DE69717670T2

DE69717670T2 - Biomasskonditionierung

Info

Publication number: DE69717670T2
Application number: DE69717670T
Authority: DE
Inventors: Michael Whiteley
Original assignee: University of Leeds Innovations Ltd
Current assignee: University of Leeds Innovations Ltd
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: EP0948578A1; ATE229061T1; DE69717670D1; AU4954697A; IL129873A0; WO1998021292A1; EP0948578B1; GB9623578D0; PL333352A1; US6318021B1; ES2187761T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Biomassenmaterial, wie pflanzliches Biomassenmaterial, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, ein Verfahren zur Behandlung solcher Materialien durch die Zugabe ausreichend großer Mengen der Sesquioxidmineral-bildenden Bestandteile Eisen und Aluminium, so dass ein schützender Überzug auf der Oberfläche des Materials entsteht und der Großteil der physikalischen und chemischen Eigenschaften des behandelnden Materials verändert wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Behandlung von pflanzlichem Material, um das Material vor der mikrobiellen Zersetzung zu schützen.
Es ist bekannt, die reduzierten Formen von Eisen, Fe&supmin;², und davon abgeleitete Salze, insbesondere Eisen-II-sulfat, für zahlreiche Zwecke in der Landwirtschaft und beim Gartenbau zu verwenden, einschließlich als Düngemittel, Spurenelementadditive und Nacktschnecken- und Moosvernichtungsmittel. In einer besonderen Verwendung wurde Eisen-II-sulfat als Additiv während der Alterung und Kompostierung von Holzrinde eingesetzt, wo es als Regulator für den Säuregrad eingesetzt wurde, in gleicher Weise wie man andere säureregulierende Mittel, wie Mineralschwefel, verwendet.
Eisensalze wurden auch verwendet, um die Bodendecke zu konditionieren und so die Wasserrückhaltung zu verringern.
Die organischen Komplexierungseigenschaften von Eisen- und Aluminiumionen in Lösung werden allgemein bei Wasserreinigungsbehandlungen und dergleichen eingesetzt, um gefärbte und Geruch erzeugende organische Stoffe zu komplexieren, präzipitieren und sedimentieren. Eisen und Aluminium, zusammen mit anderen toxischeren Metallen, wie Kupfer, Arsen und dergleichen, sind übliche Bestandteile einiger Typen Holzkonservierungsmittel, die zum Schutz hölzerner Zellulosefasern vor Pilzbefall verwendet werden.
Bei einer solchen Anwendung werden diese Metallionen an Detergensketten gebunden.
Andere Holzkonservierungsbehandlungen verwenden wirksame Eisenkomplexierungssubstanzen, um sicherzustellen, dass das Pilzwachstum aufgrund eines Mangels an zur Verfügung stehenden Eisensubstanzen begrenzt wird.
Bei zahlreichen weiteren bekannten Mulch- und Kompostbildungsverfahren wurden weitere Mittel verwendet, um den Schutz vor einer mikrobiellen Zersetzung bereitzustellen, einschließlich Harzbeschichtungen, Kolloid Braunkohle, Tonmineralien.
Eisen-III-chlorid wurde auf dem Gebiet zur Behandlung von Ernterückständen eingesetzt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Verwendung unzufriedenstellend zur Behandlung von Bodendecken und Kornmaterial ist, da Chlorid auf viele Pflanzenarten phytotoxisch wirkt. Zudem hat sich gezeigt, dass die Verwendung von oxidierten Eisen unwirksam ist, da diese aufgrund der schnellen Präzipitation nicht in das Material eindringen und mit chemischen Reaktionsstellen und internen Oberflächen des zu behandelnden Material reagieren können. Der Einsatz eines reduzierten Eisen-II-Salzes führt zu einer Sauerstoffmangelperiode, da der gelöste Sauerstoff durch die Eisen-Oxidationsreaktion verbraucht wird. Diese Periode des Sauerstoffmangels ist nicht nur wichtig, um eine lokale Mikroumgebung zu erzeugen, in der Eisen in einer zur Reaktion viel löslicheren Form bleibt, sondern auch, um teilweise sterilisierend zu wirken, indem den aeroben Organismen der Sauerstoff entzogen wird.
Gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zur Behandlung von Biomassenmaterial bereitgestellt, um Präzipitate aus Fe- und/oder Al-Oxiden und/oder - Hydroxiden als schützenden Überzug auf der Oberfläche des Materials zu bilden.
Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Biomassenmaterial bereitgestellt, welches durch ein Verfahren nach dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt behandelt worden ist.
In natürlicher Erde ist die Hartnäckigkeit vieler organischer Bestandteile (z. B. in der Erde enthaltener Polysaccharidpolymergele und Zellwand-Zellulosestrukturen) häufig viel größer als bei den gleichen Materialien in Laborkulturen. Dies wird auf eine ganze Reihe physikalischer und chemischer Schutzmechanismen zurückgeführt. Physikalischer Schutz macht das Material unzugänglich für Pilzhyphen, Bakterienzellen und Polymer-abbauenden fremden Enzymen, welche die Entpolymerisierung bewirken und die Materialien aufschließen, so dass kleinere wasserlösliche Fraktionen freigesetzt werden, die verstoffwechselt werden können. Der chemische Schutz bezieht sich auf die Veränderung der Polymeroberflächen und Enzymspaltungsstellen durch komplexierte und adsorbierte Substanzen, welche die Wirkung der abbauenden Enzyme hemmen. Humussubstanzen, die während des Abbaus in der Ende und im Kompost entstehen, sowie kolloidale Tonmineralien tragen zu diesen physikalischen und chemischen Schutz bei. Das organische Material in der Erde steht jedoch stark in Verbindung mit wasserhaltigen und gelatineartigen Eisen- und Aluminiumhydroxiden, von denen ebenfalls bekannt ist, dass sie einen sehr wichtigen Beitrag zum physikalischen und chemischen Schutz leisten. Diese Sesquioxide bilden sich in natürlicher Weise durch einen langsamen Prozess in allen Erdreicharten, wo die Freisetzung von Fe und Al durch Mineralverwitterung, Auflösung mit dem pH und Veränderungen des Oxidations- und Reduktionszustands auftreten.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, mit dem eine schnelle Bildung dieser Sesquioxide bewirkt wird, indem Biomassenmaterialien in wässriger Lösung mit vorhandenen und beweglichen Eisen- und Aluminiumformen behandelt werden.
Die meisten Pflanzenmaterialien neigen zu einem geringen Eisengehalt, der auf die Nährstoffaufnahme während des Wachstums zurückgeht. Sofern ein solches Pflanzenmaterial nicht innig in eine Mineralerde eingemischt wird, wird es nicht Bedingungen ausgesetzt, bei denen eine Eisenkomplexierung stattfindet.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird Eisen in einer beweglichen und löslichen Form von Fe&supmin;², welche die oben beschriebenen physikalischen und chemischen Schutzmechanismen schnell bewirkt, zugegeben.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Behandeln der pflanzlichen Biomassenmaterialien durch die Zugabe einer wirksamen Menge von Eisen- oder Aluminium- Sesquioxid-bildenden Bestandteilen.
Vorzugsweise umfasst das Sesquioxid ein hydratisiertes oder gelatiniertes Eisen- oder Aluminiumhydroxid.
Die Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung bei Stroh aus Kulturpflanzen, gehacktem Holz sowie Rinde oder Kompost.
Vorzugsweise werden die Biomassenmaterialien mit einer wässrigen Lösung aus Eisenionen in einer Konzentration zwischen 0,1 g und 4,0 g gespeichertes Eisens pro Liter Biomassenmaterial behandelt.
Praktischerweise werden die Biomassenmaterialien mit einer Gesamtmenge von bis zu 4,0 g Eisen oder Aluminium pro Liter Biomasse behandelt.
Bei der Zugabe in einem geeigneten Wasservolumen genügt diese Dosierung lösliches Eisen, um die Verteilung, das Eindringen und die Komplexierung mit dem Substrat, den chemischen Bindungsstellen in einem Biomassenmaterial, zu ermöglichen; und anschließend oxidieren die restlichen Fe&spplus;²-Verbindungen zu präzipitierten Fe³&spplus;-Oxiden oder -Hydroxiden. Die durch dieses Verfahren erhaltene präzipitierte Beschichtung auf der Oberfläche der Biomassenmaterialien ist innerhalb eines Zeitraums von 1-4 Std. nach der Behandlung zu erkennen.
Pflanzliche Biomassenrückstände enthalten unterschiedliche Mengen polyphenolischer Tannine. Tannine sind beständiger gegenüber der mikrobiellen Zersetzung als andere Bestandteile der Biomasse. Tannine sind dafür bekannt, dass sie stark an Proteine binden, und dadurch können sie durch ihre Fähigkeit, an Zersetzungsenzyme zu binden und diese zu inaktivieren, eine Resistenz gegen die Zersetzung durch saprophytische Mikroorganismen vermitteln. Unter feuchten und wasserdurchnässten Bedingungen werden Tannine beweglich und können aus dem Material auslaugen. Die Extraktion mit heißem Wasser ist das üblichste Verfahren zum Extrahieren von pflanzlichen Tanninen für andere industrielle Verwendungen wie das Gerben von Leder. Es ist auch weit verbreitet bekannt, dass pflanzliche Tannine starke spezifische Bindungskomplexe mit Eisen bilden, wobei dunkelbraun gefärbte Komplexe entstehen, ebenso wie mit Aluminiumionen, und dass diese Komplexe wasserlösliche Tannine ausfällen.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung, indem man ein Periode nasses oder feuchtes Durchtränken in Gegenwart löslichen Eisens (und Aluminiums, falls zugegeben) zulässt, wird zugelassen, dass die anfängliche Mobilisierung der Tannine erfolgt, wonach sie mit den Eisenionen zusammengebracht werden und die dunkelbraun gefärbten Niederschläge in dem Biomassenmaterial bilden.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Behandlungsverfahren bereitgestellt, mit dem die mikrobielle Stabilität und Qualität von Biomassenmaterialien verbessert wird, für die Verwendung in Substraten wachsender Pflanzen, Bodendecken im Garten- und Feldanbau, als Torfersatzbestandteil in Kompost, als Sprühbehandlung für Ernterückstände, als Kompostierungsadditiv, bei weiteren Verwendungen von pflanzlicher Biomasse in Wasserfiltrationssystemen, als Adsorptionsmitteln, in Einbettungsmaterialien und dergleichen sowie als Kulturrückstandsbehandlung, um einen langfristigen Anstieg des organischen Materials in Kulturerde zu erreichen.
Vorzugsweise wird das Biomassenmaterial mit einer wässrigen Lösung aus Eisen, welche durch Lösen von Eisen-II-Sulfat in Wasser bereitgestellt wird, behandelt und auf das Biomassenmaterial aufgetragen.
Wahlweise wird die wässrige Eisenlösung aus einem anderen löslichen Material wie Eisen-II-Chlorid oder einem anderen geeigneten Salz hergestellt.
Dadurch lässt sich eine wasserlösliche Lösung aus Eisenionen für die Anwendung auf Biomasse herstellen.
Die einfache Zugabe von Eisensalzen zu Biomassenmaterial greift auf die chemische Instabilität von wässrigen Fe²&spplus;-Ionen in Gegenwart von Sauerstoff zurück, was zur Oxidation und Präzipitation der sehr viel schlechter löslichen Fe-III-Verbindungen führt.
Vorzugsweise werden alle oder ein Teil der löslichen Eisenverbindungen in der Lösung durch ein oder mehrere wässrige ionische Verbindungen von Aluminiumsalzen ersetzt.
Vorzugweise umfasst das Verfahren ferner das Zugeben von Natrium- und/oder Kaliumsilicat. Dies erhöht den pH-Wert des behandelten Materials und verringert die Konzentration der Eisen- oder Aluminiumionen. Ferner können dadurch die präzipitierten Eisen- und Aluminiumoxide und -hydroxide stabilisiert werden, indem Oberflächenkomplexe entstehen.
Das Natrium- und/oder Kaliumsilicat kann entweder vor oder nach dem Aufbringen der Eisen- oder Aluminiumionen erfolgen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Zugebens eines Kalkungsmittels umfassen.
Dies bewirkt, dass der pH-Wert des behandelten Materials ansteigt.
Das Kalkungsmittel kann ausgewählt sein aus CaCO&sub3;, Ca(OH)&sub2;, Alkalihydroxiden, Ammoniak, gemahlenem Kalk oder Kalkstein.
Die Verwendung von Kalkungsmitteln erhöht nicht nur den pH-Wert, sondern wirkt auch der ansäuernden Reaktion des Eisen- und Aluminiumhydroxids entgegen.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner das Zugeben eines Alkalimetallsilicats. Dabei wird Gebrauch gemacht von der pH-erhöhenden Eigenschaften des Silikats und einer starken Bindungsreaktion zwischen den Eisen- und Aluminiumionen und dem Silikat, was zur Bildung von Eisen- und Aluminumsilikatpräzipitaten führt. Silikat besitzt weitere Vorteile gegenüber herkömmlichen Kalkungsmitteln, da die Silikatbindung das Potential für eine Phosphatbindung mit Aluminium- und Eisenionen verringert, wenn später Phosphatdüngemittel verwendet werden.
Wasserstoffperoxid kann auch zu der Biomasse als Oxidationsmittel zugegeben werden.
Das zu behandelnde Biomassenmaterial wird eine Ausgangsmenge an Huminsäuren, Polysacchariden, Polyphenolverbindungen, Ligninkomplexen und Tanninen enthalten, welche als Reaktionsstellen für die Eisen- und Aluminiumadsorption und -komplexierung dienen.
Vorzugsweise werden die oben genannten Verbindungen durch fremde Quellen ergänzt, um die Adsorption und Präzipitation zu fördern und um die Farbentwicklung durch die Bildung organischer Eisenkomplexe zu unterstützen.
Praktischerweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Zugebens von Tanninextrakten.
Dies ermöglicht, dass das Behandlungsverfahren auf Materialien mit einem geringeren oder nicht-reaktiven natürlichen Tanningehalt angewendet werden kann, beispielsweise auf zerkleinerte Holzfasern aus Sägespänen, indem man pflanzliche Tannine aus anderen Quellen zugibt. Durch Verlängern der Lagerzeit in feuchten Bedingungen ist es möglich, die Dunkelfärbung zu unterstützen, indem Bedingungen erzeugt werden, bei denen saprophytische Pilze und Bakterien zusätzliche Polyphenolverbindungen synthetisieren, welche dann für die Reaktion mit Eisen bereitstehen.
Die Behandlung kann in situ auf das Biomassenmaterial angewendet werden. Anders gesagt, kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auf dem Feld, vor dem Pflügen des Feldes das Material aufgebracht werden, um sicherzustellen, dass die Behandlung in das Erdreich eindringt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelte Material kann als Erdkonditioniermittel zum Mischen in die Erde verwendet werden oder als Gesamt- oder Teilbestandteil von Materialien für auf der Erde aufliegende Mulchschichten. Zudem kann behandeltes Material als Substrat oder Bestandteil des Substrats, welches als Pflanzenwachstumsmedium hergestellt wird, verwendet werden.
Praktischerweise umfasst das Verfahren ferner das Zugeben von Pflanzennährstoffen zu dem behandelten Material, um die Nährstoffeigenschaften des Materials zu verändern.
Vorzugsweise lässt man das Material nach der Behandlung eine Zeit lang ruhen, um das Kompostieren oder Altern vor endgültigen Gebrauch zu gwähren.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren ferner eine Sterilisationsbehandlung des Biomassenmaterials.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner den Schritt des Ausspülens oder des Auslaugens des Biomassenmaterials nach der Behandlung, um die Leitfähigkeit des Materials durch Entfernen löslicher Ionenverbindungen zu verringern.
Ein Material, welches durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt wurde, kann als Filtrationsmedium zur Reinigung von Wasser verwendet werden.
Die Eisen- und Aluminiumanteile zur Förderung der Ansäuerung im Zusammenhang mit zugegebenen Silicaten und Kalkungsmitteln werden vorzugsweise ausgewogen, um einen gepufferten pH-Wert im wesentlichen im Bereich von 4-7,5 zu erlangen.
Die erfindungsgemäße Behandlung der Materialien führt zu einer Schutzschicht, welche auf der Oberfläche der Biomassenmaterialien ausgebildet wird und den Großteil der physikalischen und chemischen Eigenschaften des behandelten Materials verändert.
Die Erfindung stellt damit ein neues Verfahren bereit, womit die synthetischen Sesquioxide der Erde absorbiert und auf der Oberfläche des Biomassenmaterials als Konditionierungs- und Konservierungsbehandlung präzipitiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass einfache kostengünstige anorganische Chemikalien eingesetzt werden, um eine Beschichtung auf Biomassenmaterialien bereitzustellen, welche durch die chemische Komplexierung einen engen Kontakt aufrechterhält und komplexe aus organischen Sesquioxid-Substanzen erzeugt, welche ähnlich zu denen sind, die natürlicherweise in Erde vorkommen.
Die aufgebrachte Schicht, die durch die erfindungsgemäße Behandlung eines Materials entsteht, besitzt ähnliche Eigenschaften wie die in Erde natürlicherweise vorkommenden Sesquioxide und bietet wesentliche Vorteile eines verstärkten physikalischen und chemischen Schutzes vor einer mikrobiellen Zersetzung und verringert die mikrobielle Nachfrage nach Sauerstoff und Stickstoff während der Zersetzung. Die Behandlung wird auch zur Kontrolle des pH-Wertes, der Kationen-Austauschkapazität, der Fähigkeit Schwermetalle durch Substitution zu absorbieren und der Wasserzurückhaltung im Endprodukt verwendet.
Vorzugsweise werden die Biomassenmaterialien durch Besprühung und Mischen behandelt. Die Behandlung kann durch einen einzigen Sprühvorgang oder durch Mischen oder beides erfolgen. Das Verfahren kann mehrere ähnliche Behandlungsarten während des Kompostierens umfassen oder eine Sprühbehandlung der Kulturrückstände auf dem Feld.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Fe teilweise oder vollständig durch wasserlösliche ionische Aluminiumverbindungen ersetzt werden.
Natürlich vorkommende Sesquioxidfraktionen in der Erde enthalten üblicherweise Gemische aus Eisen und Aluminium, jedoch kann Aluminium nicht durch die Oxidationsreaktion, welche zum Präzipitieren von Eisen verwendet wird, präzipitiert werden, und zurückbleibendes Aluminium hat ein Potential phytotoxische Probleme zu verursachen. Wird Aluminium als Teil der Behandlung verwendet, können pH-verändernde Verbindungen, wie Silikat oder Polysaccharide, eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass die löslichen Aluminiumverbindungen immobilisiert werden.
Die Metalle werden praktischerweise mit wasserlöslichen Ionenverbindungen aufgebracht, um eine Verteilung, das Eindringen und das Komplexieren mit den chemischen Bindungsstellen des Substrats zu ermöglichen, wonach restliche Metallverbindungen durch Oxidation, pH-Anpassung oder Zugabe des spezifischen Komplexierungsmittels in eine zugängliche, gering lösliche Form gebracht werden.
Die Erfindung wird nun weiter anhand von Beispielen beschrieben, die jedoch in keiner Weise beschränkend sind.

Beispiel 1

Ein Allzweck-Erdbelag, hergestellt aus Weizenstroh

Frisches Weizenstroh mit einem Wassergehalt von 12% w/w, das direkt von Ballen entnommen wurde, wurde in einem einzigen Durchgang durch eine Hammermühle gedreht, so dass man eine mittlere Strohlänge von 30 mm erhielt. Während des einen Durchgangs durch die Hammermühle wurde mittels einer eingebauten Sprühvorrichtung Wasser in einer Dosierung zugegeben, so dass das Gemisch mit einem Wassergehalt von 27% behandelt wurde.
Eisen-II-Sulfat und Ammoniumnitrat wurden in den Sprühbehälter der eingebauten Sprühvorrichtung eingemischt, und zwar in einer Konzentration, die so berechnet war, dass die behandelte Probe 0,40 g Eisen und 0,25 g N pro gepackter Liter behandeltes Mulchmaterial erhielt.
Nach 26 Stunden in einem 1,5 m hohen Stapel wurde das Gemisch mit zusätzlichem Wasser durchnässt, um den Wassergehalt auf 55% w/w zu bringen und das erhaltene Material wurde in geschlossene, jedoch nicht luftdichte, schwarz ausgekleidete 100-Liter- Polyethylenbeutel gepackt. Nachdem diese zwischen 2 Wochen und drei Monaten im Freien gelagert hatten, zeigte das Material eine stark braune Färbung und Fasereigenschaften, die bei einer Lagerung unter feuchten Bedingungen stabil blieben. Anders gesagt, das Material war nicht zerfallen und nicht schleimartig geworden, wie bei nicht mit Fe-behandelten Weizenstrohproben unter den gleichen Bedingungen gezeigt.
Dies ergab ein Material, das durch sein Aussehen und seine Eigenschaften für die Verwendung als Gartenmulch zum Aufbringen einer 2 bis 10 cm dicken Schicht auf der Oberfläche von Pflanzenbetten geeignet ist.
Das Zugeben einer 10 cm dicken Schicht auf eine Reihe neu verpflanzter Staudenarten führte zu einem gesunden Wachstum, und es wurden keine chlorotischen Blätter und verkümmerten Wachstums beobachtet, wie wenn unbehandeltes Stroh in der gleichen Menge aufgebracht wird. Der pH-Wert des behandelten Materials nach 3 Wochen Lagerung betrugt 5,9 im Vergleich zu 6,9 bei unbehandeltem Stroh, was das Material für eine große Vielfalt Pflanzen geeignet macht.
Unkrautsamen sind ein häufiges Problem bei der Verwendung von Weizenstroh. Wurden vor der Behandlung lebensfähige Unkrautsamen zu den Proben aus zerkleinertem Stroh gegeben, wurde die Lebensfähigkeit der Samen 10 Tage nach der Behandlung in Keimbildungstests von 87% auf 1,9% verringert, was das Potential der Behandlung zur Säuberung der Mulchen von enthaltenen Unkrautsamenpopulationen aufzeigt. Ein vorübergehender Sauerstoffentzug während des Durchtränkens mit Wasser, ein anfänglicher Abfall des pH-Wertes auf 3,7 am 2. Tag und eine vorübergehende Phytotoxizität des Eisens in der Tränklösung sowie alle Reaktionsprodukte dieses Fe tragen vermutlich alle zu dieser Unterdrückung bei. Ein weit verbreitetes Standardmaß für die mikrobielle Stabilität von Mulchen und Wachstumsmedien ist der Stickstoffentzugsindex (NDI), der die mikrobielle Nachfrage für Stickstoff unter Standardinkubationsbedingungen angibt. Bei 3 Wochen alten Proben des wie oben beschriebenen Materials wurde ein NDI-Wert von 0,74 gefunden, der mehr dem einer 12 Monate lang gereiften und kompostierten Kiefernrinde von 0,85 ähnelt, als dem von feuchtem aber unbehandelten Weizenstroh von 0,31. Die teilsterisilierende Wirkung der pH-Veränderung und des Sauerstoffmangels und die schwierigeren Bedingungen für eine Entwicklung einer mikrobiellen Population tragen vermutlich zu diesem deutlichen Stabilitätsanstieg bei.

Beispiel 2

Herstellung eines feinen Erdkonditionierungs/Wachstums-Bestandteils aus Weizenstroh

Frisches Weizenstroh mit einem Wassergehalt von 12% w/w wurde direkt vom Ballen entnommen und in einer Hammermühle gemahlen, ohne dass eine Besprühung stattfand, und eine Feinfraktion des gemahlenen Materials wurde durch Auswählen von Fasern mit einer mittlere Faserlänge zwischen 2 und 5 mm gewonnen. Die Feinfraktion wurde in eine Mischtrommel gegeben und Wasser aus einer groben Sprühdüse zugeführt, um das Material auf einen Wassergehalt von 55% w/w zu bringen. Eisen-II-sulfat wurde in das Sprühmittel in einer Konzentration eingemischt, die so berechnet war, dass in der behandelten Probe 1,0 g Fe pro gepackter Liter des behandelten Mulchmaterials enthalten war. Nach 20 Stunden in einem 0,70-hohen Stapel wurden 20 : 10 : 10 N,P,K-Düngemittelpräparat zu 3,0 g pro gepacktem Liter und gemahlener Kalk in trockener Pulverform zu 1,0 g pro gepacktem Liter zugegeben. Dies wurde gemischt, indem der Stapel gewendet wurde, und das erhaltene Material wurde in geschlossene, jedoch nicht luftdichte, schwarz ausgekleidete 100-Liter-Polyethylenbeutel verpackt. Nach der Lagerung im Freien zwischen 2 Wochen und 3 Monaten zeigte das Material eine starke Braunfärbung und Fasereigenschaften, die während der Lagerung unter feuchten Bedingungen stabil blieben, d. h. das Material war nicht zerfallen oder schleimartig geworden, wie gezeigt bei nicht mit Fe behandelten Proben aus Weizenstroh unter den gleichen Bedingungen. Dies führt zu einem Material mit einem Aussehen und Eigenschaften zur Verwendung als Gartenerdkonditioniermittel zum Einmischen in die oberste Erdschicht, um die Verarbeitbarkeit der Struktur zu verbessern und organisches Material zuzugeben. Das Zugeben von 10 Litern dieses Materials pro Quadratmeter und das Einmischen in die obersten 7 cm einer Pflanzung erzeugte eine stabile aggregierte Oberflächenschicht, die ihr Aussehen und ihre Bearbeitbarkeit während einer 12- wöchigen Sommerperiode beibehielt, ohne sichtbar schädlich auf die umliegenden Pflanzen zu wirken. Während dieses Zeitraums wurden keine Weizenkeimlinge über eine 5 m² große behandelte Fläche gefunden. Der pH-Wert des behandelten Materials nach 3 Wochen Lagerung betrug 6,4 für das unbehandelte Stroh, was das Material geeignet für die meisten nicht-säureliebenden Pflanzen macht.

Beispiel 3

Herstellung eines feinen Erdkonditioniermittels zur Verwendung im Umfeld von säureliebenden Pflanzen

Das Verfahren wurde wie in dem Verfahren 2 beschrieben durchgeführt, außer dass die 1,0 g pro Liter gemahlener Kalk nicht zugegeben sondern durch eine Menge Natriumsilikatlösung ersetzt wurden, so dass das berechnete Äquivalent von 0,25 g Si pro Liter gepacktes Erdkonditioniermittel entstand. Dies erzeugte ein Material mit einem pH-Wert von 5,2 und ohne zugegebenes Calcium, was es geeignet macht zum Einbringen vor der Verpflanzung und zur Verwendung im Umfeld von bestehenden säureliebenden Pflanzensandsträuchern. Beim Verwenden dieses Materials als Wachstumsmediumgrundlage für Tomatenpflanzen wurde gefunden, dass ohne die Anwendung von Si ein verkümmertes Wachstum von Tomaten erfolgte, was vermutlich spezifisch auf einen Phosphatmangel zurückzuführen ist. Es wird angenommen, dass dies auf die Reaktion von P, welches mit anschließenden Düngemitteln zugegeben wird, mit den Oberflächen von Eisenoxidpräzipitaten zurückgeht. Es wird angenommen, dass man durch Zugeben ausreichender Mengen Silikat im Vorfeld erreichen kann, dass dieses mit den Stellen reagiert und somit die Stellen für die P-Adsorption verringert.

Claims

1. Verfahren zur Verhinderung der mikrobiellen Zersetzung in Biomassenmaterial, umfassend den Schritt des Behandelns der Biomasse mit einer wässrigen Lösung, welche Eisen(II)- und/oder Aluminium-Ionen enthält, wobei Ferro-Ionen in einer Konzentration im wesentlichen zwischen 0,1 und 4,0 g gespeichertes Eisen pro Liter Biomassenmaterial enthalten sind.

2. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Biomasse durch Besprühen behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, worin das Material mit einer wirksamen Menge Eisen- oder Aluminiumsesquioxidmineral-bildenden Verbindungen, umfassend ein hydratisiertes oder gelatiniertes Eisen- oder Aluminiumhydroxid, behandelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Biomassenmaterial mit zwischen 0,1 und 4,0 g/l eines Gemischs aus Eisen(II) und Aluminium behandelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Einweichens des Materials in einer wässrigen Lösung aus Eisen(II) und Aluminium.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Biomassenmaterial mit einer wässrigen Eisen(II)-sulfatlösung behandelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Zugebens wenigstens eines Alkalimetallsilicats.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Zugebens einer wirksamen Menge eines Kalkungsmittels.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Zugebens eines Tanninextrakts.