EA042673B1

EA042673B1 - SUBSTRATE FOR REGENERATION AND/OR FERTILIZER BASED ON BIOCARBON

Info

Publication number: EA042673B1
Application number: EA201991120
Authority: EA
Inventors: Мирослав Марынчак; Петер Кралик
Original assignee: Здрое Земе А.С.
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2023-03-13

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение касается состава субстрата для регенерации и удобрения на основе биоуглерода с целью применения отличных свойств овечьего навоза в сочетании с биоуглеродом. Изобретение относится к сельскому хозяйству, утилизации биологически разрушаемых бытовых отходов и удобрениям.The invention relates to a biocarbon-based regeneration substrate and fertilizer composition for the purpose of exploiting the excellent properties of sheep manure in combination with biocarbon. The invention relates to agriculture, recycling of biologically degradable household waste and fertilizers.

Уровень техникиState of the art

Известно, что одним из веществ для регенерации и удобрения почвы являемся навоз. Как известно, 100%-е органическое биологическое удобрение производится из перепревшего овечьего навоза. Получение овечьего навоза связано с трудностями, но по своим свойствам и содержанию питательных веществ он уникален. Лабораторные испытания и реальные результаты подтверждают, что органические удобрения, произведенные из овечьего навоза, обладают уникальными свойствами и справедливо заслужили определения чудесных. Удобрение значительно улучшает плодородность почвы. В состав этого удобрения входит очень ценный гумус, значительно повышающий качество почвы. Он дегидратирует почву и полностью изменяет ее структуру и пористость. Почва, обогащенная овечьим удобрением, становится совершенно другой средой для роста и жизни растений. В настоящее время большинство обрабатываемых почв для культивации растений находится в плохом состоянии. Свойства почвы значительно ухудшились от длительного внесения удобрений. В странах Запада плодородность почв быстро падает, что не может не настораживать. Это компенсируется регулярным распрыскиванием химических веществ и подкормкой. Однако этим существенно ухудшается качество выращиваемых культур. И если мы хотим получить качественные и здоровые плоды, необходимо оживить и оздоровить среду, в которой произрастают растения, то есть почву. Значительные результаты были получены при использовании только этого удобрения. Оно используется для подготовки почвы, для базового удобрения перед высаживанием, для удобрения в течение всего вегетационного периода - комнатных и балконных цветов, многолетних, круглогодичных растений, овощей, фруктов, картофеля, винограда, злаковых, декоративных деревьев и кустарников и т.д.It is known that one of the substances for the regeneration and fertilization of the soil is manure. As you know, 100% organic biological fertilizer is made from rotted sheep manure. Obtaining sheep manure is difficult, but it is unique in its properties and nutrient content. Laboratory tests and real-life results confirm that organic fertilizers made from sheep manure have unique properties and rightly deserve the definition of miraculous. Fertilizer significantly improves soil fertility. The composition of this fertilizer includes a very valuable humus, which significantly improves the quality of the soil. It dehydrates the soil and completely changes its structure and porosity. Soil enriched with sheep manure becomes a completely different environment for plant growth and life. Currently, most cultivated soils for plant cultivation are in poor condition. Soil properties have deteriorated significantly from prolonged fertilization. In Western countries, soil fertility is rapidly declining, which cannot but be alarming. This is compensated by regular spraying of chemicals and top dressing. However, this significantly worsens the quality of cultivated crops. And if we want to get high-quality and healthy fruits, it is necessary to revive and improve the environment in which plants grow, that is, the soil. Significant results have been obtained using this fertilizer alone. It is used for soil preparation, for basic fertilization before planting, for fertilizing during the entire growing season - indoor and balcony flowers, perennials, year-round plants, vegetables, fruits, potatoes, grapes, cereals, ornamental trees and shrubs, etc.

Существенным недостатком этих удобрений является их достаточно быстрое вымывание из поверхности или уход в нижние слои почвы под корневую систему растений при интенсивной ирригации или в сезон дождей.A significant disadvantage of these fertilizers is their fairly rapid leaching from the surface or going into the lower layers of soil under the root system of plants during intensive irrigation or during the rainy season.

Вышеуказанный недостаток возможно исправить с помощью промышленных удобрений на N-P-Kоснове с постепенным выделением питательных веществ. Гранулы удобрения в процессе производства покрываются слоем природного битума на растительной основе, который регулирует высвобождение питательных веществ, защищая корни от накопления солей. Гранулы удобрения постепенно высвобождают питательные вещества в течение периода их действия. Пустое битумное покрытие впоследствии разлагается и обогащает почву питательными веществами. В каждой грануле находятся макро- и микроэлементы, необходимые для растений. После внесения влага из почвы проникает в битумное покрытие, которое постоянно высвобождается в почву. Скорость высвобождения питательных веществ зависит только от температуры почвы, при более высокой температуре это происходит более быстро, при более низкой температуре высвобождение замедляется, и время действия увеличивается.The above disadvantage can be corrected with the help of industrial fertilizers based on N-P-K with a gradual release of nutrients. During production, the fertilizer granules are coated with a layer of natural plant-based bitumen, which regulates the release of nutrients, protecting the roots from the accumulation of salts. Fertilizer granules gradually release nutrients over their period of action. The empty bituminous coating subsequently decomposes and enriches the soil with nutrients. Each granule contains macro- and microelements necessary for plants. After application, moisture from the soil penetrates the bituminous coating, which is constantly released into the soil. The rate of release of nutrients depends only on the temperature of the soil, at a higher temperature it happens more quickly, at a lower temperature the release slows down and the duration of action increases.

Вторым хорошо известным средством для регенерации и удобрения почвы является биоуглерод. Многие научные исследования отмечают положительный эффект биоуглерода при внесении в почву для фиксации углерода в почве, а также для снижения выделения CO2 в атмосферу. С точки зрения устойчивого землепользования, необходим баланс органических веществ, соответственно, требуются новые ресурсы. Одним из возможных инновационных решений может стать также применение биоуглерода, являющегося источником устойчивых органических веществ (Fischer and Glaser 2012; Purakayastha et al., 2015).The second well-known tool for soil regeneration and fertilization is biocarbon. Many scientific studies note the positive effect of biocarbon when applied to the soil to fix carbon in the soil, as well as to reduce the release of CO2 into the atmosphere. From the point of view of sustainable land use, a balance of organic matter is needed, and accordingly, new resources are required. One possible innovative solution could also be the use of biocarbon, which is a source of sustainable organic matter (Fischer and Glaser 2012; Purakayastha et al., 2015).

Биоуголь (или биоуглерод) получается в результате тепловой обработки органического вещества без доступа или в ограниченном доступе к кислороду путем, так называемого пиролиза, или газификации. Относительное количество и свойства каждого биоугля зависят от условий производства, в частности от температуры, продолжительности или давления газификации (Schimmelpfennig and Glaser, 2012). Свойства сырья имеют фундаментальное значение для свойств биоугля (Purakayastha et al., 2015). Например, биоуголь, произведенный из кукурузы, богат азотом и фосфором и обладает относительно высоким потенциалом повышения плодородности почвы. Кукуруза также характеризуется высокой стабильностью углеродистого материала, что имеет большое значение для удержания углерода. С другой стороны, как отмечают эти авторы, ее стебель и листья имеют щелочную природу и со временем способны повышать значение pH от нейтрального даже до щелочного. Биоуголь, произведенный из рисовой соломы, в отличие от биоугля из кукурузы, характеризуется относительно высоким содержанием легко разлагающегося углерода, что способствует повышению микробной активности в почве, поэтому биоуглерод, произведенный из рисовой соломки, может быть полезен для восстановления биологической плодородности почвы. Биоуголь, произведенный из пшеничной соломы, богат калием и подходит для применения, в частности, в почвах с дефицитом калия и занятых культурами с высокой потребностью в этих питательных веществах.Biochar (or biocarbon) is obtained as a result of heat treatment of organic matter without access or in limited access to oxygen by the so-called pyrolysis, or gasification. The relative quantity and properties of each biochar depend on the conditions of production, in particular the temperature, duration or pressure of gasification (Schimmelpfennig and Glaser, 2012). The properties of raw materials are fundamental to the properties of biochar (Purakayastha et al., 2015). For example, corn-derived biochar is rich in nitrogen and phosphorus and has a relatively high potential for improving soil fertility. Corn is also characterized by high carbon material stability, which is of great importance for carbon retention. On the other hand, as noted by these authors, its stem and leaves are alkaline in nature and, over time, are able to increase the pH value from neutral even to alkaline. Rice straw biochar, unlike corn biochar, has a relatively high content of readily decomposable carbon, which contributes to increased microbial activity in the soil, so rice straw biocarbon can be useful in restoring soil biological fertility. Biochar produced from wheat straw is rich in potassium and is suitable for use, in particular, in soils deficient in potassium and in crops with a high demand for these nutrients.

Источником биоугля также являются биологически разрушаемые бытовые отходы, в частности, кухонные отходы из домашних хозяйств и заведений общественного питания согласно правилам, изложен- 1 042673 ным в Регламенте Комиссии (ЕС) № 1774/2002. Сюда относятся очистки фруктов и овощей, остатки еды и т.д. С количественной точки зрения, кухонные и ресторанные биоотходы являются наиболее важным компонентом смешанных бытовых отходов.Biochar is also a source of biodegradable household waste, in particular kitchen waste from households and catering establishments, in accordance with the rules laid down in Commission Regulation (EC) No 1774/2002. This includes peeling fruits and vegetables, food leftovers, etc. From a quantitative point of view, kitchen and restaurant biowaste is the most important component of mixed household waste.

Кроме того, под определение биоуглеродов также попадают карбонизированные древесные отходы, такие как деревянная стружка, являющаяся очень высококачественным биоресурсом.In addition, the definition of biocarbons also includes carbonized wood waste, such as wood shavings, which is a very high quality bio-resource.

Исходя из вышесказанного, были приложены усилия по решению этой проблемы, и результатом работы стало предложение о составе субстрата для регенерации и/или восстановления почвы на основе данного изобретения.Based on the foregoing, efforts have been made to solve this problem, and the result of the work was a proposal for the composition of the substrate for regeneration and/or restoration of soil based on this invention.

Из LOPEZ-CANO INES ET AL.: Биоуголь улучшает круговорот азота при компостировании отходов оливковых заводов и овечьего навоза описывает обработку почвы комбинацией 1% овечьего навоза и 1% биочара из древесных отходов.From LOPEZ-CANO INES ET AL.: Biochar improves nitrogen cycling in composting olive plant waste and sheep manure describes soil treatment with a combination of 1% sheep manure and 1% biochar from wood waste.

ARIF MUHAMMAD ET AL.: Интеграция биоугля с навозом и азотом для повышения урожайности кукурузы и улучшения свойств почвы в известковых полузасушливых агроэкосистемах описывает удобрение, полученное из смеси, содержащей овечий навоз, отходы оливковых заводов и биочаг.ARIF MUHAMMAD ET AL.: Integrating biochar with manure and nitrogen to improve maize yields and improve soil properties in calcareous semi-arid agroecosystems describes a fertilizer made from a mixture containing sheep manure, olive plant waste and biochag.

AU 2009 101249 А4 и US 2014/352378 А1 раскрывают внесение смесей биоугля и навоза в почву.AU 2009 101249 A4 and US 2014/352378 A1 disclose the application of mixtures of biochar and manure to the soil.

Суть изобретенияThe essence of the invention

Вышеуказанные недостатки в значительной мере преодолеваются субстратом для регенерации и/или удобрения на основе биоуглерода согласно данному изобретению. Суть субстрата для регенерации и/или удобрения состоит в его составе, согласно которому он представляет собой двухкомпонентную смесь из овечьего навоза от 20 до 80% по весу и карбонизированного биоуглерода из биологически разрушаемых бытовых отходов и/или карбонизированного биоуглерода из биологически разрушаемых бытовых отходов и/или карбонизированного биоуглерода из древесных отходов общим количеством от 20 до 80% по весу. В конкретном случае древесными отходами для карбонизированного биокарбона являются древесные стружки. Субстрат для регенерации и/или удобрения на основе биоуглерода может также представлять собой трехкомпонентную смесь, в которой третьим компонентом, помимо неуглеродных отходов промышленного и/или растительного производства в количестве до 33% по весу является пульпа или нулевое волокно. Или же неуглеродными отходами производства растений могут служить обрезки сельскохозяйственных растений, таких как сахарная свекла, капуста и тому подобное.The above drawbacks are largely overcome by the regeneration substrate and/or biocarbon fertilizer according to the present invention. The essence of the substrate for regeneration and / or fertilizer lies in its composition, according to which it is a two-component mixture of sheep manure from 20 to 80% by weight and carbonized biocarbon from biologically degradable municipal waste and / or carbonized biocarbon from biologically degradable municipal waste and / or carbonized biocarbon from wood waste in a total amount of 20 to 80% by weight. In a specific case, wood waste for carbonized biocarbon is wood chips. The substrate for regeneration and/or fertilizer based on biocarbon can also be a three-component mixture in which the third component, in addition to non-carbon waste from industrial and/or plant production in an amount of up to 33% by weight, is pulp or zero fiber. Or the non-carbon waste of plant production can be clippings of agricultural plants, such as sugar beet, cabbage, and the like.

Преимущества субстрата для регенерации и/или удобрения на основе биоуглерода, согласно изобретению, очевидны. В целом, можно утверждать, что субстрат для регенерации и/или удобрения на основе биоуглерода является результатом исследований, оригинальность которых состоит в соединении овечьего навоза и биоуглерода, при этом биоуглерод может также представлять собой биологически разрушаемые бытовые отходы на этапе гигиенизации, соответствующие Регламенту № 1774/2002, и в то же время карбронизированные древесные отходы, такие как древесная стружка.The advantages of the regeneration substrate and/or biocarbon fertilizer according to the invention are clear. In general, it can be argued that the substrate for regeneration and / or fertilizer based on biocarbon is the result of research, the originality of which lies in the combination of sheep manure and biocarbon, while biocarbon can also be biodegradable household waste in the hygienization stage, in accordance with Regulation No. 1774 /2002, and at the same time carbonized wood waste such as wood shavings.

Внесение биоугля в почву имеет агрономические преимущества, такие как нейтрализация pH в кислых почвах. Биоуголь обладает большой удельной поверхностью, благодаря чему после внесения он начинает более эффективно взаимодействовать с органическими и питательными веществами в почве. Биоуголь содержит золистое вещество, являющееся ценным источником биогенных для растений элементов, таких как калий, кальций и магний. Применение биоугля, произведенного из измельченной рисовой соломы, значительно повышает содержание азота, фосфора и калия в почве. Пористая структура биоугля обеспечивает жизненное пространство для микроорганизмов, повышая их активность. Биоуголь оказывает положительное воздействие на микоризные грибы. В результате его применения их колонии значительно возрастают, что также положительно отражается на присутствии питательных веществ, в частности, фосфора. Применение биоугля может стать эффективным инструментом снижения негативного воздействия AI-токсичности в почве с легкой текстурой, он участвует в детоксификации остатков пестицидов и смывов питательных веществ в грунтовые воды, таким образом повышая качество окружающей среды. Биоуголь также можно использовать для лечения почв, например, от тяжелых металлов. Он также может оказывать влияние на выведение патогенных организмов из почвы. Применение биоугля улучшает физические свойства почвы: повышает влагоудерживающую способность, повышает общую пористость и снижает объемный вес почвы. Биоуголь также оказывает положительное воздействие на урожайность сельскохозяйственных культур.Soil application of biochar has agronomic benefits such as pH neutralization in acidic soils. Biochar has a large specific surface area, due to which, after application, it begins to more effectively interact with organic and nutrient substances in the soil. Biochar contains an ash substance, which is a valuable source of biogenic elements for plants, such as potassium, calcium and magnesium. The use of biochar produced from crushed rice straw significantly increases the content of nitrogen, phosphorus and potassium in the soil. The porous structure of biochar provides a living space for microorganisms, increasing their activity. Biochar has a positive effect on mycorrhizal fungi. As a result of its use, their colonies increase significantly, which also has a positive effect on the presence of nutrients, in particular phosphorus. The use of biochar can be an effective tool to reduce the negative impact of AI toxicity in light textured soils, it is involved in the detoxification of pesticide residues and nutrient leaching into groundwater, thus improving the quality of the environment. Biochar can also be used to treat soils, for example, for heavy metals. It can also influence the removal of pathogenic organisms from the soil. The use of biochar improves the physical properties of the soil: it increases the water-holding capacity, increases the overall porosity and reduces the bulk density of the soil. Biochar also has a positive impact on crop yields.

Примеры исполненияExecution examples

Разумеется, отдельное исполнение изобретения должно быть иллюстративным и не ограничиваться техническими решениями. Специалисты в данной области найдут или смогут, с помощью обычных экспериментов, определить множество эквивалентов определённых исполнений изобретения. Кроме того, такие эквиваленты окажутся в рамках следующих формул изобретения. Для таких специалистов также не составит проблемы разработать оптимальный проект смеси и выбрать ее компоненты. По этой причине эти свойства не были подробно описаны.Of course, a particular implementation of the invention should be illustrative and not limited to technical solutions. Those skilled in the art will find, or be able, through routine experimentation, to determine many equivalents to certain embodiments of the invention. In addition, such equivalents will fall within the scope of the following claims. For such specialists, it will also not be a problem to develop an optimal mixture design and select its components. For this reason, these properties have not been described in detail.

Пример 1.Example 1

В этом примере определенного исполнения описывается первый состав смеси субстрата для регенерации и/или удобрения согласно изобретению. Это двухкомпонентный субстрат для удобрения, содержащий овечий навоз в количестве 80% по весу, и карбонизированный биоуглерод из биологически разIn this particular embodiment, a first composition of a regeneration substrate and/or fertilizer mixture according to the invention is described. It is a two-component fertilizer substrate containing 80% sheep manure and carbonated biocarbon from biodegradable

--

Claims

collapsible household waste in the amount of 20% by weight.

Example 2

This specific embodiment describes a second mixture composition of a regeneration substrate and/or a biocarbon fertilizer according to the invention. It is a two-component fertilization and regeneration substrate containing 50% by weight sheep manure and 50% by weight carbonized biocarbon from wood waste, such as shavings.

Example 3

In this specific example, a third composition of the substrate mixture for regeneration and/or fertilization is described. based on biocarbon according to the invention. This is a three-component fertilizer substrate in which a third component is added to the two-component carbon-based substrate according to example 1 or 2 in an amount of 20% non-carbonized industrial waste, such as pulp or zero fibers.

Example 4

This specific embodiment describes a fourth composition of a mixture of regeneration substrate and/or biocarbon fertilizer according to the invention. This is a three-component fertilizer substrate in which a third component is added to the two-component carbon-based substrate according to Example 1 or 2, in the amount of 33% non-carbonated waste from plant production, which is clippings of agricultural plants, for example, sugar beet, cabbage and the like.

Example 5

This specific embodiment describes a fifth mixture composition of a regeneration substrate and/or a biocarbon fertilizer according to the invention. It is a two-component fertilizer and regeneration substrate containing 20% by weight of sheep manure and 80% by weight of carbonated biocarbon from biodegradable household waste.

Industrial Application

The invention finds industrial application in the field of agriculture.

CLAIM

A biocarbon-based regeneration and/or fertilizer substrate characterized by a mixture of sheep manure in an amount of 20 to 80% by weight and carbonized biocarbon from biodegradable household waste from fruit and vegetable cleaning residues or cooked food residues in an amount of 20 to 80 % by weight and non-carbonated industrial waste in the form of pulp or zero fibers and / or vegetable production in an amount up to 33% by weight in the form of cuttings of agricultural plants.

Eurasian Patent Organization, EAPO

Russia, 109012, Moscow, Maly Cherkassky per., 2