JP2009511402A - 有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素肥料を製造する方法 - Google Patents

Abstract

液相で、天然有機窒素含有肥料と、合成窒素含有肥料と、タンニンおよび非タンニン有機抽出物とを混合するステップと、こうして作製した混合物を乾燥させるステップとを含む、有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素肥料を調製する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素肥料を製造する方法に関する。

野菜由来のバイオマスの主要かつ重要な成分は、タンニン、つまり野菜物質（シダ植物、裸子植物、被子植物など）によくみられるフェノール化合物群等を含み、果物、樹皮、特に木製材料に含まれる。

これらの分類は、化合物が多様であるため容易ではないが、２つの主なクラス、加水分解性タンニンと縮合型タンニンとに一般に規定されている。

加水分解性タンニンは、没食子酸エステル化合物（タンニン酸）、エラグ酸エステル化合物（エラジタンニン）、および通常グルコースからなる砂糖から構成されており、酸または酵素によってモノマー生成物へ加水分解され得る。

プロアントシアニジンまたはポリフラボノイド（ＰＡ）とも呼ばれる縮合型タンニンは、ポリヒドロキシフラボノール高分子群を含み、サブユニットの間にはＣ‐Ｃ結合が形成される。

上述の生成物の構造に関する情報が増加するにつれ、上述の区別がなくなる傾向にある。それは縮合型タンニンもＣ環‐３ＯＨレベルにエステル化した没食子酸を含み得るためである。

タンニンの性質を決定付ける主な特性は、オルトフェノール性ヒドロキシル基の局所濃度が異常に高いことであると考えられる。

加水分解性タンニンにおいて、これは主に没食子酸またはエラグ酸の誘導体と関連がある。

縮合型タンニンにおいて（プロシアニジンおよびプロデルフィニジン等）は、同じ機能がＢ環フェノール性ヒドロキシル基によって提供される（エステル化された没食子酸塩も原因と考えられる）。

概して加水分解性タンニンは、単位質量では縮合型タンニンよりも能力が高い生物学的薬剤であり、これらのタンニンの蛋白質沈殿能はガロイル基の数と直接関係がある。

したがって、この性質によってタンニンは、主に蛋白質と、セルロースおよびペクチン等、他の高分子も有する大きな化合物を形成するのに適する。

蛋白質との反応が非可逆的であることは、そのために蛋白質が溶液から沈殿できるようになるため、極めて興味深い。

このような性質は、野菜由来のなめし剤等、工業的用途で使用するためのまさに基本的特性である。

非タンニン材料は、糖、主にペントサン（９〜２３％）（キシロースおよびリボース等）、オリゴ糖（特にキシログルカンおよびキシラン）、アラビノガラクタン、マンナンおよびヘミセルロース（主に針葉樹にみられるアラボガラクタン）等のヘキソサン（４〜１３％）を含む。

他の重要な成分は、酢酸、蓚酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸、ピルビン酸、グリセリン酸、グリコール酸、クエン酸、イソクエン酸、アスコルビン酸、オキサロ酢酸、コハク酸等の有機酸を含む。

現在、尿素は最も使用頻度の多い、世界中に普及している窒素肥料である。

しかし、土壌培養システムによりロスが生じ得る。

上述のロスは、第１には表層施肥によるアンモニアの揮散、第２には最初の尿素分解から生じたアンモニア化合物の過度に速い硝化と関連がある。実際、硝酸は植物に邪魔されなければ、土壌を通過する重力水に奪われ、大規模な汚染源を生ずる。

尿素の農業効率を改善するため、放出時間が改良されたあるいは農業効率面で効果が増強された物質を含むこのような肥料について（固体でも液体でも）、様々な矯正技術が提案されるようになってきた。

硝化およびウレアーゼの阻害物質の添加、リン酸尿酸付加物の開発（尿素の加水分解の遅延と、リン酸成分により生じる酸性度の結果として遊離アンモニアの低い殺草リスクを特徴とする）、および硫黄または起源が様々な薄膜物質によるコーティングは、以前よりすでに使用されている。

天然資源保護への関心によって、緩効性窒素肥料の調製を目的とする研究試験も促進されている。これらの中では、尿素とホルムアルデヒド、イソブチルアルデヒド、クロトニルアルデヒドとの縮合物が挙げられる。

Ｎが２２〜３３％とされるＮ‐リグニンの製造プロセスについては周知であり、製紙工業で用いられる流動性リグノスルホン酸塩のアンモ酸化と、それに続く硝酸による中和によって得られるものである。

無機態窒素および生物由来のアミノ基（例えば、糖蜜または蛋白質性加水分解物由来のアミノ酸）を有する有機ミネラル肥料ＮＰＫが現在すでに市販されており、そのなかには単糖類および二糖類（中でもグルコース、フルクトース、キシロース、サッカロース、およびマルトース）のほか、一連の微量元素、中でもホウ素、銅、マンガン、亜鉛、鉄、コバルト、およびモリブデンも確認し得る。

しかし、本生成物中にはタンニンおよび非タンニン有機抽出物はみられず、アルデヒドおよび生物由来のアミノ基を有する尿素とその縮合物が同時に存在する。

ベースとするエネルギー成分「炭素／骨格」をベースとする生成物および少なくとも１つの窒素源または水溶性リン源を有する多量栄養素成分の製造も周知である。この生成物においては、ＮＰの濃度はＮおよびＰの０．６２５重量％未満である。エネルギー成分は０．６２５重量％〜８．７８５重量％を含む割合内であり、陽イオン微量元素は銅にとってのみ有用な濃度である（可溶性Ｃｕの０．０００２５〜０．０１２５重量％）。他の微量元素にとって有用な濃度は、０．１÷３．０重量％（Ｆｅ）、０．０８÷３．０重量％（Ｍｎ）、０．１÷３．０重量％（Ｚｎ）である。

Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｏ、およびＭｏ群から選択される少なくとも２種類の微量元素をベースとする固体形態の組成物が、塩として水溶性硝酸に添加される（添加した微量元素とは異なる元素によって塩化する）ことも周知である。ふすま、小麦ミール、おがくず、多糖とその誘導体（澱粉、澱粉誘導体、セルロースとその誘導体、アルギン酸、乳糖、マンニトール等）、またはソルビトール（ゼラチン、アラビアガム、ポリエチレングリコール、およびポリビニルピロリドン等）など、様々な有機、天然、および合成リガンドをこの塩基化合物に添加し得る。

しかし、タンニンおよび非タンニン有機抽出物、尿素とアルデヒドとの縮合物、および生物由来のアミノ基の使用は、同時には生じない。

タンニンおよび非タンニンの割合が（５÷０．６）：１、乾燥形態が３〜５０％となる水溶液が得られる浸出水の濃度に関する具体的な方法はすでに報告されている。

これらの水溶液は、さらに乾燥するまで濃縮し得る。

本発明によれば、有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素肥料は、天然有機窒素を含む肥料、合成窒素、ならびにタンニンおよび非タンニン有機抽出物を含む肥料を液体ステップで混合し、続いてその混合物を乾燥させることによって配合し、得られるものである。

乾燥ステップは、噴霧乾燥または他の造粒プロセスにより生じ得る。

有機窒素を含む肥料は、血粉、肉粉、および他の動物由来原料および／または動物由来および野菜由来の蛋白質性加水分解物と考えられる。

蛋白質含量が高いため、これらの生成物は土壌において窒素を徐々に放出するように作用する。

同時に、若干の酸化作用が、植物がより容易に吸収できるような利用可能な形態でリン酸塩および微量元素を維持するのに役立っている。

本発明による生成物は、緑の効果に永続的に還元されるようヘモグロビンの鉄をさらに送達し得る。

生物学的繁殖性が低い、例えば有機物質が乏しく、砂や塩分が過多な土壌においては、これらの生成物は有益な微生物株を助け、利用可能な形態で窒素を保持し、ロスを最小限まで低減する。

合成窒素を含む肥料は、尿素とその付加物、アルデヒドと縮合した尿素、アンモニア塩でもよい。

タンニンおよび非タンニン有機抽出物は、タンニンと非タンニンの比率が（５÷０．６）：１、乾燥形態は３〜５０％であり、樹液中への浸出、続いてその浸出液の低温濃縮によって得られる。

「タンニン」成分と、強酸環境（ｐＨ＝３．０÷４．０）下で糖、有機酸、塩、および微量元素等の化合物から構成される大量の「非タンニン」成分とが並存していることと、低コストの栄養成分の直接供給源を示すことによって、上述の有機抽出物に添加し得る、肥料効果を有するさらなる物質も効率よく送達できるようになる。

これらの物質は、基本的に窒素および微量元素であり、下文でさらに詳しく規定する。

さらに、有機抽出物中の「非タンニン」の存在は、土壌の微生物活動を、より全般的には植物の栄養およびバイオマスの組成を改善する。

実際、ｐＨが著明に酸性を示す結果として、前述の有機抽出物は、繰り返し施肥されたのち農業活動後と同様に土壌反応を変化させ、土壌のアルカリ化の進行を回避させ得る。これらの抽出物を低濃度で水に添加すると、土壌のｐＨが低下し、興味深いことに酸性状態へ向う。

この点では、ＥＥＣ規制２０９２／９１とそれ以降の修正および統合化で規定されている通り、増加中の農業セグメントはいずれも生物生産法の方向へ向いているため、土壌と天然由来の水の溶液の酸性化に対する興味が大きいことを明記する必要がある。

これらの生産法では、経験的に鉱酸を使用しないことにしている。これらの方法は、やや限られた例ではあるが、クエン酸等合成有機酸の使用に耐え、土壌の酸性化を調整するものとして、元素である硫黄またはその水中懸濁物のみを許可している。このような生成物は、７６／１１６／ＥＥＣ指令により規定され、８９／２８４／ＥＥＣ指令により修正されている。

タンニンおよび非タンニン有機抽出物の使用により、後で例示する通り、生物学的農業も越えて、鉱水（液肥灌漑）管理および塩土管理も生物学的農業と従来の農業のどちらでも改善され得る。

有利には、これらの抽出物に添加されるのは窒素肥料またはその溶液あるいは懸濁液であり、こうして得られた肥料中のタンニンと非タンニンの濃度の合計は最大値９０（重量）％に達し、窒素（Ｎ）濃度は３÷４５（重量）％の範囲となる。

本発明により提供される固形肥料の実施形態は、（ａ）窒素成分、好ましくは尿素‐ホルムアルデヒドと、生物由来のアミノ基の供給源と、タンニンおよび非タンニン有機抽出物とを混合し、続いてその混合物を空気流中で乾燥させ、（ｂ）乾燥窒素成分、好ましくは尿素‐ホルムアルデヒドは、生物由来のアミノ基の供給源と乾燥タンニンおよび非タンニン有機抽出物とを用いてコーティングすることによって得るものである。

これらの例では、製造プロセスは広範な生成物（動物性ゼラチン等）の使用を提供する場合も、提供しない場合も、記載したような混合およびコーティングを助け得る。

窒素肥料、好ましくは尿素‐ホルムアルデヒドのタンニンおよび非タンニン有機抽出物（そのものまたは乾燥尿素‐ホルムアルデヒド等）への添加は生物由来のアミン基供給源と関連があり、溶液中で中程度の酸性ｐＨ（実施形態により５．０〜６．５）を示す肥料を提供する。これはアンモニアの揮散による窒素のロスを低減し、処理された植物の種、幼根、および葉に対する肥料の攻撃性を最小限にする（他の窒素肥料と比較して殺草性が低い）。

タンニンおよび非タンニン有機抽出物に存在するものとして、没食子酸またはエラグ酸など複数の残留物の存在は、窒素肥料を地面に施肥したのちの第１ステップにおける硝化プロセスの速度を減少させる傾向があり、これが同じ窒素成分、好ましくは尿素よりも緩徐に放出される窒素肥料としてこの肥料を特徴付ける一因となっている。

このように配合された肥料は、窒素のほかに他の多量栄養素（リンおよびカリウム等）、二次的元素（カルシウム、マグネシウム、および硫黄）、および微量元素（ホウ素、コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、セレン、および亜鉛）を含んでもよく、それによって本発明の他の実施形態を提供する。

そのために、上述の元素を酸化物、酸、または塩の形態で添加することができる。

上述の全ての元素は、本発明の有機抽出物中にすでに存在してもよい、あるいは配合ステップの一部で添加してもよい。

本発明の肥料は、その効力のおかげで、低量での使用が可能で植物に近接していてもよく、中毒現象はみられない。

次の実施例は本発明の目的を例示するためにのみ提供するものであり、保護の適用範囲を制限するものではなく、同封した請求項によって規定する。

以下の原材料、すなわち
１）１１６．６６ ｗ／ｗの濃度の乾燥物質の６０％である適切な尿素‐ホルムアルデヒド樹脂、
２）血粉（１０ ｗ／ｗの濃度）、
３）４４．４４ ｗ／ｗの濃度の乾燥物質の４５％であるタンニンおよび非タンニン有機抽出物をミキサー中に供給する。

この混合物を熱気流により噴霧器中で乾燥させる。

得られた乾燥生成物は０．５ ｍｍの微粒剤の形態であり、乾燥物質に基づき窒素３０％、このうち有機窒素１％、および有機炭素１３％の組成を有する。

以下の原材料、すなわち
１）１４５．４５ ｗ／ｗの濃度の乾燥物質の５５％である適切な尿素‐ホルムアルデヒド樹脂、
２）血粉（８ ｗ／ｗの濃度）、
３）タンニンおよび非タンニン有機抽出物２６．６６ ｗ／ｗの濃度の乾燥物質の４５％であるタンニンおよび非タンニン有機抽出物をミキサー中に供給する。

上述の混合物を並流する熱気流により噴霧器で乾燥させる。

得られた乾燥生成物は０．５ ｍｍのサイズの微粒剤の形態であり、乾燥物質に基づき窒素３３％（このうち有機窒素１％）および有機炭素８％の組成を有する。

以下の原材料、すなわち
１）１２７．２７ ｗ／ｗの濃度で乾燥物質の５５％である適切な尿素‐ホルムアルデヒド樹脂、
２）血粉（８ ｗ／ｗの濃度）、
３）２６．６６ ｗ／ｗの濃度で乾燥物質の４５％であるタンニンおよび非タンニン有機抽出物、
４）リン塩（第一リン酸アンモニウム）（１０ ｗ／ｗの濃度）をミキサー中で混合する。

この混合物を熱気流により噴霧器中で乾燥させる。

得られた乾燥生成物は０．５ ｍｍのサイズの微粒剤の形態であり、乾燥物質に基づき窒素３０％（このうち有機窒素１％）、アンモニアク１％、有機炭素８％、およびＰ_２Ｏ_２６％（無水リン酸）の組成を有する。

Claims (17)

1. 水存在下で、天然有機窒素供給源と、合成窒素供給源と、タンニンおよび非タンニン有機抽出物の初回混合ステップと、続いてこのようにして得られた混合物の乾燥ステップとを含むことを特徴とする、有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素肥料を調製する、方法。
2. 天然有機窒素が、血粉、肉粉、および他の動物由来原料（例えば全量中の羽毛粉、角および爪の残留物、骨粉、カゼイン、蛋白質性加水分解物、またはこれらの混合物等）由来でもよいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 天然有機窒素の供給源が、乾燥物の０．１重量％〜５０重量％、好ましくは３〜２０重量％と様々でよいことを特徴とする、請求項１および請求項２に記載の方法。
4. 合成窒素が、全量中の尿素とその付加物、尿素とアルデヒドとの縮合物、アンモニア塩、またはこれらの混合物由来でもよいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 尿素とアルデヒドの縮合物、そしてこの縮合物が尿素‐ホルムアルデヒド、クロトニルデンジウレア、またはイソブチルデンジウレアであることを特徴とする、請求項１〜４に記載の方法。
6. 合成窒素供給源が乾燥物の１〜９０重量％、好ましくは５０〜８５重量％と様々でよいことを特徴とする、請求項１および請求項４に記載の方法。
7. タンニンおよび非タンニン有機抽出物供給源が乾燥物の１重量％〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％と様々でよいことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
8. 乾燥が、ノズルまたはタービン付き噴霧乾燥システム（噴霧器）によって達成され得ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つ以上に記載の方法。
9. 乾燥が、造粒回転ドラムで達成され得ることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つ以上に記載の方法。
10. 圧縮および／またはペレット化ステップを含む、請求項１〜９のいずれか一つ以上に記載の方法。
11. 全量中に単独または混合物として存在する、リン、カリウム、硫黄、マグネシウム、カルシウム、ホウ素、コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、セレン、および亜鉛から選択される１種類以上の元素の導入ステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つ以上に記載の方法。
12. Ｐ_２０_５として表されるリンが、０．１〜４０％、好ましくは３〜１５％の濃度で含まれることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つ以上に記載の方法。
13. Ｋ_２Ｏとして表されるカリウムが、０．１〜２０％、好ましくは１〜１０％の濃度で含まれることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つ以上に記載の方法。
14. 肥料が、直径０．１〜４．００ ｍｍ、好ましくは直径０．４〜１．２ ｍｍを含む粒度分布を有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つ以上に記載の方法。
15. 全量中に、血粉、タンニンおよび非タンニン有機抽出物、ならびにメチレン‐尿素由来の合成窒素をベースとし、これに窒素（様々な形態で）、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、ホウ素、鉄、銅、マンガン、亜鉛、モリブデン、コバルト、およびセレンを添加してもよい、有効性が高く汚染度の低い粒状の緩効性有機ミネラル窒素配合剤の、調製方法。
16. 土壌および培養物に直接施肥される、請求項１〜１５のいずれか一つ以上に記載の肥料の調製方法。
17. 上述の１つ以上の特徴を含む、請求項１〜１６のいずれか一つ以上に記載の方法。