JP7358518B2

JP7358518B2 - 植物栄養塩類を含有するミクロフィブリル化セルロースの濃縮水性組成物

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Publication number: JP7358518B2
Application number: JP2021575252A
Authority: JP
Inventors: カルロスカサリンスクニャドアグスティン
Original assignee: Total Grow LLC
Current assignee: Total Grow LLC
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2040-05-21
Also published as: AU2020296350A1; CN114364647A; UY38709A; JP2022536947A; EP3983361A4; IL289049B1; IL289049A; EP3983361A1; WO2020254891A1; BR112021025680A2; CL2021003369A1; CR20210660A; MX2021016045A; US20200392051A1; CA3143429A1; US11325872B2; ZA202203993B

Description

本出願は、２０１９年６月１７日に出願された米国特許出願第１６／４４２，５６１号の優先権の利益を主張するものであり、その内容を参照することにより、その全体が本明細書に組み込まれるものとする。

本発明は、植物用の養液組成物に関するものである。より具体的には、本発明は、植物の成長に有用な養分を含有する、ミクロフィブリル化セルロースの水性組成物に関するものである。

水耕栽培および養液栽培では、「ストック溶液」と呼ばれる濃縮された養液が肥料として使用される。ストック溶液は、無機塩類を高濃度で配合したもので、植物のライフサイクルにわたって必要とされる全ての無機元素を植物に供給することを目的としている。

水耕栽培や養液栽培を必要とする集約的な作物では、肥料用の塩類を水に溶解することによって調製される養液において、全ての元素が植物に供給される。

全ての公知の天然元素のうち、様々な植物において発見された元素は６０種類にすぎず、植物の成長にとって一般的に必須とされる元素は１６種類にすぎない。ほとんどの植物はわずか１６種類の必須元素を必要とするのみであるが、種類によっては他の元素を必要とする場合もある。前記必須元素は２つのカテゴリー、つまり多量元素と微量元素とに分けられる。

多量元素には、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、硫黄（Ｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）が含まれる。

微量元素には、鉄（Ｆｅ）、塩素（Ｃｌ）、マンガン（Ｍｎ）、ホウ素（Ｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）が含まれる。

植物は、成長のために、たとえばカルシウムを必要とし、カルシウムは一般に硝酸カルシウムのような無機塩によって二価の陽イオンとして供給され、硝酸カルシウムはまた、硝酸塩として窒素も供給する。窒素は、硝酸塩を含む任意の塩により、またはアンモニウム肥料により供給することができる。

植物はまた、その成長プロセスに必要なアミノ酸の生成のために、硫黄を必要とする。硫黄は通常、無機硫酸塩によって供給され、これは植物によって容易に吸収される。無機塩、たとえば硫酸カリウムまたは硫酸マグネシウムは、硫黄を供給するために使用することができるものである。

リンは、リン酸塩やポリリン酸塩によって供給される。リン酸一カリウム、リン酸一アンモニウムおよびリン酸二アンモニウムは、最も一般的に使用される供給源である。カリウムの需要は、カリウム塩類によってまかなわれ、カリ、硝酸カリウム、リン酸一カリウム、塩化カリウム、および硫酸カリウムは、最も頻繁に使用される供給源である。

肥料の配合は、各作物の個別的な要求、その生育段階、および周囲の気候条件によって異なる。

作物が必要とする全ての元素を供給するためには、一般に「Ａ」および「Ｂ」と呼ばれ、必要な元素全てを高濃度で含有している２種類の異なった「ストック溶液」を準備する必要がある。これらの溶液は、相容性のない高濃度で含まれていることにより不溶性の塩が析出することを防ぐため、別々に調製する必要がある。最も重要なことは、ストックＡおよびストックＢを希釈することなく混合すると、ストックＡに含まれているカルシウムと、ストックＢに含まれている無機硫酸塩の形の硫黄とから、硫酸カルシウムが析出する。このような硫酸塩が析出すると、植物が前記元素を吸収して利用することができなくなる。カルシウムも硫黄も植物にとっては必須の元素であり、必ず養液に添加しなければならないということを明確にすることが重要である。カルシウムは成長のために利用され、硫黄はアミノ酸の生成に利用される。硫黄は通常、無機硫酸塩として供給される。というのも、この形態であると植物が吸収しやすいからである。

硫酸カルシウムは水に溶けにくいので（７７°Ｆ、および中性のｐＨで０．６７ｇ／リットル）、養液は、カルシウムと硫酸塩を別々に添加するために、ストックＡおよびストックＢとして調製される。硫酸カルシウムの析出を回避するために、カルシウムと硫酸塩とを低濃度で組み合わせた希釈液を調合することは、商業的に価値がないであろう。

ストックＡおよびストックＢの溶液に含まれている全ての元素の中でも、微量元素は可溶性で利用可能な形で維持することが最も複雑な部類である。その溶解性および植物による吸収のための利用可能性を補助するために、キレート剤は、水耕栽培、養液培養、および施肥において広く使用されている。キレート剤は、イオン、特に微量元素のイオンを「包み込む」ことができる有機構造体であり、溶液中でのイオンの安定性を高め、かつ他のイオンとの結合や析出を防止する。また、微量元素と共に結合形を形成し、植物による吸収能力が改善される。

キレート剤は特に鉄の供給にとって重要である。というのも、鉄は、養液中に存在する他のイオンと水酸化物や不溶性の塩を形成しやすい微量元素だからである。鉄は、光合成および細胞呼吸の際に電子を運ぶ役割を果たし、若干の酵素も活性化するため、クロロフィル合成にとって不可欠であることは言うまでもない。そのため、鉄を含まない養液の配合は考えられない。鉄の溶解性を確保し、かつ水酸化鉄の析出を回避するために、鉄はキレート剤の形で添加される場合が多い。好ましいキレート剤はＥＤＴＡである。

カルシウムのキレート化により硫酸イオンによるカルシウムの析出の問題を解決しようとする試みがあった。

また、カルシウムキレートは６～１４の範囲のｐＨでしか安定せず、その一方で、鉄キレートは酸性条件下でしか安定しない。そのため、両方のキレート剤を使用して、全ての栄養素を取り込むことができるｐＨの範囲は非常に限られている（６～７）。このことは、溶液の入手プロセスを複雑にし、かつより高いレベルの酸性度を意味するであろう塩類の濃度を制限することになる。

植物の生育にとって必要な全ての成分を含有する、濃縮された単一の製品であって、カルシウム、硫黄および鉄のような元素の利用可能性が保証されており、かつ植物の養分の利用可能性を確保するためにｐＨを厳しく制御する必要のないものが望まれる。このような濃縮された製品は、水耕栽培、養液栽培、および培地への直接的な施肥のために同じように使用することができるであろう。

驚くべきことに、本特許出願の発明者らは、ミクロフィブリル化されたセルロース（ＭＦＣ）が、１～１３のｐＨ範囲で塩類の析出を防止する（つまり必須元素の利用可能性を保証する）ことを発見した。

本発明の主な目的は、（カルシウムを供給する）ストックＡと、（硫酸塩を供給する）ストックＢとの中に含まれている全ての必須元素を、ミクロフィブリル化セルロース媒体中で単一の安定化した組成物に組み合わせる養液であって、カルシウムおよび硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの通常の溶解度に対応する濃度を超えるものである養液である。

より具体的には、本発明の目的は、植物栄養塩類を含有する、ミクロフィブリル化セルロースの濃縮水性懸濁液であって、前記濃縮水性懸濁液は、Ｄ－グルコース分子のミクロフィブリル化直鎖状ポリマー（セルロースマイクロファイバー）、カルシウムイオン、硫酸イオン、および窒素、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、塩素、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデンなどの他の植物栄養元素を含有し、前記カルシウムイオンおよび前記硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの溶解度に相当する濃度を超えるものであり、かつミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の割合は、懸濁液の１％～９９％ｗ／ｗの範囲内である。

本発明のもう１つの目的は、Ｄ－グルコース分子のミクロフィブリル化直鎖状ポリマー（セルロースマイクロファイバー）、カルシウムイオン、硫酸イオン、および窒素、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、塩素、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデンなどの他の植物栄養元素を混合してなる濃縮懸濁液を製造するためにミクロフィブリル化セルロースを使用することであり、前記カルシウムイオンおよび前記硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの溶解度に相当する濃度を超えるものであり、かつ前記ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の割合は、懸濁液の１％～９９％ｗ／ｗの範囲内である。

本発明の他の目的は、植物栄養塩類を含有する、ミクロフィブリル化セルロースの濃縮水性懸濁液を製造する方法であって、前記方法は、Ｄ－グルコース分子のミクロフィブリル化直鎖状ポリマー（セルロースマイクロファイバー）、カルシウムイオン、硫酸イオン、および窒素、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、塩素、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデンなどの他の植物栄養元素を混合するステップを有し、前記カルシウムイオンおよび前記硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの溶解度に相当する濃度を超えるものであり、かつミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の割合は、懸濁液の１％～９９％ｗ／ｗの範囲内である。

本発明の別の目的は、水耕栽培、養液栽培、または培地に直接施肥する技術を用いた植物栄養のための方法であって、前記方法は、塩類を含有するミクロフィブリル化セルロースの濃縮水性懸濁液を供給するステップを有し、前記濃縮水性懸濁液は、Ｄ－グルコース分子のミクロフィブリル化された直鎖状ポリマー（セルロースマイクロファイバー）、カルシウムイオン、硫酸イオン、および窒素、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、塩素、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデンなどの他の植物栄養元素を含有し、かつ前記カルシウムイオンおよび硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの溶解度に相当する濃度を超えるものであり、かつミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の割合は、懸濁液の１％～９９％ｗ／ｗの範囲内である。

本発明のもう１つの目的は、固形肥料を得るための、植物栄養塩類を含有するミクロフィブリル化セルロースの濃縮水性懸濁液の使用であり、前記濃縮水性懸濁液は、Ｄ－グルコース分子のミクロフィブリル化直鎖状ポリマー（セルロースマイクロファイバー）、カルシウムイオン、硫酸イオン、および窒素、リン、カリウム、マグネシウム、鉄、塩素、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデンなどの他の植物栄養元素を含有し、前記カルシウムイオンおよび前記硫酸イオンの濃度は、水中での硫酸カルシウムの溶解度に相当する濃度を超えるものであり、かつ前記ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の割合は、懸濁液の１％～９９％ｗ／ｗの範囲内である。

肥料の配合は、各作物の特定の要求、その生育段階、および周囲の気候条件によって異なる。

ストックＡを配合するために最も一般的に使用される塩類は以下のとおりである：
硝酸カルシウム、
硝酸カリウム（ストックＢにも存在するため、任意で）、
硝酸アンモニウム、
カリ、
塩化カリウム、
酸化カルシウム、
塩化カルシウム、
エチレンジアミン四酢酸鉄（ＥＤＴＡ鉄）、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）、
モリブデン酸アンモニウム、
エチレンジアミン四酢酸マンガン（ＥＤＴＡＭｎ）
塩化マンガン、
エチレンジアミン四酢酸亜鉛（ＥＤＴＡＺｎ）、
塩化亜鉛、
エチレンジアミン四酢酸マグネシウム（ＥＤＴＡＭｇ）、
酸化マグネシウム、
エチレンジアミン四酢酸銅（ＥＤＴＡＣｕ）、
エチレンジアミン四酢酸コバルト（ＥＤＴＡＣｏ）、
ホウ酸、
四ホウ酸ナトリウム。

ストックＢを配合するために最も一般的な塩類は以下のとおりである：
硫酸カリウム、
硫酸マグネシウム、
硫酸アンモニウム、
硫酸鉄、
硫酸銅、
硫酸マグネシウム、
硫酸亜鉛、
リン酸塩、
リン酸一カリウム、
リン酸二アンモニウム、
無水リン酸、
硝酸カリウム。

上記のとおり、ストックＡには通常、硝酸塩（カルシウム、カリウム、およびアンモニウム）およびＥＤＴＡでキレートされた微量元素が含まれている。しかし、ストックＡには硝酸塩（カルシウム、カリウム、およびアンモニウム）およびＥＤＴＡ鉄だけを配合し、ストックＢには硫酸塩の形で微量元素（マグネシウム、マンガン、銅、亜鉛など）を配合して、硫酸塩とカルシウムとが硫酸カルシウムとして析出しないようにすることも、もう１つの一般的な処方として考えられる。

驚くべきことに、本特許出願の出願人は、湿潤状態のセルロースのフィブリル化プロセスから得られるミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を使用する別の選択肢を発見した。

ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は、セルロースと水とで構成された物質であり、セルロース濃度は１５％未満である。これは、その質量に対して大量の水を貯蔵することができることによって特徴付けられ、ミクロフィブリル化セルロースの割合が非常に小さくても（２％程度）、「クリーム状」または「ゲル状」の懸濁液が得られる。そのｐＨは４～８、比重は１．２～１．６ｋｇ／Ｌの範囲で変化する。

セルロースミクロフィブリルは、植物繊維を機械的に分解し、特定の化学的・機械的処理（フィブリル化工程）を経て得られる非常に小さなセルロース繊維である。

セルロースはフィブリル化工程を経ると、当初の原料に比べてその表面積が大きくなるため、ミクロフィブリルの表面に存在する水酸基（ＯＨ）の量が大幅に増加する。これらの水酸基は本来、マイナスの電荷を持っているので、カルシウムイオンなどのプラスの電荷を持つイオンを捕捉することができる。このようにして、カルシウムイオンと硫酸イオンとの結合が防止され、これらが硫酸カルシウムとして析出することを完全に回避することができる。

湿分が低い懸濁液の場合、非常に有益な特性を持つ固形肥料を得ることができる。その１つは、植物の要求に応じて養分を放出できることである。固形肥料は、培地によって保持されている水に対して拡散プロセスにより養分を供給することに貢献するものであり、植物がこの養分を吸収するにつれて固形肥料が新たな養分を供給する。こうして固形肥料は植物の需要に応じて養分を放出する。その一方で、ＭＦＣの水酸基は、養分であるイオンとの相互作用のために周囲の水と競合するするため、雨の存在下ではＭＦＣによって養分が保留されることから、養分の溶出度は低減される。

本発明の好ましい水性懸濁液は、以下のものを含む：
（以下の記載および例における全てのパーセンテージは、％ｗ／ｗに対応する）
水６０％～９０％、
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）１％～４０％、
硝酸カルシウム１％～５５％、
ＥＤＴＡマグネシウム０．０１％～０．５％、
ＥＤＴＡマンガン０．０１％～０．７％、
ＥＤＴＡ亜鉛０．０１％～０．７％、
ＥＤＴＡ鉄０．０１％～０．９％、
ＥＤＴＡ銅０．０１％～０．１％、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．００１％～０．０１％、
ＥＤＴＡコバルト０．０００１％～０．００１％、
ホウ酸０．０１％～０．４％、
硝酸カリウム１％～１２％、
リン酸一カリウム０．５％～２５％、
硫酸マグネシウム０．５％～４２％、
硫酸カリウム０．１％～１１％。

本発明の最も好ましい水性懸濁液は、以下のものを含む：
水１８．６リットル（６８．２％）、
ミクロフィブリル化セルロース６，０００グラム（２２．０％）、
硝酸カルシウム１，０００グラム（３．７％）、
ＥＤＴＡマグネシウム１２グラム（０．０４４０％）、
ＥＤＴＡマンガン２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ亜鉛２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ鉄２５グラム（０．０９１６％）、
ＥＤＴＡ銅３グラム（０．０１１０％）、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．３グラム（０．００１１％）、
ＥＤＴＡコバルト０．０３グラム（０．０００１％）、
ホウ酸１０グラム（０．０３６６％）、
硝酸カリウム３００グラム（１．１０％）、
リン酸一カリウム４００グラム（１．４７％）、
硫酸マグネシウム７５０グラム（２．７５％）、
硫酸カリウム１５０グラム（０．５５％）。

以下の例は、植物にとって必要な全ての成分を含む可能性のある濃縮懸濁液の製造を示している。これらの配合は、必要量を特定したり、使用される成分を制限することを意図したものではない。それらの主な意図は、本発明による濃縮水性懸濁液の製造を示すことである。以下の例は、様々な作物における濃縮懸濁液の有効性を示すものも含んでいる。これらの例は、懸濁液を使用することができる作物を制限することを意図したものではない。濃縮懸濁液および固形肥料は、どのような作物のためにも調製することができるものである。

例１：
濃縮水性懸濁液の製造
１０リットルのストックＡを製造する例：
７７°Ｆおよび中性のｐＨで、水９．３リットルに以下の元素を混合した（水を９．３リットル添加する理由は、塩類の体積が約７００ｃｃの体積となることから、１０リットルのストックＡを得るためである）：
硝酸カルシウム１，０００グラム、
ＥＤＴＡマグネシウム１２グラム、
ＥＤＴＡマンガン２０グラム、
ＥＤＴＡ亜鉛２０グラム、
ＥＤＴＡ鉄２５グラム、
ＥＤＴＡ銅３グラム、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．３グラム、
ＥＤＴＡコバルト０．０３グラム、
ホウ酸１０グラム、
１０リットルのストックＡの質量は、１０，３９０グラムである。
１０リットルのストックＢを製造する例
７７°Ｆおよび中性のｐＨで、水９．３リットルに以下の元素を混合した（水を９．３リットル添加する理由は、塩類の体積が約７００ｃｃの体積となることから、１０リットルのストックＢを得るためである）：
硝酸カリウム３００グラム、
リン酸一カリウム４００グラム、
硫酸マグネシウム７５０グラム、
硫酸カリウム１５０グラム、
１０リットルのストックＢの質量は、１０，９００グラムである。

ミクロフィブリル化セルロース中のストックＡおよびストックＢの濃縮水性懸濁液２７．３キロを得るための例
２７．３キロを製造する理由は、この配合では、ストックＡ１０部（１０，３９０グラム）およびストックＢ１０部（１０，９００グラム）のそれぞれに対して、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）が６部という割合であるからであり、その結果、前記の量となる。

１０リットルのストックＡに６キロのミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を混合し、手動で５分間撹拌した。次いで、得られた溶液に１０リットルのストックＢを添加し、手動で５分間撹拌した。得られた溶液は、ストックＡおよびストックＢならびにミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の初期組成を有しており、ｐＨは３．４である。これは以下を意味する：
水１８．６リットル（６８．２％）、
ミクロフィブリル化セルロース６，０００グラム（２２．０％）、
硝酸カルシウム１，０００グラム（３．７％）、
ＥＤＴＡマグネシウム１２グラム（０．０４４０％）、
ＥＤＴＡマンガン２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ亜鉛２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ鉄２５グラム（０．０９１６％）、
ＥＤＴＡ銅３グラム（０．０１１０％）、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．３グラム（０．００１１％）、
ＥＤＴＡコバルト０．０３グラム（０．０００１％）、
ホウ酸１０グラム（０．０３６６％）、
硝酸カリウム３００グラム（１．１０％）、
リン酸一カリウム４００グラム（１．４７％）、
硫酸マグネシウム７５０グラム（２．７５％）、
硫酸カリウム１５０グラム（０．５５％）、
懸濁液の質量は２７，２９０ｇである。

析出物がある場合とない場合の混合物の例
例２
ストックＡとストックＢとを混合した
得られたストックＡ１００ｃｃおよび得られたストックＢ１００ｃｃを７７°Ｆで混合した。混合物を撹拌し、３分後に析出物の発生が観察された。

３０分後に前記混合物を再度撹拌し、その２分後にも依然として析出物が存在しており、このことから、析出物は再溶解しないことが確認された。

例３
ストックＡとＭＦＣとを混合し、次いでストックＢを添加した
得られたストックＡ１００ｃｃをミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）６０ｇに混合した。混合物を手動で撹拌し、次いで、得られたストックＢ１００ｃｃを直ちに添加した。３分後、析出物の発生は観察されなかった。このサンプルを２４時間後、４８時間後、さらに９０日後にも観察したが、その外観に何らの変化も見られなかった。

例４
ストックＢとＭＦＣとを混合し、次いでストックＡを添加した
この例では、水性懸濁液の製造におけるストックの順序を交換した。得られたストックＢ１００ｃｃをミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）６０ｇに混合した。混合物を手動で撹拌し、次いで、得られたストックＡ１００ｃｃを添加した。３分後、析出物の発生は見られなかった。このサンプルを２４時間後、４８時間後、さらに９０日後にも観察したが、その外観に何らの変化も見られなかった。例３および例４は、配合物へのＭＦＣの添加の柔軟性を示すものである。ただし当業者にとっては、初期ストック溶液を必要とすることなく、必須元素の塩をＭＦＣと直接混合することにより本発明による配合物を調製できることは明らかである。

例５
この例は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）を養液中で使用した場合に、毒性の徴候がないことを示すことを目的とする。同一の小型水耕栽培フローティングシステムを３つ準備し、２つのレタス試験体を栽培した。

水耕栽培フローティングシステムは、２０リットルのトレイにレタスの苗を２本ずつ敷き詰めたものである。トレイには、苗を支えるためにポリスチレン製の平らな棒が１本備えられており、それぞれのトレイには、根がトレイ内の水に到達するための穴が２つ存在していた。

水耕栽培システム番号１には、ストックＡおよびストックＢの養液が供給され、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）は添加しなかった。水耕栽培システム番号２には、２３％のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）濃度を有する、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）中のストックＡおよびストックＢの濃縮水溶液が供給された。水耕栽培システム番号３には、８０％のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）濃度を有する、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）中のストックＡおよびストックＢの濃縮水性懸濁液が供給された。

３つのシステムにおける溶液および／または水性懸濁液の添加量は、いずれも同一の電気伝導度を有し、それぞれに同じ塩類が供給されるように調整した（電気伝導度は、単位体積当たりの溶存固形物の量を示す指標である）。

目標とする電気伝導率は、レタスのライフサイクルにおける必要条件に応じて週ごとに変化し、第１週目は３５０ｐｐｍ、第２週目は７００ｐｐｍ、第３週目は１，０５０ｐｐｍ、第４週目は１，４００ｐｐｍであった。

４週目以降、全てのレタスは同じように成長し、それぞれ重さ２７０～２８０ｇになった。

こうして、試験の対象となっていた試験体の成長に著しい相違が見られなかったことから、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）により、植物が塩類を摂取し、かつ栄養を適切に吸収できることが結論付けられる。

例６
この例は、７７°Ｆおよび中性のｐＨにおいて、可能な限りの最高濃度で硝酸カルシウムの溶液と硫酸塩の溶液とを混合しても、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）が硫酸カルシウムの析出を防止することを示している。

２つのサンプルを試験した：
対照サンプルは、７７°Ｆおよび中性のｐＨにおいて、可能な限りの最高濃度の３種類の塩の希釈液を以下の順序で混合したものである：水１８０ｃｃ^＊、硝酸カルシウム溶液（水１リットルに１，２００ｇ）１００ｃｃ、硫酸カリウム溶液（水１リットルに１２０ｇ）１００ｃｃ、および硫酸マンガン溶液（水１リットルに７１０ｇ）１００ｃｃ。

これらの溶液を機械的に混合した後、１９２グラムの硫酸カルシウムの析出物が観察された。
^＊試料の体積が同一になるように、水１８０ｃｃを添加した（１つ目の試料には水、および２つ目の試料はミクロフィブリル化セルロース）。

もう１つのサンプルでは、７７°Ｆおよび中性のｐＨにおいて、可能な限りの最高濃度で３種類の塩の希釈液を以下の順序でミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）に混合した：硝酸カルシウム溶液１００ｃｃ（水１リットルに１，２００ｇ）をミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）６０ｇに、硫酸カリウム溶液（１リットルに１２０ｇ）１００ｃｃをミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）６０ｇに、そして最後に硫酸マンガン溶液（１リットルに７１０ｇ）１００ｃｃをミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）６０ｇに混合した。これら３つの懸濁液を全て混合した。

４８時間後にも析出物の兆候は見られなかった。

例７
この例は、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）により、同一の体積の水溶液中に含まれている塩類の量よりもはるかに高い割合で固体を含有する、均一に分散した塩類の懸濁液を調製できることを示している。

２つのサンプル試験を行った。

７７°Ｆおよび中性のｐＨにおける水中での溶解度（１１１ｇ／Ｌ）の２倍を超える量で硫酸カリウムを添加した対照サンプル。より具体的には、硫酸カリウム２８．８ｇを７７°Ｆの水１３０ｃｃに混合した。これを手動で撹拌し、その直後に硫酸カリウムの析出物が確認された。

サンプル番号２は、前記対照サンプル中に含まれていた硫酸カリウムと同量（つまり２８．８ｇ）を、２３％のミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）（１００ｃｃの水に３０ｇのミクロフィブリル化セルロース）を含む同一の体積（１３０ｃｃ）の懸濁液に添加したものである。これを手動で撹拌し、５分後に硫酸カリウムのデカンテーションは観察されなかった。このサンプルを２４時間後、４８時間後、さらに９０日後にも観察したが、その外観において観察可能な変化はなかった。

例８
固体コンシステンシー肥料の製造
例１に記載したとおりに製造した水性懸濁液を出発点とする。

例１に記載したとおりに、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）中のストックＡおよびストックＢの濃縮水性懸濁液を１，０００ｇ秤量した。この懸濁液を１０ｃｍ^３の顆粒の形の型に流し込み、それぞれが１２ｇの懸濁液を含有しており、これらを脱水オーブン中に１６１．６°Ｆで２４時間保持した。このプロセスの最終結果は、固体コンシステンシーを有する製品であった。それぞれの型で３グラムのタブレットが得られ、これは８グラムの水分が失われたことを示唆している。ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）がその湿分の５０％を失ったものと仮定し、かつその繊維比率が１５％であることを考慮すると、結果として各タブレットの組成は以下のとおりである：
水１０．００％、
ミクロフィブリル化セルロース５０．５６％、
硝酸カルシウム１４．６５％、
ＥＤＴＡマグネシウム０．１７６％、
ＥＤＴＡマンガン０．２９３％、
ＥＤＴＡ亜鉛０．２９３％、
ＥＤＴＡ鉄０．３６６％、
ＥＤＴＡ銅０．０４４％、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．０４４％、
ＥＤＴＡコバルト０．００４４％、
ホウ酸０．１４７％、
硝酸カリウム４．３９％、
リン酸一カリウム５．８６％、
硫酸マグネシウム１０．９９％、
硫酸カリウム２．１９％。

例９
濃縮水性懸濁液を固形状で使用したトマト試験体の栄養補給
例８に記載したとおりに得られた固形状の濃縮水性懸濁液のみを養分として使用し、トマト試験体を栽培した。

まず、排水を促進するために１１リットルのポットにレカ（ｌｅｃａ）の薄い層を配置し、次いで不活性で養分を含んでいない培地（ピート）を満たした。次いで、例８に記載したとおりに得られたタブレット１２個を鉢全体に均等に配置した。鉢の要求に応じて水を与えたが、サイクル全体において添加した投入物は水のみであった。１０５日のサイクルで、この植物は４３個のトマトを実らせ、その総質量は４．９キロであった。植物は正常な大きさで、適切な成長速度を示し、特に茎の上部には健康な葉が存在していた。

この実験は、養分がサイクルを通じて植物の要求に応じて効果的に放出されたことを示唆している。

本明細書に記載されている実施例によれば、本発明は、先行技術に比べて以下の利点がある：
ＭＦＣを含有する水性懸濁液によれば、通常であれば析出を生じるような濃度の塩類の組み合わせが可能になる；
たった１つの懸濁液中で、作物のそれぞれの種類にとって完全にバランスの取れた、完全な配合を調整することができ、例９に示されているように、作物の全ライフサイクルにおいて養分が不足することがなくなることから、より高い収率が達成される；
固形バージョンでは、植物の要求に応じて養分が放出され、かつ溶出が減少する；
もはやストックＡおよびストックＢのような複数の溶液を扱う必要がないため、肥料の使用が簡素化される；
同一の体積でより多量の塩類を輸送できるため、輸送コストが削減され、かつ二酸化炭素排出量が削減される；
完全な配合物を提供するために必要な包装材が少なくて済む結果、包装材が削減される；
製品の保存期間：懸濁液の安定性により、製品の保存期間が長くなる；
保管コストの削減と便利な在庫管理；
植物による養分の利用性を確保するためにｐＨを制御する必要がない；
同じ懸濁液をあらゆる適用形態の農業、つまり水耕栽培、養液栽培、および培地の直接的な施肥に使用することができる。

さらに、本出願のあらゆる優先権書類は、参照によりその全体が本出願に組み込まれるものとする。

Claims

植物に養分を与えるための濃縮水性懸濁液において、
（全ての％の記載は％ｗ／ｗに対応する）
水６０％～９０％、
ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）１％～４０％、
硝酸カルシウム１％～５５％、
ＥＤＴＡマグネシウム０．０１％～０．５％、
ＥＤＴＡマンガン０．０１％～０．７％、
ＥＤＴＡ亜鉛０．０１％～０．７％、
ＥＤＴＡ鉄０．０１％～０．９％、
ＥＤＴＡ銅０．０１％～０．１％、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．００１％～０．０１％、
ＥＤＴＡコバルト０．０００１％～０．００１％、
ホウ酸０．０１％～０．４％、
硝酸カリウム１％～１２％、
リン酸一カリウム０．５％～２５％、
硫酸マグネシウム０．５％～４２％、
硫酸カリウム０．１％～１１％
を含有し、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）が、１～１３のｐＨ範囲で塩類の析出を防止することにより、植物の成長のために塩類が利用可能になることを特徴とする濃縮水性懸濁液。
水１８．６リットル（６８．２％）、
ミクロフィブリル化セルロース６，０００グラム（２２．０％）、
硝酸カルシウム１，０００グラム（３．７％）、
ＥＤＴＡマグネシウム１２グラム（０．０４４０％）、
ＥＤＴＡマンガン２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ亜鉛２０グラム（０．０７３３％）、
ＥＤＴＡ鉄２５グラム（０．０９１６％ｗ）、
ＥＤＴＡ銅３グラム（０．０１１０％）、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．３グラム（０．００１１％）、
ＥＤＴＡコバルト０．０３グラム（０．０００１％）、
ホウ酸１０グラム（０．０３６６％）、
硝酸カリウム３００グラム（１．１０％）、
リン酸一カリウム４００グラム（１．４７％）、
硫酸マグネシウム７５０グラム（２．７５％）、
硫酸カリウム１５０グラム（０．５５％）
を含有することを特徴とする、請求項１に記載の植物に養分を与えるための濃縮水性懸濁液。
前記濃縮水性懸濁液が、水耕栽培、養液栽培、または培地への直接的な施肥に使用されるものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の植物に養分を与えるための濃縮水性懸濁液。
固形肥料を製造するための方法において、請求項１から３までのいずれか１項に記載の濃縮水性懸濁液を脱水して固体コンシステンシーを有する製品を得るステップを有することを特徴とする前記方法。
固形肥料を製造するための方法において、請求項１から３までのいずれか１項に記載の濃縮水性懸濁液を型に流し込んで、熱処理により脱水して、固体コンシステンシーを有する成形体を得るステップを有することを特徴とする前記方法。
脱水ステップを７２℃で約２４時間にわたって実施することを特徴とする、請求項４または５に記載の固形肥料を製造するための方法。
前記成形体がタブレットであることを特徴とする、請求項５に記載の固形肥料を製造するための方法。
請求項４から７までのいずれか１項に記載の方法により得られた固形肥料において、前記固形肥料が、請求項１から３までのいずれか１項に記載の濃縮水性懸濁液であって脱水されたものを含有することを特徴とする前記固形肥料。
タブレットの形であることを特徴とする、請求項８に記載の固形肥料。
各タブレットが
水１０．００％、
ミクロフィブリル化セルロース５０．５６％、
硝酸カルシウム１４．６５％、
ＥＤＴＡマグネシウム０．１７６％、
ＥＤＴＡマンガン０．２９３％、
ＥＤＴＡ亜鉛０．２９３％、
ＥＤＴＡ鉄０．３６６％、
ＥＤＴＡ銅０．０４４％、
モリブデン酸ナトリウム（二水和物）０．０４４％、
ＥＤＴＡコバルト０．００４４％、
ホウ酸０．１４７％、
硝酸カリウム４．３９％、
リン酸一カリウム５．８６％、
硫酸マグネシウム１０．９９％、
硫酸カリウム２．１９％
を含有することを特徴とする、請求項９に記載の固形肥料。