NL8902484A

NL8902484A - Werkwijze voor het stabiliseren van de bodem en het tegengaan van erosie.

Info

Publication number: NL8902484A
Application number: NL8902484A
Authority: NL
Original assignee: Avebe Coop Verkoop Prod
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1991-05-01
Also published as: EP0421548A1; US5125770A

Description

Werkwijze voor het stabiliseren van de bodem en het tegengaan van erosie.

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op het stabiliseren van de bodem door de oppervlakte van deze bodem te behandelen met een mengsel van een voorver stijf seld zetmeel en bepaalde oppervlakte-actieve verbindingen.

Bodemerosie is wereldwijd een groot probleem.

Fijnverdeelde vaste stoffen zijn, vanwege hun kleine deeltjesgrootte en hun geringe onderlinge cohesie, gevoelig voor erosieverschijnselen. Deze fijnverdeelde stoffen komen voor in landbouwgronden, in de duinen, op bouwterreinen, op in aanbouw zijnde wegen en in opeenhopingen van zand, organische stoffen, anorganische stoffen en afvalstoffen. Erosie van de bodem kan optreden onder invloed van wind en regen.

Door winderosie vindt verstuiving van stofmassa's plaats. Als gevolg van winderosie treedt stofoverlast op, gaan kostbare stoffen (humus, zaaigoed, kunstmest, plantjes) verloren en worden op bouwkundige projecten moeilijkheden ondervonden. Stofstormen brengen het verkeer in gevaar en veronaangenamen het verblijf in nabijgelegen huizen en tehuizen. Door verstuivende landbouwgrond kunnen zaaigoed, humus en kunstmest weggeblazen worden. In een later stadium van de plantengroei, worden gedurende droogteperioden door winderosie jonge plantjes blootgelegd, terwijl de plantjes op plaatsen van luwte door een laag zand bedekt worden. Verder worden de plantjes door de schurende werking van het zand beschadigd. In al deze gevallen wordt de groei van de jonge planten ernstig belemmerd of zelfs onmogelijk gemaakt.

Bij overvloedige regen kan regenerosie van de bodem optreden/ waarbij wegspoelen van de grond plaatsvindt. Hierbij wordt landbouwgrond met de daarin aanwezige stoffen (humus, zaaigoed, kunstmest, plantjes) weggespoeld. Onder invloed van regenerosie kan verder afkalving plaatsvinden van onbeschermde hellingen van sloten, kanalen, duinen en wegen. In talloze gevallen is het daarom uitermate belangrijk om wind- en watererosie zoveel mogelijk te voorkomen c.q. tegen te gaan.

Men heeft reeds voorgesteld om het verschuiven, verstuiven en wegspoelen van grond tegen te gaan door de oppervlaktelagen van de bodem te behandelen met in water dispergeerbare hoogpolymere stoffen van natuurlijke of synthetische aard. In dit verband kunnen genoemd worden zetmeelethers, gehydrolyseerd polyacrylonitril, polyvinylalkohol en carboxymethylcellulose. Het Amerikaanse octrooischrift 3.077.054 beschrijft de toepassing van polyvinylacetaat, eventueel in combinatie met zetmeelethers, als erosiebestrijdingsmiddel. Het Amerikaanse octrooischrift 3.224.867 behandelt het conditioneren van de bodem met behulp van monozetmeelfosfaat. M.O. Weaver et al.

(Starch/Staerke, 1984, pag. 56-60) beschrijven de toepassing van anionogene zetmeelderivaten voor het stabiliseren van de bodem. De grootste bezwaren tegen de genoemde polymeren zijn de hoge prijs, de relatief slechte biologische afbreekbaarheid, het milieuvreemde karakter en/of de potentieel toxische eigenschappen. De genoemde zetmeelethers bleken bovendien zeer gevoelig voor uitspoeling door regenwater. Daardoor wordt hun werking als erosiebestrijdingsmiddel vaak sterk beperkt.

Er werd nu verrassenderwijs gevonden, dat men de bodem kan stabiliseren tegen wind- en watererosie door deze bodem te behandelen met een mengsel van een voorverstijfseld zetmeel en 0,5-5 gew.%, berekend op het droge zetmeel, van een oppervlakte-actieve verbinding die een onvertakte, verzadigde alkylgroep bevat, welke verbinding gekozen is uit de alkylsulfaten met 10 t/m 16 koolstofatomen, de alkylsulfonaten met 10 t/m 16 koolstof-atomen en de vetzuuralcoholen met 8 t/m 12 koolstofatomen.

De stabilisatie van de bodem is waarschijnlijk voor een belangrijk gedeelte daaraan te danken dat de oppervlaktelagen van de bodem in zekere mate worden vastgelegd. De filmvormende eigenschappen van de toe te passen zetmeelproducten zijn hierbij van groot belang. Een behandeling van de bodem volgens de werkwijze van de uitvinding resulteert in de vorming van een in water weinig oplosbare, elastische korst aan de oppervlakte van de behandelde massa, waardoor een uitstekende en relatief duurzame bescherming tegen wind- en watererosie wordt verkregen.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de bodem behandeld met een mengsel van voorverstijfseld zetmeel en bepaalde oppervlakte-actieve verbindingen.

Het voorverstijfselde zetmeel kan worden vervaardigd door het walsdrogen van zetmeelsuspensies of zetmeeloplos-singen of door het extruderen van korrelvormig zetmeel.

Het verkregen voorverstijfselde zetmeel is in koud water zwelbaar. Het toegepaste zetmeel kan afkomstig zijn uit alle geschikte planten, zoals aardappelzetmeel, tapiocazetmeel, waxy-maïszetmeel, maïszetmeel of tarwezet-meel. Deze zetmelen kunnen physisch, enzymatisch of chemisch gemodificeerd zijn. Bij voorkeur wordt aardappelzetmeel toegepast.

De uitvinding heeft ook betrekking op het bij de werkwijze toe te passen mengprodukt, omvattende voorverstijfseld zetmeel en 0,5-5 gew.%, berekend op het droge zetmeel, van een oppervlakte-actieve verbinding welke een onvertakte verzadigde alkylgroep bevat en gekozen is uit de alkylsulfaten met 10 t/m 16 koolstof-atomen, de alkylsulfonaten met 10 t/m 16 koolstofatomen en de vetzuuralkoholen met 8 t/m 12 koolstofatomen.

De dispergeerbaarheid en de filmvorming van het voorverstijfselde zetmeel kunnen desgewenst worden verbeterd door vóór het walsdrogen of extruderen alkalische stoffen, bijvoorbeeld waterige ammoniakoplossingen, en/of boriumverbindingen, bijvoorbeeld borax, aan het zetmeel toe te voegen. Als oppervlakte-actieve stof wordt bij voorkeur natriumlaurylsulfaat toegepast. Desgewenst kunnen nog andere stoffen meegemengd worden met het voorverstijfselde zetmeel, zoals bijvoorbeeld waterglas. Het mengen van het voorverstijfselde zetmeel en de oppervlakte-actieve stof kan met behulp van elke geschikte mengapparatuur uitgevoerd worden. Bij voorkeur wordt de oppervlakte-actieve stof aan het voorverstijfselde zetmeel in vloeibare toestand toegevoegd, bijvoorbeeld als waterige dispersie of als gesmolten produkt.

Het verkregen mengprodukt heeft bij voorkeur de vorm van een luchtdroog poeder. Kenmerkend voor het mengprodukt is, dat het produkt niet oplost in water, maar een waterige dispersie geeft van gezwollen deeltjes.

Deze waterige dispersies bezitten bij voorkeur een alkalische pH, bijvoorbeeld een pH tussen 9 en 11 bij een dispersie van 5 gew.% mengprodukt in gedemineraliseerd water.

Het volgens de uitvinding toe te passen mengprodukt kan als luchtdroog poeder of als waterige dispersie op de te behandelen bodem aangebracht worden. Bij toepassing op stuifgevoelige,* zandhoudende gronden wordt het mengprodukt bij voorkeur aangebracht in de vorm van een waterige dispersie met een droge-stof-gehalte van bijvoorbeeld 1-20%. De waterige dispersie kan op de te behandelen bodem worden verspoten via een sproei-boom of vanuit een verspreider van vloeibare mest, voorzien van een pomp en stootplaat. Droog verspreiden van het poedervormige mengprodukt is in sommige gevallen een mogelijkheid indien door voldoende dauwvorming een hechte korstvormige bovenlaag gevormd kan worden.

De hoeveelheid op te brengen mengprodukt is sterk afhanke- lijk van de aard van de te behandelen bodem en ligt bij voorkeur tussen 5 en 50 gram mengprodukt (droge stof) per vierkante meter bodem.

Bij de verdeling van de mengprodukten over het bodemoppervlak kan de te versproeien waterige dispersie of het droge poeder diverse versnijdingsmiddelen of andere toevoegingen bevatten. In dit verband kunnen genoemd worden: zand, aarde, klei, mergel, krijt, bento-niet, fosfaten, mengmest, landbouwchemicaliën en sporenelementen.

De volgens de uitvinding toegepaste mengprodukten vormen met de oppervlaktelaag van de bodem een beschermende korst. De kleefkrachtige zetmeeldeeltjes zwellen weliswaar op maar verliezen hun lijmend vermogen niet. Verminderde werkzaamheid door benedenwaartse uitspoeling bij regen blijkt nagenoeg niet op te treden. Na droging herstelt zich de korst in de toplaag vrijwel volledig.

De korrelvormige bodembestanddelen worden zodanig aaneen-gehecht dat de korst een open structuur behoudt. De lucht- en waterdoorlaatbaarheid blijven in voldoende mate gehandhaafd. De opkomst van jonge planten wordt niet gehinderd door de gevormde korst aan het oppervlak.

Een groot voordeel van de volgens de uitvinding toe te passen zetmeelprodukten is hun biologische afbreekbaarheid. Deze wordt door de aanwezige oppervlakte-actieve component slechts tijdelijk belemmerd. Na ongeveer 4-6 weken blijkt het mengprodukt zijn werking te hebben verloren. Er treedt dan een natuurlijke opname van het zetmeel in het bodemmilieu op onder invloed van diverse micro-organismen. Hoewel dan een hernieuwde behandeling kan worden uitgevoerd, zorgt de inmiddels opgekomen begroeiing veelal voor een verdere bestendigheid tegen wind- en watererosie.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

Aan 9000 liter waterige aardappelzetmeelsuspensie van 22° Bé wordt 140 liter van een waterige oplossing die 25 gew.% ammoniak bevat en 100 kg borax.aq toegevoegd. De massa wordt op verhitte walsen verstijfseld en gedroogd. Het gewalsdroogde produkt wordt gemengd met 227 kg natronwaterglasoplossing van 50° Bé en 337 kg van een waterige oplossing die 30 gew.% natriumlaurylsulfaat bevat. Het verkregen produkt wordt vervolgens gemalen.

Het aldus verkregen mengprodukt wordt toegepast voor het tegengaan van bodemerosie.

Onder matig roeren wordt 250 kg van het mengprodukt toegevoegd aan 5000 liter water in de voorraadtank van een spuitinstallatie. Onder af en toe roeren ontstaat na 30 minuten een spuitklare dispersie van een goed verwerkbare viscositeit. Met behulp van een 2 x 9 m lange spuitboom, die met matige snelheid over een bouwperceel wordt gevoerd, wordt de dispersie over het oppervlak verdeeld. De snelheid van de spuitinstallatie wordt zodanig ingesteld dat ca. 2,5 kg van het mengprodukt per are wordt aangebracht. Na droging ontstaat een voelbare korst met open structuur die verstuiving effectief weerstaat tot windsnelheden van ca. 75 km/uur.

Ook na meerdere regenbuien blijft het beschermde effect goed gehandhaafd.

Voorbeeld II

Het volgens voorbeeld I bereide mengprodukt wordt gemengd met een gelijke hoeveelheid mengmeststof.

In een mechanische mestverspreider wordt het droge mengsel over het landoppervlak verdeeld in een hoeveelheid van 500 kg/hectare. Op deze aldus voorbereide akker zaait men wortelenzaad in rijen. Het bodemoppervlak wordt vervolgens via een sprinklerinstallatie met water besproeid. Deze besproeiing wordt met tussenpozen herhaald teneinde optimale groeivoorwaarden te handhaven. Het wortelenzaad ontkiemt en groeit voorspoedig. De droge toplaag die ontstaat in de perioden tussen de sproeifasen blijkt niet stuifgevoelig voor winden tot snelheden van ca. 75 kg/uur.

Voorbeeld III

Het volgens voorbeeld I bereide mengprodukt wordt als droog poeder verspreid over een stuifgevoelig grondoppervlak in een hoeveelheid van 300 kg/hectare. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een mechanische mest-verspreider. Na één morgen waarin zware dauw optreedt ontstaat reeds een voldoende hechting tussen de gronddeel-tjes om een beginnende korst te vormen die winderosie effectief kan tegengaan. Na enkele dauwperiodes versterkt zich de korstvorming nog aanzienlijk. Voor een optimaal effect via de droge aanbrengmethode is het van belang veel aandacht te besteden aan een zeer homogene verdeling. Voorbeeld IV

Een schone vacuüm-mesttank wordt gevuld met 10.000 liter water. In het aanwezige vacuüminlaatsysteem wordt gelijktijdig via een injectie-venturi 500 kg poedervormig mengprodukt uit voorbeeld I gedispergeerd. Roeren kan mechanisch zowel als met geïnjecteerde lucht worden voortgezet. De homogene dispersie is na 30 minuten gebruiksklaar. De verspreiding over het grondoppervlak wordt uitgevoerd met behulp van de standaard spuitmond en stootplaat. De sproeibreedte is 12-18 m bij een druk van 1,75 ato. Op deze wijze wordt het zetmeelprodukt gemakkelijk grootschalig opgebracht met voldoende homogene verdeling. Eén tankvulling is voldoende voor de behandeling van een oppervlakte van 2 hectare. Winderosie wordt op deze wijze sterk geremd.

Voorbeeld V

100 g van het volgens voorbeeld I gewalsdroogde en met natronwaterglasoplossing gemengde produkt, wordt gemengd met 2 g van een volgens de uitvinding geschikte oppervlakte-actieve verbinding. De geschiktheid als erosiebestrijdingsmiddel van de verkregen produkten kan met behulp van modelproeven worden onderzocht.

Hierbij zijn vooral de filmvormende eigenschappen en de filmoplosbaarheid (vochtbestendigheid) van belang.

Ter bepaling van deze eigenschappen worden eerst dispersies van 5 gew.% mengprodukt gemaakt door 30 minuten te roeren met leidingwater. Van deze dispersies worden op een met polyethyleenfolie bedekte glasplaat films gestreken van ongeveer 1,5 mm dikte. Vervolgens worden deze films bij 50°C in de stoof gedroogd.

Filmvorming: De filmvorming is voldoende wanneer de gezwollen gedispergeerde deeltjes tijdens het indrogen dermate vervloeien, dat een min of meer gesloten film ontstaat.

Filmoplosbaarheid: Nadat de gedroogde film is gebroken tot deeltjes kleiner dan 2 mm, wordt 0,50 g van het produkt afgewogen in een bekerglaasje (50 ml, hoog model). Na toevoeging van 25 ml gedemineraliseerd water, wordt de dispersie vervolgens 30 minuten geroerd met behulp van een magneetroerder (lengte 2 cm) bij kamertemperatuur.

De ontstane dispersie wordt overgebracht in een centrifugebuis en gedurende 10 minuten gecentrifugeerd bij 300 rpm.

De bovenstaande vloeistof wordt vervolgens gedecanteerd. De resterende onopgeloste fractie wordt kwantitatief overgebracht in een gewogen schaaltje, waarna wordt gedroogd bij 120°C in een stoof tot nagenoeg alle water is verdampt. Vervolgens wordt door weging bepaald hoeveel gram droog produkt de onopgeloste fractie bevat (= y g) . De filmoplosbaarheid (in procenten) bedraagt dan:

Geschikte mengprodukten bezitten een filmoplosbaarheid die ligt beneden 50% en bij voorkeur beneden 25%.

De resultaten voor een aantal oppervlakte-actieve stoffen zijn in tabel A weergegeven.

Tabel A

Filmvorming en filmoplosbaarheid van mengprodukten

Oppervlakte-actieve stof Filmvorming Filmoplosbaarheid

Na-n-decylsulfaat redelijk 48%

Na-dodecylsulfaat redelijk 16%

Na-n-tridecylsulfaat redelijk 18%

Na-n-tetradecylsulfaat matig 14%

Na-n-hexadecylsulfaat matig 10%

Na-l-dodecaansulfonaat matig 28%

Octanol redelijk 44% 1-Decanol redelijk 10% 1-Dedecanol redelijk 18%

Claims

1. Werkwijze voor het stabiliseren van de bodem en het tegengaan van erosie, met het kenmerk, dat men de bodem behandelt met een mengprodukt van een voorverstijf seld zetmeel en 0,5-5 gew.%, berekend op het droge zetmeel, van een oppervlakte-actieve verbinding welke een onvertakte verzadigde alkylgroep bevat en gekozen is uit de alkylsulfaten met 10 t/m 16 koolstofatomen, de alkylsulfonaten met 10 t/m 16 koolstofatomen en de vetzuuralkoholen met 8 t/m 12 koolstofatomen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men als oppervlakte-actieve verbinding natriumlauryl-sulfaat toepast.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat het mengprodukt 0,1-3 gew.%, berekend op het droge zetmeel, natriumboraat bevat.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat het voorverstijfselde zetmeel verkregen is door walsdroging.

5. Werkwijze volgens conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat men de bodem behandelt met een waterige dispersie van het mengprodukt.

6. Werkwijze volgens conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk, dat een waterige dispersie van het mengprodukt een alkalische pH bezit.

7. Werkwijze volgens conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat men de bodem behandelt met het mengprodukt in poedervorm.

8. Werkwijze volgens conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk, dat het zetmeelprodukt is vervaardigd op basis van aardappelzetmeel.

9. Mengprodukt van een voorverstijfseld zetmeel en 0,5-5 gew..%, berekend op het droge zetmeel, van een oppervlakte-actieve verbinding welke een onvertakte verzadigde alkylgroep bevat en gekozen is uit de alkylsul-faten met 10 t/m 16 koolstofatomen, de alkylsulfonaten met 10 t/m 16 koolstofatomen en de vetzuuralkoholen met 8 t/m 12 koolstofatomen.