KR20210081067A - 담배가루와 잎줄거리를 이용한 비료 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 담배잎으로부터 담배를 만들 때 부산물로 나오는 담배가루와 잎줄거리 를 이용한 비료 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세히 설명하면 담배가루와 잎줄거리를 탄화시키면서 질산과 인산을 혼입하므로서 담배가루와 잎줄거리중에 함유된 무기물이 질산염과 인산염으로 되어 효율적인 식물 영양분으로 이용될 수 있게 한 비료 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 비료제조 방법은 담배가루나 잎줄거리를 연소시키되 무게 감소율 40-60% 정도로 연소되어 담배가루와 잎줄거리가 탄화된 상태에 이르렀을 때 질산용액이나 또는 소량의 인산이 함유된 질산용액을 분무 또는 살포하고 교반하여 탄수화물과 질산용액이 균일하게 혼합되도록 한다.
본 발명의 방법을 경제적으로 실시하기 위하여는 연속 반응방법을 이용하되 연소열을 이용하여 기히제조된 탄수물과 질산의 혼합물을 건조시키면 별도의 건조장치를 이용하지 않고도 건조시킬 수 있다.
그리고 인산의 첨가는 연소 중단시는 질산용액만을 사용하고 생성된 탄화물에 인산용액을 첨가하여 배합할 수도 있고 연소 중단시 질산과 인산의 혼합액을 사용하므로서 인산이 첨가되게 할 수 있다.

Description

담배가루와 잎줄거리를 이용한 비료 제조방법{Fertilizer manufacturing method using tobacco powder and leaf plot}

본 발명은 담배잎으로부터 담배를 만들 때 부산물로 나오는 담배가루와 잎줄거리 를 이용한 비료 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세히 설명하면 담배가루와 잎줄거리를 탄화시키면서 질산과 인산을 혼입하므로서 담배가루와 잎줄거리중에 함유된 무기물이 질산염과 인산염으로 되어 효율적인 식물 영양분으로 이용될 수 있게 한 비료 제조방법에 관한 것이다.

담배잎은 무기성분으로서 칼륨, 석회, 마그네슘 등이 다량 함유되어 있어서 식물 영양소로 이용될 수 있을뿐 아니라 탄수화물 함량과 쉽게 분해되는 환원당 함량이 많은 반면 셀룰로우스나 리그닌 함량이 낮아서 퇴비로 이용하기에 적당한 식물이므로 퇴비를 만들면 유효한 비료로서 이용될 수 있는 물질이다. 그러나 식물의 영양성분이 많이 함유되고 있으면서도 그 생산처가 담배 공장이라는 특수한 장소일뿐 아니라 생산량이 한정되어 있으므로 통상의 퇴비와 같이 사용하는 경우 그 경제성에 문제가 있어서 통상의 경작지용 비료로서는 이용되지 못하고 있다.

담배제조 부산물의 특성을 고려하고 부산물 즉 폐기물로서의 용도를 다각적으로 연구한 결과 통상의 경작지용 비료로서는 그 경제성이 희박하지만 통상의 퇴비보다 높은 식물 영양소에 의하여 비닐하우스용 비료나 육묘용 비료로 사용하는 경우에는 경제적인 면에서 소기의 목적을 달성할 수 있음을 알게 되었다.

특히 최근에는 엽채류나 과채류의 조기재배를 위하여 비닐하우스를 이용한 육모 재배가 일반화되면서 단위 면적당 생산량의 증대는 이루어지고 있으나 생육을 촉진하기 위한 육모용 비료의 시비에 많은 문제점이 나타나고 있다. 즉 비닐하우스 재배는 인공적인 주위환경 조건을 설정하여 그러한 조건하에서 육묘를 생육시키므로 화학비료의 시비시에는 시비량을 정확히 조절하지 않으면 생육분량 현상이 나타나거나 고사의 위험까지 나오게 되고, 식물 중에서도 식자화과 식물, 가지과 식물, 백화과 식물, 박과 식물 등은 통상 식물영양소의 3대요소인 질소원이 암모니아태 질소보다 질산태 질소의 선택흡수에 의하여 왕성한 생육상태를 보이는 데도 질산염 질소의 구입이 곤란하여 암모니아태 질소비료를 사용하므로 암모니아태 질소를 질산태 질소로 질산화시키는 질산화군의 활성이 낮은 주위 온도인 15℃ 미만으로 비닐하우스 온도가 내려가면 생육상태가 왕성하지 못하고 암모니아독증 및 염농도 장애가 일어날 위험성 마저 나타나게 된다.

이러한 화학비료 시비상의 문제점을 해결하기 위하여 퇴비를 이용하는 방법도 고려될 수 있으나 퇴비로 이용되는 식물 특히 담배잎의 경우 원료담배 잎이 바이러스나 잎고병 등의 식물병균에 감염된 경우에는 퇴비로 숙성하는 과정에서 식물병균이 살균되지 아니하므로 시비한 작물 특히 어린 묘에 쉽게 감염될 우려가 있을뿐 아니라 담배잎에 함유된 니코틴도 분해되지 아니하므로 육묘의 생육에 영향을 미치는 문정가 나타나게 되어 사실상 담배 부산물로 퇴비를 만들어 시비하는 것은 경제성 외에도 식물병균의 감염이라는 점에서 비닐하우스나 육묘용 비료로서는 바람직하지 못한 것이다.

본 발명은 일반 경작지에 사용하는 경우의 경제성과 비닐하우스 내의 육묘용 비료로 사용하는 경우의 식물에 대한 병균감염 등의 이유로 사실상 퇴비 등으로 사용하지 못하여 폐기처분되고 있는 담배부산물을 식물병균이 살균된 퇴비와 다른 형태의 비료로 만들 수 있다면 폐기되는 담배부산물을 효율적으로 이용할 수 있을 뿐만 아니라 담배잎에 함유된 식물영향소인 무기성분 특히 칼륨 성분을 최대로 활용할 수 있을 것이라는 착상하에 연구한 결과 담배부산물을 연소시키되 완전히 연소되기 전의 탄화상태에서 질산과 인산을 첨가 혼입시켜 연소를 중단시키므로서 담배잎 중의 식물 병균이 살균됨은 물론이고 담배잎 중에 다량함유된 무기성분, 특히 칼륨이 질산염과 인산염으로 되어 비닐하우스 재배식물용 및 육묘용으로 적합한 비료를 얻을 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명의 목적은 담배부산물인 담배가루와 잎줄거리를 이용하여 비닐하우스용 작물 및 육묘용에 사용할 수 있으면서 식물의 영양소인 무기성분과 질산태 질소가 함유된 비료를 제공하는 것이다.

본 발명의 비료는 산업폐기물로서 폐기처분되는 담배부산물인 담배가루와 잎줄거리를 불완전 연소시켜 탄화상태로 만들거나 연소중단시 질산과 인산을 혼입하여서 제조한다.

담배잎은 다른 식물보다 많은 무기양이온을 함유하고 있다. 즉 잎담배의 성분에는 칼륨 1.5-4/0%, 석회 1.0-2.-% 마그네슘 -.5-1.0 정도의 무기성분을 포함하고 있는바, 이러한 무기성분들은 연소시의 탄화정도에 의하여 그 함유율이 달라질 뿐 아니라 무기성분에 의한 pH도 달라지게 되는 것이다.

다음의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 탄화에 의한 무게 감소율이 커질수록 침출액의 pH는 알카리성으로 변하여 무게 삼소율이 65%인 경우 pH 12까지 되지만 그 이상 태우면 알카리성이 낮아짐을 알수 있다. 이러한 무기 양이온은 대부분이 식물영양소로 이용되는 칼륨 이온으로서 무게 감소율이 증가에 따라 그 함유율이 증가하지만 반면 석회와 마그네슘은 무게 감소율의 증가에 따라 그 함유율이 감소됨을 알 수 있는바 이러한 사실은 탄화시 나오는 고열에 의하여 석회와 마그네슘이 담배잎 중의 규산과 반응하여 물불용성 규산염으로 되므로서 탄화물에 침출하여 성분함량 분석시험할 때 침출액에 용출되지 아니하는 때문으로 생각된다.

담배가루의 탄화정도에 따른 무기성분 함량

탄화에 의한 무게 감소율	물질출용액				전질소 %
	pH(100:1)	칼륨 %	석회 %	마그네슘 %
34	9.2	6.3	2.3	1.0	2.9
42	10.4	6.4	2.0	0.7	2.9
52	11.1	7.4	0.9	0.3	2.5
56	11.2	7.5	0.3	0.1	2.2
60	11.4	7.5	0.2	0.1	2.0
65	12.0	7.9	0.2	0.1	1.3
71	10.7	10.6	0.2	0.02	0.6

상기 표 1에서 탄화물 중의 성분함량은 담배경작지역, 잎채취시기 및 시비상태에 따라서 약간 달라질 수 있다. 또한 표 1에 의하면 담배잎을 탄화시키면 담배잎에 질소함량도 무게 감소율 65% 이상인 경우 현저하게 저하되고 있음을 알 수 있는바, 담배잎 조직에 남아있는 유기태질소는 지효성 영양소로 이용되므로 유기태 질소가 잔류하도록 하기 위하여서도 그 탄화정도를 조절할 필요가 있다.전술한 담배잎의 성분분석 및 탄화정도에 따른 각종 성분함량의 변화를 토대로 하여 가장 적절한 탄화정도를 검토하여 보면 탄화정도가 무게 감소율로 측정하였을 때 40-65% 범위내에 있을 때가 pH, 칼륨 함유율 및 재회의 입도 등에 의하여 가장 적절한 범위임을 알 수 있다.전술한 담배잎의 탄화물에 질산과 인산을 첨가 혼입하는 방법으로는 담배잎이 무게 감소율 40-65%정도로 되게 탄화된 다음 질산용액으로 연소를 중단시키거나 질산과 인산의 혼합액으로 연소를 중단시키는 방법을 이용한다.

연소를 중단시키기 위하여 사용하는 질산의 양은 탄화물 중에 함유된 무기성분이 완전히 중화될 정도의 양으로 사용하는바, 탄화물과 질산의 양은 1N질산을 기준으로 하여 부피비율로 2 : 1 내지 5 : 1의 비율이 되게하는 것이 가장 바람직하다.

이때 질산의 일부는 인산으로 대치하여 혼합액 상태로 사용하는 것이 식물 영양소인 인성분을 보충하는 의미에서 더 바람직하다.

탄화물 제조시 1N의 질산용액으로 처리하였을 때의 탄화정도에 따른 탄화물 침출액의 pH, 전질소, 질산 질소, 칼륨, 석회 및 마그네슘 함유율은 표 2에 기재한다.

탄화정도별 담배가루숯의 질산액(1N) 중화물(반응비율, 탄화물 : 질산액 25 : 1 V/V)의 성분 함량

탄화에 의한 무게 감소율	pH(물 100:1)	전질소 %	수용성 무기성분 %
			질산태질소	칼륨	석회	마그네슘
42	6.2	4.2	2.33	7.0	2.5	0.85
52	7.6	3.7	2.27	7.4	2.0	0.83
56	7.7	3.3	2.24	8.1	1.4	0.83
60	7.8	3.9	2.13	8.5	1.4	0.43

상기 표 2에서도 알 수 있는 바와 같이 1N질산용액으로 처리하였을 경우 무게 감소율 42%에서 pH 6.2, 전질소 4.2%, 질산태질소 2.33%, 칼륨 7% 정도이지만 무게 감소율 60에서는 pH 7.8, 전질소 3.9%, 질산태질소 2.13%, 칼륨 8.5%로서 질소 함유율이 약간 감소되는 반면 칼륨 함유율은 증가되고 있음을 알 수 있다.특히 질소 함유율을 보면 전질소 중의 약 60%는 질산태 질소이고 40%는 유기태 질소임을 알 수 있어서 속효성과 완효성이 이상적으로 이루어졌음을 알 수 있다.

이와 같이 탄화물에 질산을 혼입하면 담배잎 자체에 함유된 유기태 질소에 질산태 질소가 첨가되어 질소성분의 공급이 적당하게 이루어질뿐 아니라 칼륨과 반응하여 칼륨염 형태로 되므로 효율적인 질소 및 칼륨 비료로서의 효능을 나타내게 되는 것이다.

본 발명에 의한 비료제조 방법을 구체적으로 설명하면 담배가루나 잎줄거리를 연소시키되 무게 감소율 40-60% 정도로 연소되어 담배가루와 잎줄거리가 탄화된 상태에 이르렀을 때 질산용액이나 또는 소량의 인산이 함유된 질산용액을 분무 또는 살포하고 교반하여 탄수화물과 질산용액이 균일하게 혼합되도록 한다.

본 발명의 방법을 경제적으로 실시하기 위하여는 연속 반응방법을 이용하되 연소열을 이용하여 기히제조된 탄수물과 질산의 혼합물을 건조시키면 별도의 건조장치를 이용하지 않고도 건조시킬 수 있다.

그리고 인산의 첨가는 연소 중단시는 질산용액만을 사용하고 생성된 탄화물에 인산용액을 첨가하여 배합할 수도 있고 연소 중단시 질산과 인산의 혼합액을 사용하므로서 인산이 첨가되게 할 수 있다.

[실시예 1]

담배가루를 무게 삼소율이 50%되게 탄화시키고 탄화물에 1N 질산용액을 부피비율로 4 : 1이 되게 균일하게 혼합하여 불을 끄고 열이 완전히 식을 때까지 방치한 후 건조한다. 중화담배가루 탄화물로된 비료에 함유된 식물 영양소의 함량은 표 3과 같다.

화학성분 함량

	pH (물 100:1)	전질소 %	수용성 성분 %
			질산태질소	칼륨	석회	마그네슘
중화 담배가루숯	6.8	4.54	2.34	7.28	1.82	0.69
무처리 담배가루숯	11.3	2.52	0.03	6.07	0.08	0.02

[실시예 2]

실시예 1의 방법을 이용하되 탄화물 부피의 20%에 해당하는 3N질산용액과 1N인산용액으로 함께 균일하게 혼합하여 반응시키고 실시예 1과 같이 건조한다. 제조된 비료의 화학적인 성분은 표 4와 같다.

화학성분 함량

pH (물 100:1)	전질소 %	칼륨 %	인산 %	수용성 질산태질소 %
7.2	4.12	6.62	2.12	2.03

시험예

왕겨숯과 2m/m 체로된 다른 미경지심토(未耕地深土)의 비율이 부피로 3 : 2되게 혼합한 상토 110ℓ에 담배가루 중화숯 1㎏(약3.5ℓ)을 넣고 균일하게 혼합하여 가로×세로×깊이가 4㎝인 비닐폿트가 36개 달린 육묘폿트판 57개(3.3㎡)에 담고, 대조구로써 왕겨숯과 미경지심토를 위와 같은 비율로 110ℓ에 복합비료(질소 10%-인산 10%-칼륨 20%) 가루 150g을 넣어 역시 균일하게 섞어서 이의 36혈(穴) 육묘폿트판 57게에 담아서 충진한 후 잎이 3-4매 정도되게 자란 담배묘를 이식하고 충분히 물

을 주어 밤-아침·저녁-낮 온도가 14°-18°-22℃되게 조절되는 인공기상실에서 5월 21일부터 6월 4일까지 15일간 키운묘의 생육상태는 표 5와 같다. 대조구는 요소비료 13g/13.3㎡을 물에 타서 균일하게 3일 간격으로 4회 시비했다.

육묘한 담배묘의 생육 상태

처리 내용	시비된 질소량(g/3.3m2)			키 cm	가장 큰 입 cm		생체무게 g/10주
	거비	추비	계		길이	폭
중화 담배가루숯 시비구	41	0	41	11.4	8.6	5.3	25.7
복합비료(10-10-20) 시비구	15	6(4)	39	8.2	6.3	3.9	15.3

복합비료 시비구는 담배에 가장 알맞은 육묘법으로 일반 농가에 널리 기술 지도되고 있는 방법으로써 본 발명에 의한 비료의 시비는 전량 밑거름으로 시비되었는데도 농도장해에 의한 생육부진현상이 보이지 않으며 덧거름을 주지 않고도 건전하고 왕성하게 생육하므로 속효성과 지효성이 복합된 매우 이상적인 비료로 판단되었다.

Claims (11)

1. 담배가루나 잎줄거리를 불완전 연소시켜 제조한 탄화물에 질산용액과 인산용액을 혼입하여 알카리성분을 중화시켜서 된 담배가루와 잎줄거리를 이용한 비료.
2. 청구범위 1항에서 탄화물이 담배가루나 잎줄거리를 무게 감소율 40-65%로 되게 탄화시킨 것임을 특징으로 하는 비료.
3. 청구범위 1항에서, 탄화물이 1.3-3.0%의 전질소와 6.0-8.0%의 수용성 칼륨을 함유하고 있음을 특징으로 하는 비료.
4. 청구범위 1항에서, 중화도가 pH 6.0-7.5임을 특징으로 하는 비료.
5. 청구범위 1항에서, 알카리성분 중화에 사용된 질산과 인산의 혼합액이 탄화물에 대하여 부피로 10-30% 혼입되었음을 특징으로 하는 비료.
6. 청구범위 5항에서, 혼합액 중의 인산 함량이 10 : 90 내지 90 : 10의 비율로 사용됨을 특징으로 하는 비료.
7. 담배가루나 잎줄거리를 불완전연소 탄화 상태에서 질산과 인산의 혼합액으로 연소를 중단시킴을 특징으로 하는 담배가루와 잎줄거리를 이용한 비료 제조방법.
8. 청구범위 7항에서, 탄화 상태가 무게 감소율 40-65%로 탄화된 상태임을 특징으로 하는 방법.
9. 청구범위 7항에서, 혼합액의 혼입양이 탄화물 중의 알카리 성분을 pH 6.0 - 7.7로 중화시킬 수 있는 양을 사용함을 특징으로 하는 방법.
10. 청구범위 9항에서 혼합액의 혼입량이 탄화물에 대하여 부피로 10% 내지 30%임을 특징으로 하는 방법.
11. 청구범위 7항에서, 혼합액 중의 질산과 인산의 비율이 10 : 90 내지 90 : 10의 비율로 되었음을 특징으로 하는 방법.