FI124406B - Menetelmä maaperäaineksen käsittelemiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ MAAPERÄAINEKSEN KÄSITTELEMISEKSI KEKSINNÖN ALA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä maaperäaineksen käsittelemiseksi.

KEKSINNÖN TAUSTA

Entuudestaan tunnetaan erilaisia menetelmiä maaperämassojen käsittelemiseksi.

Tunnetusti maanmuokkaus heikentää maaperän rakennetta ja lisää maaperän eroosioherkkyyttä. Eroosio, sekä vesieroosio että tuulieroosio, on kasvava ongelma. Vesieroosion seurauksena ravinteikasta maa-ainesta kulkeutuu pois, esim. viljelymailta rankkasateiden mukana. Lisäksi, jos erodoituvaa maa-ainesta kulkeutuu vesistöön, niin maa-aineksesta ja maaperähiukkasiin sitoutuneet lannoitteet, kuten fosfori, lisäävät rehevöitymistä. Lisäksi tunnettua on, että kuivat maaperät kuluvat helposti, koska niissä on vähän orgaanisia happoja ja luonnollisia polysakkarideja, jotka suojaavat maaperää virtaavan veden leikka-usvoimia vastaan. Tuulieroosiossa maaperän hiukkaset kulkeutuvat pois avonaisilta alueilta, esim. preerioilta, aavikoilta tai avokaivoksilta. Eroosiota on vähennetty parantamalla maaperän rakennetta lisäämällä maaperään synteettisiä tai luonnollisia polymeerejä. Tyypillisimmin käytetty polymeerinen lisäaine on poly-akryyliamidi, jota voidaan lisätä esim. kasteluveteen. Polyakryyliamidin kulutus on tyypillisesti ollut noin 100 - 300 kg hehtaarille.

Edelleen entuudestaan tunnetaan monia menetelmiä maaperäaineksen laadun parantamiseksi, esimerkiksi lannoittaminen. Lisäksi entuudestaan tunnetaan monia menetelmiä siementen levittämiseksi maaperään. Erään tunnetun menetelmän mukaisesti siemenet voidaan järjestää maaperään polyakryyliamidin vesiseoksen avulla.

Polyakryyliamidilla on iso moolimassa, ja se sitoo paljon hiukkasia. Tavanomaisesti polyakryyliami-dia käytetään kationisessa tai anionisessa muodossa. Ongelmana polyakryyliamidin käytössä on, ettei se ole biohajoavaa, vaan se kumuloituu maaperään. Lisäksi polyakryyliamidin käytössä ongelmana on, että pieniä määriä akryyliamidimonomeerijäämiä saattaa kulkeutua kasveihin ja sitä kautta esim. ruoka-aineisiin.

Lisäksi entuudestaan tunnettua on mikrofib-rilloitu selluloosa ja sen hyödyntämismahdollisuuksien kartoittaminen. Mikrotibrilloidun selluloosan tutkimuksissa on havaittu, että mikrotibrilloitua selluloosaa voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa esim. paperinvalmistuksessa paperin ominaisuuksia parantavana ainesosana. Tunnettua on, että mikrotibrilloidulla selluloosalla on laaja ominaispinta-ala, ja siten sillä on paljon tartuntapinta-alaa materiaalipainoon nähden .

KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat ja on tuoda esiin täysin uudentyyppinen menetelmä maaperäaineksen käsittelemiseksi.

KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksintö perustuu menetelmään maaperäaineksen käsittelemiseksi, esim. maaperän stabiloimiseksi, eroosion hallitsemiseksi, maaperän suojaamiseksi, maaperän parantamiseksi ja/tai maaperän kostuttamiseksi. Keksinnön mukaisesti käsitellään maaperäainesta seos-koostumuksen avulla, joka sisältää ainakin mikrofibril-loitua selluloosaa ja vettä.

Keksintö perustuu nimenomaan maaperän stabi-loimiseen ja eroosion hallitsemiseen ekologisesti mikro-fibrilloidun selluloosan avulla. Yllättävästi on havaittu, että mikrotibrilloitu selluloosa on toimiva aine maaperän käsittelemiseen ja että se voi toimia polyak-ryyliamidin korvaajana maaperän käsittelyssä.

Käsiteltävä maaperäaines voi olla mitä tahansa maaperäainesta missä tahansa alueella, esim. peltomaa, preeria, hiekka-aavikko, avolouhos, jyrkkä rinne tai vastaava.

Mikrotibrilloitu selluloosa voi olla muodostettu mistä tahansa kasviperäisestä raaka-aineesta, esim. puupohjaisesta raaka-aineesta, kuten lehtipuuraaka-aineesta tai havupuuraaka-aineesta, tai muusta kasviperäisestä raaka-aineesta, joka sisältää selluloosaa. Kasviperäisiä raaka-aineita voivat olla esim. maanviljelys-jätteet, ruohot, olki, puunkuori, jyvät, kuoret, kukat, vihannekset, puuvilla, maissi, vehnä, kaura, ruis, ohra, riisi, pellava, hamppu, manillahamppu, sisalhamppu, ke-nafhamppu, juutti, rami, bagassi, bambu tai ruoko tai näiden erilaiset yhdistelmät. Vaihtoehtoisesti mikrofib-rilloidun selluloosan raaka-aine voidaan eristää tietyistä selluloosaa tuottavista mikro-organismeista, kuten suvuista Acetobacter, Agrobacterium, Rhizobium, Pseudomonas tai Alcailgenes, mieluiten suvuista Acetobacter ja kaikkein mieluiten lajeista Acetobacter xy-linum tai Acetobacter pasteurianus.

Mikrotibrilloidulla selluloosalla tarkoitetaan tässä yhteydessä edellä mainituista raaka-aineista eristettyjä selluloosamikrofibrillejä tai selluloosamikro-fibrillikimppua. Mikrotibrillien muotosuhde on tyypillisesti erittäin suuri; mikrotibrillien pituus voi olla yli yhden mikrometrin ja lukukeskimääräinen halkaisija on tyypillisesti alle 200 nm. Mikrotibrillikimppujen halkaisija voi olla suurempi, mutta yleensä alle 1 pm. Pienimmät mikrotibrillit ovat samantapaisia kuin niin sanotut alkeisfibrillit, joiden halkaisija on tyypilli- sesti 2-12 nm. Mikrofibrillien tai mikrotibrillikimp-pujen mitat ja säierakenteet riippuvat raaka-aineesta ja pilkkomismenetelmästä. Mikrofibrilloitu selluloosa voi sisältää myös hemiselluloosaa, jonka määrä riippuu käytetystä raaka-aineesta. Mikrofibrilloitu selluloosa eristetään edellä kuvatusta selluloosaa sisältävästä raaka-aineesta tarkoitukseen sopivalla laitteistolla, esim. jauhimella, hienontimella, homogenisaattorilla, fluidisaattorilla, mikro- tai makrotluidisaattorilla ja/tai ultraäänihajottimella. Mikrofibrilloitua selluloosaa voidaan saada myös suoraan fermentointiproses-silla käyttäen mikro-organismeja esim. suvuista Aceto-bacter, Agrobacterium, Rhizobium, Pseudomonas tai Al-cailgenes, mieluiten suvuista Acetobacter ja kaikkein mieluiten lajeista Acetobacter xylinum tai Acetobacter pasteurianus.

Mikrofibrilloidun selluloosan fibrillit ovat yhdensuuntaisia säikeitä, jotka ovat erittäin pitkiä suhteessa halkaisijaan. Mikrofibrilloidulla selluloosalla on suuri ominaispinta-ala. Näin ollen mikrofibrilloitu selluloosa pystyy muodostamaan monia sidoksia ja sitomaan paljon hiukkasia. Lisäksi mikrofibrilloidulla selluloosalla on hyvät lujuusominaisuudet.

Eräässä sovelluksessa mikrofibrilloitu selluloosa voi olla mikä tahansa kemiallisesti tai fysikaalisesti modifioitu mikrofibrilleistä koostuvan selluloosan tai mikrofibrillikimppujen johdannainen. Kemiallinen modifiointi voi perustua esim. selluloosamolekyylien kar-boksimetylointi-, hapetus-, esteröinti- ja eetteröinti-reaktioon. Modifiointi voidaan myös toteuttaa anionis-ten, kationisten tai ei-ionisten aineiden tai niiden yhdistelmien fysikaalisella adsorptiolla selluloosan pintaan. Modifiointi voidaan suorittaa ennen mikrofibril-loidun selluloosan valmistusta, mikrofibrilloidun selluloosan valmistuksen aikana tai mikrofibrilloidun selluloosan valmistuksen jälkeen.

Keksinnön eräässä sovelluksessa seoskoostumus sisältää kemiallisesti muokkaamatonta mikrotibrilloi-tua selluloosaa. Eräässä sovelluksessa seoskoostumuk-sessa käytetään modifioitua kationista mikrotibrilloitua selluloosaa, jolloin saadaan mikrotibrilloitu selluloosa sitoutumaan anionisiin maaperäaineksen hiukkasiin. Keksinnön eräässä sovelluksessa seoskoostumuksessa käytetään modifioitua anionista mikrotibrilloitua selluloosaa. Eräässä sovelluksessa mikrotibrilloitu selluloosa on modifioitu lievästi anioniseksi. Eräässä sovelluksessa lisätään seoskoostumukseen, jossa on anioniseksi modifioitua mikrotibrilloitua selluloosaa, kalsiumia sisältävää yhdistettä, esim. kalkkia tai kipsiä, jolloin seoskoostumus sitoutuu paremmin anionisiin maaperähiuk-kasiin. Kalkki- tai kipsilisäyksen sijasta voidaan käyttää myös muuta kalsiumyhdistettä tai kationista vastaio-nia tai kationista polymeeriä tai edellä mainittujen yhdisteiden erilaisia seoksia.

Eräässä tämän keksinnön sovelluksessa mikrofib-rilloitu selluloosa ei sisällä mikrotibrilloitua selluloosaa, joka on peräisin bakteerimenetelmällä tai mikrobeilla tuotetusta tuotteesta.

Eräässä sovelluksessa mikrotibrilloitua selluloosaa kutsutaan nanoselluloosaksi. Nanoselluloosa koostuu ainakin pääosin nanokokoluokan fibrilleista, joiden halkaisija on alle 100 nm, mutta pituus voi olla pm-kokoluokkaa tai sen alle. Vaihtoehtoisesti mikrofibril-loitua selluloosaa voidaan kutsua nanofibrilloiduksi selluloosaksi, nanofibrilliselluloosaksi, selluloosan nanokuiduiksi, nanomittakaavaan fibrilloiduksi selluloosaksi, mikrotibrilliselluloosaksi tai selluloosan mikro-fibrilleiksi. Edullisesti mikrotibrilloidulla selluloosalla ei tarkoiteta tässä yhteydessä ns. selluloosakui-tukiteitä (cellulose nanowhiskers).

Mikrotibrilloitu selluloosa voidaan muodostaa millä tahansa alalla sinänsä tunnetulla tavalla sellu-loosapohjaisesta raaka-aineesta. Keksinnön eräässä so- velluksessa muodostetaan mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävä seoskoostumus kuivatusta ja/tai konsentroidusta selluloosaraaka-aineesta fibrilloimalla. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on konsentroitu. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on kuivattu. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on kuivattu ja konsentroitu. Eräässä sovelluksessa selluloosaraaka-aine on kemiallisesti esikäsitelty herkemmin hajoavaksi so. labiloitu, jolloin mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävä seoskoostumus muodostetaan kemiallisesti labiloidusta selluloosaraaka-aineesta. Esimerkiksi N-oxyl (esim. 2,2,6,6-tetramethyl-l-piperidine N-oxide) -välitteinen hapetusreaktio aikaansaa hyvin labiilin selluloosaraaka-aineen, joka on poikkeuksellisen helppo hajottaa mikrotibrilloiduksi selluloosaksi. Tämän kaltainen kemiallinen esikäsittely kuvataan esimerkiksi patenttihakemuksissa W0 09/084566 ja JP 20070340371. Edellä kuvatun kemiallisen muokkauksen, so. labiloinnin, avulla aikaansaatua mikrotibrilloitua selluloosaa kutsutaan tässä hakemuksessa nimellä "MFC-L" erotukseksi mikrotibrilloidulle selluloosalle jota ei ole saatu labiloinnin avulla, so. "MFC-N".

Eräässä sovelluksessa keksinnön mukainen seos-koostumus on dispersion, esim. geelimäisessä tai hyyte-lömäisessä muodossa tai laimean dispersion muodossa. Eräässä sovelluksessa seoskoostumuksella on hyvin vahva geelirakenne. Geelimäinen rakenne sisältää kiinteiden mikrotibrilloitujen kuitujen verkostoja eli flokkeja. Sekoittamalla ja/tai pumppaamalla flokit hajoavat ja seos alkaa virrata, jolloin seosta voidaan esim. ruiskuttaa. Seoskoostumuksella on korkea lepoviskositeetti, ja lepotilassa seoskoostumus jähmettyy.

Keksinnön eräässä sovelluksessa sidotaan maape-räaineksen hiukkaset seoskoostumuksen avulla maaperäai-nekseen, edullisesti esim. maaperäaineksen stabiloimi-seksi ja eroosion hallitsemiseksi. Maaperähiukkasten sitomisella estetään niiden kulkeutuminen pois, millä voi daan estää eroosiota ja myös rehevöitymistä. Nykyisin rehevöitymistä aiheuttavat fosforihiukkaset kulkeutuvat maaperähiukkasten mukana vesistöihin. Kun maaperäainek-sen yhteyteen järjestetyn seoskoostumuksen vesi kuivuu, niin sen jälkeen maaperähiukkaset ovat sitoutuneet maa-peräainekseen mikrotibrilloidun selluloosan ansiosta, eivätkä maaperähiukkaset liukene esim. vesisateessa. Eräässä sovelluksessa seoskoostumuksen mikrotibrilloitu selluloosa liittää maaperähiukkasia yhteen.

Keksinnön eräässä sovelluksessa levitetään seoskoostumusta maaperäaineksen pintaan. Eräässä sovelluksessa seoskoostumus levitetään ruiskuttamalla. Edullisesti seoskoostumus jää maaperän pinnalle, ja se ei valu. Eräässä sovelluksessa seoskoostumusta voidaan ruiskuttaa rinteille, aavikoille tai muihin vastaaviin kohteisiin tuulieroosion estämiseksi.

Keksinnön eräässä sovelluksessa sekoitetaan seoskoostumus maaperäaineksen kanssa.

Keksinnön eräässä sovelluksessa säädetään seoskoostumuksen vesipitoisuutta, esim. kuivaamalla, haihduttamalla, lisäämällä vettä tai muulla sopivalla tavalla. Eräässä sovelluksessa kuivataan mikrotibrilloi-tua selluloosaa.

Keksinnön eräässä sovelluksessa seoskoostumus sisältää mikrotibrilloitua selluloosaa alle 5 p-%, eräässä sovelluksessa alle 3 p-%, eräässä sovelluksessa alle 2 p-%.

Eräässä sovelluksessa seoskoostumukseen lisätään vettä ennen sen levitystä tai sekoitusta maaperäai-nekseen.

Eräässä sovelluksessa seoskoostumusta lisätään veden, esim. kasteluveden joukkoon. Tällöin kasteluvesi sisältää geelimäisiä seoskoostumuksen partikkeleita, jotka sitovat vettä pidemmäksi aikaa maaperään kuin kasteluvesi itsessään.

Edullisessa sovelluksessa seoskoostumus tuo mukanaan kosteutta maaperään.

Eräässä sovelluksessa seoskoostumus voi sisältää haluttuja lisäaineita, joita halutaan hyödyntää maaperäaineksen käsittelyssä. Seoskoostumukseen lisättäviä lisäaineita voivat olla esim. erilaiset siemenet, lannoitepartikkelit, lannoiteliuos ja niiden yhdistelmät. Partikkelimaiset lisäaineet muodostavat stabiilin suspension keksinnön mukaisessa seoskoostu-muksessa, kun se on lepotilassa. Eräässä sovelluksessa keksinnön mukaisella seoskoostumuksella voidaan korvata synteettisiä hydrokolloideja. Eräässä sovelluksessa lisäaineet, kuten siemenet tai lannoitepartikkelit, kapseloidaan seoskoostumuksella ja järjestetään maaperään. Kuivuessaan seoskoostumus vapauttaa ja sitoo lisäaineet maaperään.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa käytettäväksi erilaisissa maaperän käsittelytar-koituksissa. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan estää tai vähentää merkittävästi veden aiheuttamaa eroosiota tai tuulen aiheuttamaa eroosiota, tuoda kosteutta, siemeniä ja/tai sopivia maanparannusaineita maaperään sekä stabiloida maaperää. Keksinnön mukaista seoskoostumusta voidaan hyödyntää yhdessä maaperäaineksen kanssa hyvänä kasvualustana.

Keksinnön mukainen menetelmä on ekologinen vaihtoehto maaperän käsittelyyn. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä mikrotibrilloitu selluloosa ja seoskoostumus ovat biohajoavia. Keksinnön etuna on, että mikrotibrilloidulla selluloosalla voidaan korvata synteettisiä polymeerejä maaperäaineksen käsittelyssä.

Keksinnön ansiosta voidaan hallita ja vähentää eroosiota, stabiloida maaperäainesta sekä parantaa ja kosteuttaa maaperäainesta. Keksinnön mukainen maaperän käsittelymenetelmä on helposti toteutettavissa ilman suuria investointeja.

KUVALUETTELO

Kuva 1 esittää mikrotibrilloidulla selluloosalla käsitellyn kuivan maaperäaineksen suodosten kiintoaineen mikrotibrilloidun selluloosan pitoisuuden funktiona,

Kuva 2 esittää mikrotibrilloidun selluloosan dispersioiden viskositeetin leikkausjännityksen funktiona,

Kuva 3 esittää mikrotibrilloidun selluloosan dispersioiden viskositeetin leikkausnopeuden funktiona, ja

Kuva 4 esittää hiekka/sorapartikkelien sta-biilisuuden 0,5 % mikrotibrilloidun selluloosan dispersioissa .

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

Keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin oheisten esimerkkien avulla viitaten oheisiin kuviin.

Kokeissa tutkittiin maaperäaineksen käsittelyä mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävällä seos-koostumuksella .

Valmistettiin ensin seoskoostumus, jossa oli kemiallisesti muokkaamatonta mikrotibrilloitua selluloosaa, MFC. Jauhettiin koivusta valmistettua sulfaattisellua kaupallisella jauhimella niin pitkään, että kuitujen koko oli pienentynyt halkaisijaltaan n. 50 -200 nm kokoluokkaan. Tätä seoskoostumusta kutsutaan nimellä MFC-N.

Sitten valmistettiin seoskoostumus, jossa oli kemiallisesti muokattua mikrotibrilloitua selluloosaa. Jauhettiin mekaanisesti koivusta valmistettua sulfaattisellua, joka oli ennen jauhatusta kemiallisesti muokattu herkemmin hajoavaksi ts. labilisoitu, kaupallisella jauhimella niin pitkään, että kuitujen koko oli pienentynyt halkaisijaltaan n. 2-50 nm kokoluokkaan. Tätä seoskoostumusta kutsutaan nimellä MFC-L.

Tutkittava maaperäaines oli tyypillistä savimaata, joka eristettiin korkean fosforiluvun omaavilta pelloilta. Maaperänäyte seulottiin 2-5 mm murukoko-luokkaan.

Esimerkki 1; Kuivan maaperäaineksen stabiloiminen

Mikrotibrilloidun selluloosan kykyä stabiloida kuivia maaperähiukkasia tutkittiin seuraavalla tavalla:

Ensin 25 grammaan seulottua kuivaa maa-peräainesta kaadettiin koeastiaan. Kuivien maanäyttei-den päälle lisättiin tasaisesti 4,0 ml MFC-N tai MFC-L vesidispersiota tai kontrollinäytteiden tapauksessa 4,0 ml tislattua vettä. Mikrotibrilloitu selluloosa lisättiin MFC-N tapauksessa 0,05% (2 mg/4 ml) tai 0,10% (4 mg/4 ml) dispersiona ja MFC-L tapauksessa 0,05% (2 mg/4 ml) dispersiona. MFC pitoisuudeksi maa-peränäytteissä muodostui siis n. 0,008 % tai 0,016 %. Valmistettiin kolme rinnakkaisnäytettä.

Käsiteltyjä maamuruja inkuboitiin 13 - 15 vuorokauden ajan +21 °C tasalämpöhuoneessa. Inkuboin-nin jälkeen jokaista näytettä punnittiin muruanaly-saattorin siivilöihin (huokoskoko 0,25 mm) 4 g, ja siivilöiden maaperäaines ajettiin muruanalysaattorilla (Eijkelkamp Wet Sieving Apparatus) 3 minuutin kestoisella ohjelmalla. Tämän aikana siivilä upotettiin osittain vedellä täytettyihin metallikuppeihin ja nostettiin ylös lukuisia kertoja, minkä seurauksena maaperäaines dispergoitui murujen kestävyydestä riippuen. Metallikuppien suodoksista määritettiin kiintoaineen massa kuivattamalla suodokset +105 °C lämpökaapissa ilmakuiviksi.

Kuvassa 1 esitetään suodosten kiintoainepi-toisuudet eri näytteille. On selvästi havaittavissa, että kontrollinäytteistä huuhtoutui inkuboinnin jälkeen merkittävästi enemmän hienoa maa-ainesta kuin MFC käsitellyistä maaperänäytteistä. 0,016 % MFC-N lisäys maaperään esti kiintoaineksen huuhtoutumisen lähes kokonaan. Hienommaksi jauhettu MFC-L osoittautui vielä tehokkaammaksi stabilointiaineeksi - MFC-L tapauksessa 0,008% lisäys stabiloi maaperän tehokkaasti.

Esimerkki 2; Mikrotibrilloidun selluloosan dispersioiden virtausprofiili

Geelikylvössä ja kiinteiden lannoitepartikke-lien levittämisessä tarvitaan materiaalia, jolla on korkea viskositeetti staattisessa lepotilassa ja matala viskositeetti suurilla leikkausnopeuksilla. Tämän kaltainen materiaali mahdollistaa lepotilassa stabiilien siemen- tai lannoitesuspensioiden muodostumisen sekä toisaalta suuren annostelunopeuden esim. ruisku-levityksessä. Laimeiden MFC vesidispersioiden kyky aikaansaada edellä kuvattu reologinen profiili osoitettiin mittaussarjassa, jossa MFC dispersioiden viskositeetti mitattiin laajalla leikkausnopeus / -jännitys alueella käyttäen rotaatioreometria (AR-G2, TA Instruments, UK) vane-geometrialla (Vane geometry), mikä on esitetty kuvissa 2 ja 3. Havaittiin, että MFC dispersiolla on hyvin paljon korkeampi viskositeetti pienillä leikkausnopeuksilla kuin muilla maanparannuksessa käytetyillä polymeereillä. Lepoviskositeettitaso oli erityisen korkea MFC-L näytteessä, jossa mikrofibril-loitujen kuitujen halkaisija oli alle 50 nm. Jännitys (stress), jolla leikkausohenevuus alkaa, oli myös huomattavasti korkeampi MFC dispersioilla kuin vertailu-näytteillä. Suspendointikyky on sitä parempi mitä suurempi myötöraja (yield stress) materiaalilla on. MFC dispersioiden viskositeetti romahtaa leikkausjännityksen ylitettyä myötörajan.

Kuvassa 2 on esitetty 0,5 % MFC dispersioiden viskositeetti leikkausjännityksen funktiona verrattuna 0,5 % polyakryyliamidiin (kationinen, 5000 kDa) ja karboksimetyyliselluloosaan (anioninen, 250 kDa).

Kuvassa 3 on esitetty 0,5 % MFC dispersioiden viskositeetti leikkausnopeuden funktiona verrattuna 0,5 % polyakryyliamidin ja karboksimetyyliselluloosan liuoksiin. Kuvaan on nuolilla merkitty erilaisten fysikaalisten prosessien tyypilliset leikkausnopeusalu-eet. Tästä kuvaajasta nähdään, että MFC dispersioiden viskositeetti saavuttaa saman tason kuin vertailumate-riaalit, kun leikkausnopeus ylittää 200 s-1. Alhainen viskositeetti mahdollistaa esimerkiksi tehokkaan ruis-kulevityksen.

Esimerkki 3; Mikrotibrilloidun selluloosan dispersioiden suspendointikyky

Kuten esimerkissä 2 esitettiin, laimeilla MFC dispersioilla on hyvin korkea viskositeetti alhaisilla leikkausnopeuksilla. Hydrogeelin rakenne myös palautuu hyvin nopeasti leikkauksen, esim. ruiskutuksen, jälkeen. Staattisissa olosuhteissa MFC muodostaa hydro-geelirakenteen, jolla on korkea varastomoduli ja poikkeuksellisen suuri myötöraja. Nämä ominaisuudet mahdollistavat MFC dispersioiden käyttämisen kiinteiden partikkelien, esim. siementen tai lannoitepartikkeli-en, suspendoinnissa.

MFC suspendointikyky osoitettiin sekoittamalla 1 - 2 mm tai 2-3 mm hiekka/sorapartikkeleita 0,5 % MFC-N tai MFC-L dispersioihin. Muodostuneet suspensiot olivat stabiileja hyvin pitkään kuten, kuvasta 4 nähdään.

Esimerkki 4; Mikrotibrilloitu selluloosa kasvualustana

MFC:n kyky toimia geelikylvön apuaineena osoitettiin kylvämällä timotein siemeniä 1,6 % MFC-N

tai 0,9 % MFC-L muodostaman hydrogeelin päälle. Sie menten havaittiin tarttuvan MFC geelin pinnalle ja itävän hyvin. Itäneet siemenet muodostivat juuriver-koston MFC geelin läpi. Heinä kasvoi normaalisti ilman erillisiä lannoitteita. Veden lisääminen ei ollut välttämätöntä, mutta geelin huuhtominen vedellä kahden päivän välein oli kasvulle edullista.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erilaisina sovelluksina käytettäväksi mitä erilaisimpien maaperäainesten käsittelyyn.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä esimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (7)

1. Menetelmä maaperäaineksen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, että käsitellään maaperäaines-ta seoskoostumuksen avulla, joka sisältää kemiallisesti muokkaamatonta mikrotibrilloitua selluloosaa ja vettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sidotaan maaperäaineksen hiukkaset seoskoostumuksen avulla maaperäainekseen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levitetään maaperäaineksen pintaan seoskoostumus.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekoitetaan seoskoostumus maaperäaineksen kanssa.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että seoskoostumus sisältää mikrotibrilloitua selluloosaa alle 5 p-%.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säädetään seoskoostumuksen vesipitoisuutta.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan mikrotibrilloitua selluloosaa sisältävä seoskoostumus kuivatusta ja/tai konsentroidusta selluloosaraaka-aineesta fibrilloimalla.