fettamin, alkoxylierte Triglyceride, Alkylpolyglykosid, Alkylethersulfat-Natriumsalz, Alkylphenolethylenoxidkondensat, Alkylphenylhydroxypolyoxyethylen, Allylpolyethylenglykolmethylether, amphoteres Dipropionat-Tensid, Di-1-p-menthen, Dimethylpolysiloxan, verestertes Pflanzenöl, Ethylenoxidkondensat, Fettsäureester, Fettsäureesterethylenoxidkondensat, Fettalkoholpolyalkoxylat, Lecithin (Soja), methyliertes Rapsöl, n-Dodecylpyrrolidon, n-Methylpyrrolidon, n-Octylpyrrolidon, nichtionisches Tensid, Nonylphenolethylenoxidkondensat, Paraffinöle, Poly(vinylpyrrolidion)-1-hexadecen, Polyacrylamid, Polyalkylenglykol, Polyalkylenoxid, Polyether-modifiziertes Trisiloxan, Polyethylenpolypropylenglykol, Polyoxyethylenmonolaurat, Propionsäure, Styrol-Butadien-Copolymer, synthetischer Latex, Talgaminethoxylat, Pflanzenöl und Gemische davon.
In Anbetracht der Tatsache, dass das Bodenaufbereitungsmittel auch bei sehr verringerten Konzentrationen der Wirkstoffe effektiv ist, umfasst das agrochemische Erzeugnis vorteilhafterweise und vorzugsweise das Bodenaufbereitungsmittel in einer Konzentration von 1-500 g pro kg des agrochemischen Erzeugnisses.
Das agrochemische Erzeugnis kann in fester oder flüssiger Form vorliegen.
Wenn das agrochemische Erzeugnis in fester Form vorliegt, kann die feste Form eine Tablette, Minitablette, Mikrotablette, ein Granulat, Mikrogranulat, Pellet, Multipartikel, mikronisierte Partikel oder ein Pulver sein.
Wenn das agrochemische Produkt in flüssiger Form vorliegt, kann die flüssige Form eine Lösung, Suspension, Emulsion, Dispersion, Tropfen oder sprühfähige Flüssigkeit sein und kann entweder eine flüssige Form auf Wasser- oder Ölbasis sein. Diese flüssige Form kann ein Lösungsmittel umfassen. Geeignete Lösungsmittel sind Wasser, Glykole, Alkohole, Polyalkohole, organische Säuren und Kombinationen davon.
Bevorzugte Lösungsmittel sind Wasser, Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, Allylalkohol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Ethylenglykol, Polyethylenglykol (PEG), Glycerin, Milchsäure, Polymilchsäure und Gemische davon. Bevorzugtere Lösungsmittel sind Wasser, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, 1,2-Ethylenglykol, Polyethylenglykol (PEG) und Gemische davon.
Wenn das agrochemische Erzeugnis in flüssiger Form vorliegt, weist die flüssige Form vorzugsweise einen pH-Wert von 5-9, bevorzugter 6-8 auf.
Wenn das agrochemische Erzeugnis in flüssiger Form vorliegt, umfasst die flüssige Form 1-5 Gew.-% der Zusammensetzung. Dies bedeutet, dass das agrochemische Erzeugnis ein Konzentrat ist, das auf Wunsch vor der Verwendung in geeigneter Weise verdünnt oder direkt mit anderen Chemikalien gemischt werden kann.
Das agrochemische Erzeugnis kann als Köder in Körnern, Aerosoldosen, Flüssigkeit (ohne Verdünnung), Köder in loser Schüttung, Matrizen, konzentrierter Köder, ölmischbares flüssiges Konzentrat, eingekapseltes Granulat, Suspension von Kapseln, dispergierbares Konzentrat, Pulver, Pulver für die Trockengerbung von Saatgut, emulgierbares Konzentrat, elektrisch aufladbare Flüssigkeit, Wasser-in-Öl-Emulsion, Emulsion für die Gerbung von Saatgut, Öl-in-Wasser-Emulsion, Räuchergefäß, Feingranulat, Räucherkerze, Räucherkartusche, Räucherband, konzentrierte Suspension für die Gerbung, Räuchertablette, Räuchermittel (Begasungsmittel), Räuchergranulat (oder -pellets), Gas (unter Druck), Granulatköder, vergasbares Produkt, Mikrogranulat, Gleitpulver, Granulat, Paste auf Ölbasis, Heißrauchabgabekonzentrat, Fest-/Flüssig-Kombipackung, Flüssig-/Flüssig-Kombipackung, Kaltrauchabgabekonzentrat, Fest-/Flüssig-Kombipackung, Lack, Lösung zum Gerben von Saatgut, Mikroemulsion, Mikrogranulat, dispergierbares Öl, ölmischbare konzentrierte Suspension, ölmischbare Flüssigkeit, ölige Suspension, Paste, Flachköder, konzentrierte Paste oder Gel, Pour-on, Stick für Pflanzen, behandeltes oder beschichtetes Saatgut, gebrauchsfertiger Köder, Spot-on, fragmentierter Köder, konzentrierte Suspension, Suspensionsemulsion, wasserlösliches Granulat, lösliches Konzentrat, filmbildendes Öl, wasserlösliches Pulver, lösliches Pulver für die Gerbung von Saatgut, Suspension, Tabletten, technisches Material, technisches Konzentrat, Pulver für Spuren, ultraniedrigvolumige Flüssigkeit, hydrodispergierbares Mikrogranulat, hydrodispergierbares Granulat, benetzbares Pulver, benetzbares Pulver für die Gerbung von Saatgut, selbstklebendes Pflaster und Kombinationen vorliegen.
Vorteilhafterweise kann das agrochemische Erzeugnis ferner einen Dünger umfassen, der Stickstoff-, Phosphor-, Kaliumverbindungen oder Gemische davon umfasst.
Das agrochemische Erzeugnis kann durch eines oder mehrere der folgenden Verfahren angewendet werden:

- Mischen des agrochemischen Erzeugnisses mit Saatgut in einem Behälter einer Sämaschine,
- Streuen des agrochemischen Erzeugnisses neben die Aussaatfurchen,
- Streuen des agrochemischen Erzeugnisses über das gesamte Feld vor oder nach der letzten Bodenbearbeitung,
- Mischen mit anderen handelsüblichen agrochemischen Erzeugnissen wie Garten- und Gewächshausprodukten.

Wenn das agrochemische Erzeugnis in flüssiger Form vorliegt, kann es auch durch eines oder mehrere der folgenden Verfahren angewendet werden:

- Sprühen des agrochemischen Erzeugnisses auf Knollen, Zwiebeln und Samen,
- Sprühen des agrochemischen Erzeugnisses auf oberirdische Bestandteile der Pflanze, Blätter, Stängel,
- Eintauchen von Pflanzenwurzeln in eine Wasserlösung, die das agrochemische Erzeugnis umfasst.

Das agrochemische Erzeugnis kann in einer Menge angewendet werden, so dass 1.000 g - 10.000 kg Bodenaufbereitungsmittel pro Hektar (ha), vorzugsweise 1.000 g - 1.000 kg pro ha, noch bevorzugter 1.000 g - 10.000 g pro ha erreicht werden.
Es sollte auch verstanden werden, dass alle Kombinationen der bevorzugten Aspekte des erfindungsgemäßen Bodenaufbereitungsmittels, wie oben berichtet, als hiermit offenbart zu betrachten sind.
Alle Kombinationen der bevorzugten Aspekte des erfindungsgemäßen Bodenaufbereitungsmittels, wie oben offenbart, sind als hierin beschrieben zu verstehen.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung bereitgestellt.
Beispiele
M_w und M_n wurden in diesen Beispielen durch Größenausschlusschromatographie gemäß dem folgenden Verfahren gemessen.
„Gew.-%“ steht für den Gewichtsprozentsatz basierend auf dem Gewicht des organisch-anorganischen Hybridmaterials, sofern nicht anders angegeben.
Reagenzien und Materialien

- Elutionsmittel: 0,1 M NaOH, Fluss 0,5 ml/min
- Kalibrierung für RI-Detektor: Pullulan-Standards, M_p: 100.000 - 1.080 (sechs Standards), wobei M_p für das Peakmaximum-Molekulargewicht steht
- Kalibrierung für UV-Detektor (280 nm): PSS-Standards, Polystyrolsulfonat-Natriumsalz, M_p 65.400 - 891 (sechs Standards). Die Standards wurden in ultrareinem Wasser gelöst, die Konzentration betrug etwa 5 mg/ml. Das Injektionsvolumen betrug 20 µl.

- Qualitätskontrollproben: Es wurde Lignin mit bekannter M_w-Verteilung verwendet.

Ausstattung und Instrumente

- Dionex Ultimate 3000 Autosampler, Säulenkompartment und Pumpe
- Dionex Ultimate 3000 Diodenarray-Detektor
- Reflexionsindexdetektor: Shodex RI-101
- Säulen: PSS MCX-Säulen: Vorsäule und zwei analytische Säulen: 1000 Ä und 100 000 Ä, das Säulenmaterial war sulfonierte Divinylbenzol-Copolymermatrix.
- Spritzenfilter 0,45 µm und Glasprobenflaschen für STD-Proben. Probenfiltration: Spritzenloses Mini-Uniprep-Filtergerät PTFE oder Nylon, 0,45 µm. Zur Vorfiltration 5 µm Spritzenfilter.
- Messflaschen

Verfahren

- Herstellung des Elutionsmittels

Das zur Herstellung des Elutionsmittels verwendete Wasser war entionisiertes Wasser hoher Qualität mit niedrigem spezifischem Widerstand (18 MΩ·cm oder besser), das so wenig wie möglich gelöstes Kohlenstoffdioxid enthält und frei von biologischen Verunreinigungen (z. B. Bakterien und Schimmel) und Feststoffteilchen ist.

- Waschen der Nadeln mit mit 10% MeOH-Wasser
- Flüssige Proben

Stark alkalische Flüssigkeitsproben wurden 1:100 verdünnt und mit PTFE-Spritzenfiltern (0,45 µm) in Fläschchen filtriert. Feste Ligninproben wurden verdünnt und in 0,1 M NaOH gelöst und mit 0,45 µm PTFE-Spritzenfiltern filtriert. Fertige Proben wurden in den Autosampler gegeben. Das Injektionsvolumen betrug 20 µ1. Nach den Proben wurde 1 M NaOH als Probe injiziert, um die Säule zu reinigen. Geräteparameter:

- Flussrate 0,5 ml/min
- Elutionsmittel 0,1 M NaOH
- Säulenofentemperatur 30°C.
- Isokratischer Lauf
- Laufzeit 48 Minuten
- Feste Proben

Feste Proben (Lignin) wurden über Nacht in einem Ofen bei 60°C getrocknet. Etwa 10 mg wurden in eine 10 ml-Messflasche eingewogen. Die Probe wurde gelöst und in 0,1 M NaOH-Lösung verdünnt und in eine Messstelle gefüllt. Die Probe wurde mit 0,45 µm PTFE-Filtern filtriert.
- Standardproben zur Kalibrierung
Etwa 50 mg jedes Standards wurden in eine 10 ml-Messflasche eingewogen und es wurde ultrareines Wasser zugegeben und in eine Messstelle gefüllt. Die Standards wurden mit 0,45 µm PTFE-Spritzenfiltern filtriert. Nach dem Durchlaufen der Kalibrierungsproben, wurden die Kalibrierungsergebnisse integriert und in dem Verarbeitungsverfahren verarbeitet und gespeichert. Die Kalibrierung war eine lineare Kalibrierung 1. Ordnung.
- Proben zur Qualitätskontrolle
Für Ligninproben wurde Lignin mit bekannter M_w-Verteilung als Qualitätskontrollprobe verwendet. Lignin wurde in 0,1 M NaOH gelöst und die Konzentration betrug etwa 1 mg/ml.
BEISPIEL 1.
Buchenholz (Fagus sylvatica) wurde einer Vorbehandlung unterzogen, um Hemicellulosen zu entfernen, und danach wurde Cellulose enzymatisch hydrolysiert. Die so von reiner Biomasse abgetrennte Ligninfraktion wies die folgenden Eigenschaften auf:

> 95% Gesamtfeststoffgehalt
Einzelne Spezies: Buchenholz
M_w 9.000-11.000 Da (50-61 Phenylpropaneinheiten)
im Wesentlichen schwefelfrei (Schwefelgehalt von weniger als 3%)
umfasst 23-29 Gew.-% Cellulose.

Diese feste Ligninfraktion wird kurz als „enzymatisch“ bezeichnet.
BEISPIEL 2.
Die folgende Ligninfraktion wurde aus Kraft-Schwarzlauge extrahiert, wobei die Ligninfraktion die folgenden Eigenschaften aufwies:

> 95% Gesamtfeststoffgehalt
Einzelne Spezies: Südkiefer
M_w 4400-5000 Da (24-28 Phenylpropaneinheiten)
M_n 1200-1300 Da (6-7 Phenylpropaneinheiten) Strukturen von OH-Gruppen:

aliphatisch	2,1 mmol/g
carboxylisch	0,5 mmol/g
kondensiert und Syringyl	1,7 mmol/g
Guaiacyl	2,0 mmol/g
Katecholisch und p-OH-Phenyl	4,0 mmol/g

Diese feste Ligninfraktion wird kurz als „OXO“ bezeichnet.
BEISPIEL 3.
Herstellung von Bodenaufbereitungsmitteln gemäß der vorliegenden Erfindung

Eine Anzahl von Bodenaufbereitungsmitteln wurde in Form von Pellets (P) oder Granulat (G) oder flüssiger Lösung/Suspension (S) hergestellt, die die folgenden Bestandteile umfassten:

	Lignin Bsp. 2	Bodenverbesserungsmittel	Aggregatzustand
Beispiel 3a	70 Gew.-%	30 Gew.-% K₂CO₃	G oder P
Beispiel 3b	66 Gew.-%	34 Gew.-% K₂CO₃	G oder P
Beispiel 3c	80 Gew.-%	20 Gew.-% KOH	G oder P
Beispiel 3d	90 Gew.-%	10 Gew.-% KOH	G oder P
Beispiel 3e	70 Gew.-%	24 Gew.-% K₂CO₃ + 6 Gew.-% KOH	G oder P
Beispiel 3f	92 Gew.-%	8 Gew.-% FeSO₄·5H₂O	S
Beispiel 3g	10 Gew.-%	4 Gew.-% KOH + Wasser	S
		als Rest auf 100 Gew.-%
Beispiel 3h	16 Gew.-%	6 Gew.-% KOH + Wasser als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 3i	20 Gew.-%	8 Gew.-% KOH + Propylenglykol als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 31	10 Gew.-%	4 Gew.-% KOH + 1 Gew.-% ZnO + Wasser als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 3m	10 Gew.-%	2 Gew.-% NH₄OH + Wasser als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 3n	10 Gew.-%	2 Gew.-% NH₄OH + 1 Gew.-% CuSO₄·5H₂O + Wasser als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 3o	15 Gew.-%	3 Gew.-% NH₄OH + 10 Gew.-% Harnstoff + Wasser als Rest auf 100 Gew.-%	S
Beispiel 3p	80 Gew.-%	20 Gew.-% CaOH	G oder P
Beispiel 3q	75 Gew.-%	25 Gew.-% CaO·MgO Kalk aus Dolomit	G oder P

BEISPIEL 4.
Bewertung der biostimulierenden Wirkung des Bodenaufbereitungsmittels der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem handelsüblichen Produkt
Es wurde eine Überprüfungsstudie bei Salat durchgeführt, um eine biostimulierende Wirkung des Bodenaufbereitungsmittels gemäß Beispiel 3h (kurz „GREEN HUM 160“) mit einer unbehandelten Kulturpflanze (kurz „KONTROLLE“) und einem Vergleichsprodukt (kurz „VERGLEICH“) zu bewerten. VERGLEICH ist ein Düngemittel auf Basis von Huminsäuren, extrahiert aus Leonardit.
Die Erzeugnisse wurden dreimal in verschiedenen phänologischen Phasen angewendet.
Die Studie wurde in einer Klimakammer durchgeführt, in der alle abiotischen Parameter unter Kontrolle waren.
Es wurde eine Trocadero-Sorte von Salat und steriler Boden verwendet.
Es wurden 16 Pflanzen zur Behandlung verwendet und die Erzeugnisse wurden mittels der Bodentränkungsmethode angewendet.
Das Wachstum der grünen Blätter, die Entwicklung der Wurzeln und das Gesamtgewicht waren die bewerteten Parameter.
Bei jeder einzelnen Bewertung und deutlich in gezeigt, zeigte Green Hum 160 eine gegenüber dem handelsüblichen Erzeugnis ähnliche Wirksamkeit und eine gute Leistung gegenüber unbehandelten Pflanzen, insbesondere bei der Wurzelentwicklung und Gewichtszunahme.
Nach keiner Anwendung wurde eine Phytotoxizität beobachtet.
BEISPIEL 5.
Bewertung der biostimulierenden Wirkung des Bodenaufbereitungsmittels der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem handelsüblichen Produkt
Es wurde eine Überprüfungsstudie bei Salat durchgeführt, um eine biostimulierende Wirkung des Bodenaufbereitungsmittels gemäß Beispiel 3h (kurz „GREEN HUM 160“) mit einer unbehandelten Kulturpflanze (kurz „KONTROLLE“) und einem Vergleichsprodukt (kurz „VERGLEICH“) zu bewerten.
Die Erzeugnisse wurden dreimal in verschiedenen phänologischen Phasen angewendet.
Die Studie wurde in einer Klimakammer durchgeführt, in der alle abiotischen Parameter unter Kontrolle waren.
Es wurde eine Kobra-Sorte von Salat und steriler Boden verwendet.
Es wurden 16 Pflanzen zur Behandlung verwendet und die Erzeugnisse wurden mittels der Bodentränkungsmethode angewendet.
Das Wachstum der grünen Blätter, die Entwicklung der Wurzeln und die Anzahl der Blüten waren die bewerteten Parameter.
Bei jeder einzelnen Bewertung und deutlich in gezeigt, zeigte Green Hum 160 eine gegenüber dem handelsüblichen Erzeugnis ähnliche Wirksamkeit und eine gute Leistung gegenüber unbehandelten Pflanzen, insbesondere bei der Wurzelentwicklung und der Zunahme der Blütenanzahl.
Schlussfolgerungen
Huminsäuren wie bei dem Vergleichsdüngemittel VERGLEICH sind dafür bekannt, dass sie die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Bodens erhöhen, wodurch dessen Struktur und Fruchtbarkeit verbessert werden. Sie können auch bei der Entgiftung des Bodens von Schwermetallen hilfreich sein und können die Aufnahme von Mikronährstoffen durch die Wurzeln erhöhen. Auf der anderen Seite weist der mineralische Ursprung von Leonardit zwei große Nachteile auf:

- ein gesundheitliches Bedenken: sehr oft wurde die pseudomineralische Lagerstätte im Laufe der Jahrhunderte mit Schwermetallen, PCBs und Dioxinen belastet, und aufgrund der hohen Kapazität, chemische Verbindungen zu adsorbieren, ergibt sich eine gefährliche Verschmutzung des Steinbruchmaterials, und
- ein Umweltbedenken: die Demobilisierung eines Minerals und der Prozess, um es in der Landwirtschaft nutzbar und damit für Pflanzen und das Bodenmikrobiom verfügbar zu machen, führen zu einer Erhöhung der Emissionen von Mineralkohlenstoff in die Atmosphäre.

Im Gegensatz dazu ermöglicht es die Verwendung von „nichtmineralisiertem Lignin“, d.h. von Lignin aus einer nichtmineralischen Quelle, das aus erneuerbaren Quellen gewonnen wird, die Fruchtbarkeit des Bodens zu verbessern und das Vorhandensein von Kohlenstoff im Boden für mehrere Jahre zu gewährleisten (ein Synonym für Fruchtbarkeit). Gleichzeitig wird eine Anhäufung von Kohlenstoff gewährleistet, was die CO₂-Emissionen in die Atmosphäre vorteilhaft verlangsamt.

Claims

Bodenaufbereitungsmittel, umfassend eine Ligninfraktion und mindestens ein Bodenverbesserungsmittel, worin: - die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von bis zu 20.000 Dalton, gemessen durch Größenausschlusschromatographie, umfasst, wobei die Fragmente im Gewichtsmittel bis zu 111 Phenylpropaneinheiten umfassen, und - das Bodenverbesserungsmittel ein Carbonat, Hydrogencarbonat, Oxid oder Hydroxid von Kalium, Natrium, Lithium, Calcium, Magnesium oder Ammonium oder ein Gemisch davon ist.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 1, worin das Bodenverbesserungsmittel ein Carbonat oder Hydrogencarbonat von Kalium oder Natrium oder Gemisch davon ist.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 2, worin das Bodenverbesserungsmittel Kaliumcarbonat, Kaliumhydroxid oder ein Gemisch davon ist.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 1, worin die Ligninfraktion und das mindestens eine Bodenverbesserungsmittel in einem Konzentrationsverhältnis von 100:1 bis 1:100, vorzugsweise 50:1 bis 1:20, bevorzugter 20:1 bis 1:1, vorhanden sind.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 1, worin die Ligninfraktion und das mindestens eine Bodenverbesserungsmittel in einem Konzentrationsverhältnis von 10:1 bis 1,1:1 vorhanden sind, wobei das Bodenverbesserungsmittel K₂CO₃, KOH, NH₄OH, CaOH, ZnO, FeSO₄, MgO oder ein Gemisch davon ist.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 5, das in Form von Granulat, Pellets, einer Lösung oder Suspension in Wasser oder Glykol vorliegt.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1-6, worin das Bodenaufbereitungsmittel bis zu 50 Gew.-% des Bodenverbesserungsmittels, bezogen auf das Gewicht des Bodenaufbereitungsmittels, umfasst.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1-7, worin die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 2.000-20.000 Dalton, vorzugsweise 3.000-20.000 Dalton, bevorzugter 4.000-15.000 Dalton, umfasst.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß Anspruch 8, worin die Ligninfraktion Fragmente mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 4.000-6.000 Dalton oder 9.000-11.000 Dalton umfasst.
Bodenaufbereitungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1-9, umfassend eine Ligninfraktion, die ferner bis zu 30 Gew.-% Cellulose, vorzugsweise 5-30 Gew.-% Cellulose, bezogen auf das Gewicht der Ligninfraktion, umfasst und ferner mindestens ein Cellulose-abbauendes Enzym, wie Exoglucanase (EXG), Endoglucanase (EG) und β-Glucosidase (BGL), umfasst.
Agrochemisches Erzeugnis, umfassend das Bodenaufbereitungsmittel gemäß einem der Ansprüche 1-10 und agrochemische Zusätze.