FR2964009A1 - Method for producing e.g. mat of sod utilized for maintaining ground of gardens, involves incorporating seeds or rhizomes of sod, nitrogen source and polymer grains with water retaining, non phyto-poison and slightly biodegradable - Google Patents
Method for producing e.g. mat of sod utilized for maintaining ground of gardens, involves incorporating seeds or rhizomes of sod, nitrogen source and polymer grains with water retaining, non phyto-poison and slightly biodegradable Download PDFInfo
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Abstract
Description
PROCEDE DE PRODUCTION D'UN NOUVEAU TAPIS DE GAZON ET 5 SES UTILISATIONS PROCESS FOR PRODUCING A NEW TURF CARPET AND USES THEREOF
La présente demande de brevet se situe dans le domaine des nécessités de la vie et plus particulièrement dans le domaine de l'entretien des sols. The present patent application is in the field of the necessities of life and more particularly in the field of grounds maintenance.
10 Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de production de gazon en plaques ou en tapis pour protéger les sols contre l'érosion causée par les intempéries ou par des interventions mécaniques. It relates more particularly to a method of producing sod in patches or carpets to protect the soil against erosion caused by bad weather or mechanical interventions.
Elle a spécifiquement pour objet un procédé pour constituer un tapis ou des plaques ou des 15 rouleaux de gazon constitué d'un support formé de bagasse de canne à sucre récupéré à l'usine de traitement de la canne à sucre, préalablement broyée, dans lequel on incorpore des graines ou des rhizomes de gazon, une source d'azote et des grains de polymère super absorbant non phytotoxique et peu facilement biodégradable. Specifically, it relates to a method of forming a carpet or turf plates or rolls consisting of a carrier consisting of sugarcane bagasse recovered from the previously milled sugar cane processing plant, wherein seeds or turf rhizomes, a source of nitrogen and grains of non-phytotoxic and non-biodegradable superabsorbent polymer are incorporated.
20 La bagasse de canne à sucre est un résidu fibreux qui constitue, avec l' éthanol gazeux, un important déchet de l'industrie sucrière. Une partie de la production de ce déchet est recyclée comme source de matière première pour la fabrication du papier, mais les traitements industriels de délignification et de blanchiment de la pâte à papier peuvent s'avérer néfastes pour l'environnement. En réponse à ces contraintes, des chercheurs de 1'IRD et de l'INRA, 25 regroupés au sein de l'IFR-BAIM (Biotechnologies Agro-industrielles de Marseille), ont mis au point un nouveau procédé biologique qui transforme la bagasse en pâte à papier tout en produisant une enzyme d'intérêt industriel. Son principe repose sur le métabolisme particulier d'un champignon filamenteux. Celui-ci, mis en culture sur la bagasse en présence d'éthanol, produit cette enzyme qui détruit la lignine du substrat, le transformant ainsi en pâte à papier. 30 Les premiers essais réalisés au laboratoire montrent que ce bioprocédé intégré peut être adapté au traitement d'autres sources de fibres, ouvrant ainsi une perspective intéressante pour l'industrie papetière. Sugar cane bagasse is a fibrous residue which, together with gaseous ethanol, constitutes an important waste of the sugar industry. Part of the production of this waste is recycled as a source of raw material for paper making, but industrial processing of delignification and bleaching of pulp can be harmful to the environment. In response to these constraints, researchers from IRD and INRA, 25 grouped within IFR-BAIM (Agro-industrial Biotechnologies of Marseille), have developed a new biological process that transforms bagasse into pulp while producing an enzyme of industrial interest. Its principle is based on the particular metabolism of a filamentous fungus. This one, cultured on bagasse in the presence of ethanol, produces this enzyme which destroys the lignin of the substrate, thus transforming it into pulp. The first tests carried out in the laboratory show that this integrated bioprocess can be adapted to the treatment of other fiber sources, thus opening an interesting perspective for the paper industry.
Le bois constitue la principale matière première utilisée dans la fabrication de la pâte à papier, 35 mais l'accroissement de la demande dans ce secteur, alors que les ressources forestières se réduisent, ont obligé les industriels à se tourner vers d'autres sources de matières premières, comme les pailles de céréales, les roseaux, le bambou ou la bagasse de canne à sucre. Ce résidu, obtenu après broyage des cannes, est déjà utilisé comme source de fibres papetières dans les pays producteurs (en Amérique du Sud et en Inde par exemple, où elle concerne 20 40 % du papier produit). Cette filière absorbe 10 % de la production mondiale de bagasse de canne à sucre, dont l'utilisation combine en effet plusieurs avantages : une croissance rapide de la plante, une culture répandue, un besoin moindre en énergie et en produits chimiques pour le traitement de la bagasse... C'est également un moyen d'écouler cet important déchet de l'industrie sucrière : pour une 45 tonne de sucre raffiné, deux tonnes de bagasse sont produites. Des chercheurs de l'IRD et de l'INRA ont étudié une solution biologique alternative. Wood is the main raw material used in the manufacture of paper pulp, 35 but the increase in demand in this sector, while forest resources are shrinking, have forced manufacturers to turn to other sources of pulp. raw materials, such as cereal straws, reeds, bamboo or sugarcane bagasse. This residue, obtained after grinding the canes, is already used as a source of paper fibers in producing countries (in South America and India for example, where it concerns 20 40% of the paper produced). This sector absorbs 10% of the world production of sugar cane bagasse, whose use combines several advantages: a fast growth of the plant, a widespread culture, a less need for energy and chemicals for the treatment of sugar cane. bagasse ... It is also a way to dispose of this important waste from the sugar industry: for a 45 ton of refined sugar, two tons of bagasse are produced. Researchers from IRD and INRA have studied an alternative biological solution.
Ils viennent en effet de mettre au point au laboratoire un procédé non polluant, qui permet à la fois de produire une enzyme délignifiante (la laccase) à partir d'un champignon filamenteux 50 et de recycler la bagasse de canne à sucre. Son principe repose sur les caractéristiques métaboliques particulières de ce champignon, Pycnoporus cinnabarinus, qui produit naturellement de la laccase. Cette enzyme détruit la lignine contenue dans les fibres de la bagasse de canne à sucre utilisée ici comme substrat, la transformant ainsi, après un raffinage mécanique, en pâte à papier. Au fur et à mesure que la lignine disparaît, la pâte obtenue blanchit. Cette pâte, qui peut être utilisée en l'état pour la fabrication de carton, doit cependant subir un traitement supplémentaire à base de peroxyde d'hydrogène pour aboutir à un papier d'impression et d'écriture. They have just developed a non-polluting process in the laboratory, which makes it possible both to produce a delignifying enzyme (laccase) from a filamentous fungus 50 and to recycle sugarcane bagasse. Its principle is based on the particular metabolic characteristics of this fungus, Pycnoporus cinnabarinus, which naturally produces laccase. This enzyme destroys the lignin contained in the fibers of the sugarcane bagasse used here as a substrate, thus transforming it, after mechanical refining, into pulp. As the lignin disappears, the resulting paste whitens. This paste, which can be used in the state for the manufacture of cardboard, however, must undergo additional treatment based on hydrogen peroxide to produce a printing paper and writing.
P. cinnabarinus synthétise naturellement peu de laccase lorsqu'il croît sur de la bagasse, l'addition de composés volatils, comme l'éthanol, est alors nécessaire pour accroître la production de laccase dans ces conditions. L' éthanol a été retenu comme inducteur dans cette étude en raison de son abondance, de sa faible toxicité et de son faible coût de production. Les chercheurs ont par ailleurs montré que ce composé, introduit par convection forcée dans le système à raison de 7 g d'éthanol par m3 (concentration équivalente à 3° alcoolique dans la phase liquide), permettait d'obtenir une production maximale de laccase (90 U par g de bagasse sèche), soit 45 fois la production obtenue sans éthanol. Il est apparu, de plus, que l'éthanol introduit n'est pas ou très peu consommé par le champignon qui utilise préférentiellement d'autres sources de carbone, issues de la bagasse (saccharose) ou introduites avec ce substrat (maltose, extraits de levure...). Il peut donc être recyclé dans le système ou bien éliminé dans un second système associé. P. cinnabarinus naturally synthesizes little laccase when growing on bagasse, so the addition of volatile compounds, such as ethanol, is necessary to increase laccase production under these conditions. Ethanol was selected as the inducer in this study because of its abundance, low toxicity and low cost of production. The researchers have also shown that this compound, introduced by forced convection into the system at the rate of 7 g of ethanol per m3 (concentration equivalent to 3 ° alcoholic in the liquid phase), allowed to obtain a maximum production of laccase ( 90 U per g dry bagasse), 45 times the production obtained without ethanol. It has been found, moreover, that the ethanol introduced is not or very little consumed by the fungus which preferentially uses other carbon sources, obtained from bagasse (sucrose) or introduced with this substrate (maltose, extracts of yeast...). It can therefore be recycled in the system or eliminated in a second associated system.
La reproduction des essais de fermentation à plus grande échelle, dans un bioréacteur de 18 litres, a confirmé l'efficacité de la production de laccase en présence de bagasse et d'éthanol (90 000 U par kg de bagasse sèche après 30 jours, soit la quantité nécessaire pour traiter, sans apport de champignon, 4 kg supplémentaire de bagasse). Grâce à ce bioprocédé, une économie de 50% de la consommation d'énergie requise pour le raffinage de la pâte à papier, par rapport à celle relevée lors du raffinage de la pâte issue de la bagasse non traitée biologiquement, a été enregistrée. En outre, les caractéristiques mécaniques du papier (résistance à la traction et au déchirement) ont été améliorées de 35 %, sans perte appréciable de matière. Reproduction of larger-scale fermentation tests in an 18-liter bioreactor confirmed the efficacy of laccase production in the presence of bagasse and ethanol (90,000 U per kg dry bagasse after 30 days). the amount needed to treat 4 kg extra bagasse without adding mushrooms). Thanks to this bioprocess, a saving of 50% of the energy consumption required for pulp refining, compared to that recorded during the refining of pulp from untreated bagasse biologically, was recorded. In addition, the paper's mechanical properties (tensile and tear resistance) were improved by 35%, without appreciable loss of material.
L'ensemble de ces résultats souligne le potentiel d'applications de ce bioprocédé dans le 30 secteur papetier La récupération de la laccase en fin de cycle, après lavage et pressage de la bagasse, permet de traiter des quantités supplémentaires de ce substrat et, ainsi, d'augmenter la rentabilité de l'opération. Par ailleurs, ce procédé peut être adapté au traitement d'autres matières premières (bois, céréales...). 35 L'étude de l'induction de la production de laccase par le méthanol peut, de la même façon, être envisagée afin de recycler ce composé, qui constitue l'un des principaux polluants émis par l'industrie papetière. All these results underline the potential for applications of this bioprocess in the paper industry. The recovery of laccase at the end of the cycle, after washing and pressing bagasse, makes it possible to treat additional quantities of this substrate and, thus, , to increase the profitability of the operation. Moreover, this process can be adapted to the treatment of other raw materials (wood, cereals ...). The study of the induction of laccase production by methanol can similarly be considered in order to recycle this compound, which constitutes one of the main pollutants emitted by the paper industry.
40 Une autre étude évalue les différentes possibilités de valorisation de la Bagasse après traitement biologique (compostage) ou chimique (procédé Humifert). Les conditions optimales du compostage de la Bagasse (B) ont été déterminées en bioréacteurs, puis approfondies en digesteur en mesurant les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques des substrats. 45 Elles impliquent l'utilisation de bagasse broyée additionnée de boues résiduaires (b) (20% poids sec), plutôt que celle d'adjuvants minéraux (Urée-Phosphore). L'apport de FeCI (3) au mélange optimal permet d'obtenir un compost enrichi en ions NH (4) (+) et en fer. La phase de stabilisation en digesteur (10 à 22 jours) est optimisée lorsque la température maximale de la masse est de 60°±5. Après plusieurs mois de maturation, les composts B-b ont acquis des 50 caractéristiques physico-chimiques intéressantes pour une valorisation agronomique évaluée par des tests sur plantes en pots. Malgré leur acidité (pH de 4,7 à 6,0), ils ne sont pas phytotoxiques et se révèlent d'excellents supports de culture, contrairement au compost BUP qui est encore immature. Le compost enrichi en fer est doté, de plus, d'un pouvoir antichlorosant. Le traitement de la bagasse aux oxydes d'azote (procédé Humifert) en présence d'apatite permet l'obtention d'un produit enrichi en azote et en phosphates hydrosolubles, mais phytotoxique. 40 Another study evaluates the different possibilities for recovering Bagasse after biological (composting) or chemical treatment (Humifert process). The optimal conditions for composting Bagasse (B) were determined in bioreactors, then deepened into a digester by measuring the physicochemical and microbiological characteristics of the substrates. 45 They involve the use of milled bagasse with residual sludge (b) (20% dry weight), rather than mineral additives (Urea-Phosphorus). The contribution of FeCl (3) to the optimal mixture makes it possible to obtain a compost enriched with NH (4) (+) and iron ions. The digester stabilization phase (10 to 22 days) is optimized when the maximum temperature of the mass is 60 ° ± 5. After several months of maturation, B-b composts have acquired interesting physicochemical characteristics for an agronomic valorisation evaluated by tests on potted plants. Despite their acidity (pH 4.7 to 6.0), they are not phytotoxic and prove to be excellent growing media, unlike BUP compost, which is still immature. The iron-enriched compost is additionally provided with an anti-chlorinating power. Treatment of bagasse with nitrogen oxides (Humifert process) in the presence of apatite makes it possible to obtain a product enriched in nitrogen and water-soluble phosphates, but phytotoxic.
La bagasse de canne à sucre dans toute la limite des connaissances actuelles peut être définie comme un mélange variable de lignine, de cellulose et d'hémicellulose. On a déjà cherché à diminuer les teneurs en lignine par digestion enzymatique ou par addition de sels pour améliorer une telle préparation et lui conférer une plus grande dégradabilité dans le cas d'une utilisation alimentaire pour les animaux. De cette façon on augmente la possibilité de digestion de ce résidu végétal et on augmente ainsi la métabolisation des principaux polyosides de la paroi des cellules. Sugar cane bagasse in the full extent of current knowledge can be defined as a variable mixture of lignin, cellulose and hemicellulose. It has already been sought to reduce the lignin content by enzymatic digestion or by addition of salts to improve such a preparation and confer greater degradability in the case of a food use for animals. In this way, the possibility of digestion of this plant residue is increased and the metabolism of the main polysaccharides of the cell wall is thus increased.
L' objectif de la présente invention est sensiblement différent, Il s'agit avant tout d'améliorer la mise en culture d'un support biologique pour la production de gazon réalisé en plaques, en tapis ou en rouleaux au départ d'un support de culture composé de bagasses de canne à sucre déposé sur un film de plastique disposé sur le sol contenant des graines de gazon et une source d'azote sans que le support de culture soit phytotoxique mais simplement fongistatique. The objective of the present invention is substantially different. It is above all a question of improving the cultivation of a biological support for the production of turf made in plates, in carpets or in rolls starting from a support of culture consisting of bagasse of sugar cane deposited on a plastic film disposed on the soil containing grass seeds and a source of nitrogen without the culture medium is phytotoxic but simply fungistatic.
La source d'azote est apportée par un traitement à l'ammoniac résultant de l'hydrolyse progressive d'urée incorporée dans le tapis de bagasse. The nitrogen source is provided by an ammonia treatment resulting from the progressive hydrolysis of urea incorporated into the bagasse carpet.
En outre on incorpore dans le tapis de bagasse des graines de polymère super absorbant connu 25 sous le nom de polyacrylamide sel de sodium. In addition, superabsorbent polymer seeds known as polyacrylamide sodium salt are incorporated into the bagasse carpet.
Ce produit est susceptible de céder de l'eau progressivement et de recharger le tapis autant de fois en eau sans qu'il soit nécessaire de l'arroser avec de l'eau. This product is likely to give water gradually and recharge the carpet as many times in water without the need to water with water.
30 Ce polymère super absorbant est utilisé sous la forme de cristaux ou de grains d'eau pour alimenter en eau le tapis de bagasse. This superabsorbent polymer is used in the form of crystals or grains of water to supply water to the bagasse carpet.
L'utilisation du cristal d'eau permet grâce à ces grains rétenteurs d'eau, de réaliser des économies d'arrosage tout en favorisant la pousse des plantes. Le gel de polyacrylamide est 35 non phytotoxique, lentement biodégradable et possède une durée de vie de l'ordre de trois ans. The use of the crystal of water makes it possible thanks to these grains retenters of water, to save watering while promoting the growth of the plants. The polyacrylamide gel is non-phytotoxic, slowly biodegradable and has a shelf life of about three years.
Dans son brevet antérieur (BF.2.552.620), le demandeur a déjà décrit un procédé de production de gazon en plaques ou en tapis utilisant un film de plastique déposé sur le sol, sur 40 un support de culture a base de bagasse de canne à sucre mélangé à de la cendre de générateur de l'usine sucrière dans une proportion allant de 30 à 50%. In his earlier patent (BF.2552.620), the Applicant has already described a method of producing sod in patches or carpets using a plastic film deposited on the ground on a cane bagasse culture support. sugar mixed with generator ash from the sugar factory in a proportion ranging from 30 to 50%.
Il est prévu en outre que la décomposition naturelle de la bagasse soit augmentée par 45 utilisation d'un produit chimique du type de l'ACTILEX ® produit connu des jardiniers et éventuellement une correction de la valeur du pH qui tend vers l'acidification, par apport de chaux calcaire. It is further provided that the natural decomposition of bagasse is increased by the use of a chemical product of the ACTILEX ® type known to gardeners and possibly a correction of the pH value which tends towards acidification, by limestone lime.
Le procédé selon l'invention constitue une nette amélioration et une simplification du procédé 50 décrit antérieurement en utilisant des agents de délignification plus efficaces et en assurant ainsi une germination de graines et une croissance des jeunes plants plus rapide et plus importante. The process according to the invention is a clear improvement and simplification of the previously described process by using more efficient delignification agents and thus ensuring faster and more important seed germination and seedling growth.
Dans de telles conditions la décomposition de la bagasse se trouve sensiblement accélérée tout en supprimant ou réduisant les besoins d'apport d'eau dans des proportions importantes. Under such conditions decomposition bagasse is substantially accelerated while eliminating or reducing the need for water intake in significant proportions.
En effet, la bagasse de canne à sucre est une fibre végétale très légère. Sa capacité de rétention d'eau est limitée. L'apport en éléments nutritifs résulte de la dégradation des polyosides de la membrane cellulaire. Indeed, sugarcane bagasse is a very light vegetable fiber. Its water retention capacity is limited. The nutrient supply results from the degradation of the polysaccharides of the cell membrane.
L'adjonction au support de culture, d'ammoniaque résultant de l'hydrolyse progressive d'urée contribue fortement à la synthèse d'éléments nutritifs. En outre l'incorporation de grains 10 rétenteurs d'eau constitue un facteur d'humidification important qui joue un rôle significatif dans la pousse des jeunes plants sans nécessité d'apporter des engrais ou sans nécessité d'irrigation. The addition to the culture medium of ammonia resulting from the progressive hydrolysis of urea contributes greatly to the synthesis of nutrients. In addition, the incorporation of water-retaining grains constitutes an important moistening factor which plays a significant role in the growth of seedlings without the need to provide fertilizers or without the need for irrigation.
Le tapis de gazon est obtenu par semis ou par incorporation de rhizomes de gazon dans le 15 support végétal. The grass mat is obtained by sowing or incorporating turf rhizomes into the vegetable carrier.
Le support est déposé sur le sol soit manuellement soit mécaniquement. Il représente une épaisseur variant de 4 à 8 cm. Les graines de gazon sont déposées au moyen d'un semoir pneumatique ou mécanique dans 20 une proportion allant de 10 à 100grammes par m2 selon les variétés de gazon choisies. The support is deposited on the ground either manually or mechanically. It represents a thickness ranging from 4 to 8 cm. The sod seeds are deposited by means of a pneumatic or mechanical seed drill in a proportion ranging from 10 to 100 grams per square meter depending on the varieties of turf chosen.
Lorsqu'on utilise des rhizomes de gazon, ceux-ci sont piqués manuellement ou mécaniquement dans le support végétal à raison de 50 à 100 boutures par m2. When turf rhizomes are used, they are manually or mechanically stitched in the plant support at a rate of 50 to 100 cuttings per m2.
25 L'incorporation d'urée dans le dit support s'effectue par arrosage ou dispersion d'une solution aqueuse d'urée sur le support. La solution d'urée est à une concentration allant de 0,2 à 20% et de préférence de 0,5 à 10%. Elle est répartie à raison de 2 à 20m1 par m2 de support broyé et de préférence de 4 à 8ml par m2 de support. 30 L'addition du produit rétenteur d'eau s'effectue d'une façon similaire en dispersant les grains de polymère de polyacrylamide dans le support végétal broyé après l'imprégnation par la solution d'urée. The incorporation of urea into said support is carried out by spraying or dispersing an aqueous solution of urea on the support. The urea solution is at a concentration of from 0.2 to 20% and preferably from 0.5 to 10%. It is distributed at a rate of 2 to 20m1 per m2 of ground support and preferably 4 to 8ml per m2 of support. The addition of the water-retaining product is carried out in a similar manner by dispersing the polyacrylamide polymer grains in the milled vegetable carrier after impregnation with the urea solution.
Le polymère de polyacrylamide sel de sodium est de préférence celui commercialisé sous la dénomination polyacrylamide sel de sodium et vendu sous le nom de « grains d'eau g)». The sodium salt polyacrylamide polymer is preferably that marketed under the name polyacrylamide sodium salt and sold under the name "grains of water".
On l'utilise en une quantité allant de 0,1 à 5% par m2 de tapis végétal et de préférence de 1 à 2%. 40 La durée de vie de ce polymère est de l'ordre de 3ans de telle sorte que sa rémanence est considérable. Le produit obtenu par le présent procédé permet la découpe de la nappe de gazon par carrés ou rectangles de dimensions déterminées, de bandes ou de rouleaux. Ceux-ci sont posés sur le sol soit d'un jardin, d'une bordure de route, soit encore sur toute surface nue 45 résultant d'une construction nouvelle. It is used in an amount ranging from 0.1 to 5% per m2 of vegetable carpet and preferably from 1 to 2%. The lifetime of this polymer is of the order of 3 years so that its remanence is considerable. The product obtained by the present method allows the cutting of the turf sheet by squares or rectangles of determined dimensions, strips or rolls. These are placed on the ground either of a garden, a roadside, or on any bare surface 45 resulting from a new construction.
Les plaques, les bandes ou les rouleaux de gazon sont disposés sur le sol en assurant un bon jointement de ceux-ci de façon à obtenir une surface homogène dont la croissance sera régulière et peu perturbée. La tonte du gazon pourra intervenir 8 à 10 jours après 50 l'implantation. Plates, strips or rolls of grass are placed on the ground, ensuring a good jointing of these so as to obtain a homogeneous surface whose growth will be regular and undisturbed. Mowing the turf may take place 8 to 10 days after implantation.
La culture d'un tel support pourra également être effectuée en hors sol sur un film plastique de chlorure de polyvinyle ayant de 50 à 100 microns d'épaisseur. On réalise ainsi des plaques de gazon facilement détachables du support et pouvant être appliquées sur un terrain ou sur un sol déjà nivelé et compacté, sans arrêter la germination ou la croissance. The culture of such a support may also be performed above ground on a plastic film of polyvinyl chloride having 50 to 100 microns thick. Thus, patches of grass are easily detached from the support and can be applied on a ground or on an already leveled and compacted soil, without stopping germination or growth.
Le procédé selon l'intervention trouve des utilisations multiples pour l'engazonnement de jardins, d'espaces publics, de sols routiers pour réaliser un revêtement rapide par du gazon et éviter les phénomènes d'érosion, de ruissellement, ou de ravinement lors d'intempéries comme il est fréquent sur des sols vierges. The process according to the intervention finds multiple uses for sodding gardens, public spaces, road soils to achieve a rapid coating with turf and avoid erosion, runoff, or gullying phenomena during bad weather as it is common on virgin soils.
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