PL206575B1 - Sposób wytwarzania nawozu biologicznego, nawóz biologiczny, kompozycja zawierająca taki nawóz oraz zastosowanie takiego nawozu lub kompozycji - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania nawozu biologicznego oraz nawóz biologiczny wytworzony wspomnianym sposobem. Dalej przedmiotem niniejszego wynalazku jest kompozycja do nawożenia gleby zawierająca wspomniany nawóz biologiczny oraz zastosowanie wspomnianego nawozu biologicznego albo wspomnianej kompozycji do nawożenia podłoża do wzrostu roślin.

Rolnictwo zrównoważone, tj. takie, które nie wykorzystuje po prostu odziedziczonej urodzajności gleb rolniczych, opiera się na przesłance, że składniki odżywcze dla roślin, które są usuwane z zebranymi plonami, będ ą zastę powane.

Stałe dostarczanie dostatecznych ilości składników odżywczych dla roślin przez minione 100 lat utrzymywało, a nawet polepszało urodzajność pól rolników w Europie. Łącznie z postępami hodowli roślin i zwierząt, ochroną roślin, mechanizacją gospodarstw rolnych i wykorzystaniem ziemi, odżywianie roślin było odpowiedzialne za wzrost wydajności europejskich gospodarstw rolnych w ostatnich latach, mimo zmniejszenia całkowitego obszaru rolnego.

Składniki odżywcze dla roślin są dostępne z czterech różnych źródeł: 1) samej gleby, 2) odpadów pochodzenia zwierzęcego, miejskiego i przemysłowego, 3) procesu biologicznego wiązania azotu i 4) nawozów mineralnych, okreś lanych także jako nawozy sztuczne.

Nawozy mineralne pozwalają rolnikom uzupełniać składniki odżywcze dla roślin, takie jak pierwiastki śladowe, minerały, azot, węgiel, itp. i tak dostosować dostarczanie składników odżywczych do potrzeb roślin uprawnych. Są to w rzeczywistości jedyne składniki odżywcze, które można dostosować dla spełnienia ścisłych wymagań roślin uprawnych. Zapewniając gwarantowaną zawartość i możliwość stosowania tak jak i kiedy trzeba. Nawozy mineralne stanowią ekonomiczne środki osiągania zrównoważonej produkcji roślin uprawnych i ulepszeń jakości żywności i paszy. Obecnie dla nawozów mineralnych nie ma alternatywy na skalę regionalną lub globalną, jeśli trzeba zapewnić dostawy żywności.

Główną wadą nawozów mineralnych jest nieefektywne wykorzystanie nawozu wskutek profilu uwalniania do gleby składników odżywczych dla roślin z nawozu mineralnego. Przy nanoszeniu na glebę obecne w nawozach mineralnych składniki odżywcze są zazwyczaj uwalniane „wybuchowo, tj. wszystkie składniki odżywcze są uwalniane do gleby we względnie krótkim okresie czasu. Ponieważ podczas wzrostu roślin, który wymaga zazwyczaj kilku miesięcy, stężenie składników odżywczych maleje w sposób nieustalony, wskutek, na przykład, wymywania lub rozkładu, to względnie duża ilość składników odżywczych musi być stosowana do zapewnienia dostatecznych stężeń składników odżywczych dla roślin podczas całego okresu wzrostu. Tak więc względnie duża część dodanego nawozu mineralnego jest potrzebna dla skompensowania strat występujących podczas okresu, a nie do zamierzonej suplementacji rosnących roślin środkami odżywczymi.

Ponadto, względnie duża część składników odżywczych dla roślin nie jest wykorzystana przez rosnące rośliny. Wskutek tego, ostatecznie niewykorzystane składniki odżywcze dla roślin są wprowadzane do środowiska przez, na przykład, wymywanie. Wymywanie to zmywanie lub spłukiwanie składników odżywczych w glebie przez na przykład deszcz, wezbranie wód itp. To wymywanie składników odżywczych dla roślin może powodować poważne problemy dla środowiska, takie jak wyczerpywanie tlenu w wodzie przez zakwit glonów, zniszczenie epitopów przez „nienaturalne dostarczanie środków odżywczych, zaburzenie naturalnej równowagi między gatunkami, takie jak nienormalny wzrost pokrzyw, oraz ogólny spadek liczby obecnych w epitopie gatunków, zarówno roślin i zwierząt.

Zatem przedmiotem niniejszego wynalazku jest ekonomiczny nawóz, który bardziej skutecznie uzupełnia składniki odżywcze dla rosnących roślin i tak zmniejsza potrzebną ilość nawozu, i który ponadto zmniejsza ilość wprowadzanych do środowiska składników odżywczych dla roślin w celu zminimalizowania albo nawet wyeliminowania problemów środowiska związanych z tym wprowadzeniem. Ze względu na to ostatnie takie nawozy oznacza się jako przyjazne biologicznie albo nawozy biologiczne, w przeciwieństwie do obecnych nawozów mineralnych (sztucznych).

Według niniejszego wynalazku, ten cel osiąga się przez zapewnienie sposobu wytwarzania nawozu biologicznego, obejmującego poddanie serwatki pierwszemu etapowi fermentacji i dodanie materiału nośnika do sfermentowanej serwatki, przy czym materiał nośnika stanowi materiał nośnika o wysokiej zawartości celulozy, który to sposób charakteryzuje się tym, ż e stosunek sfermentowana serwatka : materiał nośnika leży między 10 i 15, przy czym pierwszą fermentację prowadzi się przy pH między 5 i 7.

PL 206 575 B1

Zgodnie z wynalazkiem, stosunek między sfermentowaną serwatką a materiałem nośnika w nawozie biologicznym wedł ug wynalazku le ż y mię dzy 10 a 15, jak 10, 11, 12, 13, 14 lub 15 (serwatka : nośnik). Przy zachowaniu tego stosunku materiał nośnika zapewnia dostateczną teksturę, podczas gdy zachowuje się optymalne korzyści ze sfermentowanej serwatki.

Zgodnie z wynalazkiem, fermentację serwatki korzystnie prowadzi się przy pH 5 do 7, jak pH 5, 5,5, 6, 6,5, lub 7, bardziej korzystnie przy pH 4 do 4,5 jak pH 4, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4 lub 4,5, gdyż przy tych wartościach pH osiąga się optymalną fermentację.

Zgodnie z wynalazkiem, stosuje się materiał nośnika, który ma dużą zawartość celulozy. Powoduje to optymalizację nagromadzenia biomasy w procesie (procesach) fermentacji.

Serwatka to część wodnista mleka, którą oddziela się od części ścinającej się albo skrzepu mleka, zwłaszcza w sposobie wytwarzania sera, i która jest bogata w laktozę, minerały i witaminy, i zawiera albuminę mleka i ślady tłuszczu. Obecnie serwatka jest uważana za odpad z przemysłu serowarskiego i jest zazwyczaj odrzucana, tak stanowiąc ekonomiczny materiał wyjściowy dla nawozu.

Ponadto, skoro serwatka stanowi produkt „naturalny, tj. produkt, który ulegał minimalnemu przerobowi, i nie zawiera środków konserwujących lub sztucznych dodatków, to gdy stosowany materiał nośnika także stanowi produkt „naturalny, wówczas nawóz oparty na serwatce jako materiale wyjściowym nie wprowadza do środowiska owych ewentualnie toksycznych lub szkodliwych środków konserwujących i/lub dodatków, w przeciwieństwie do nawozów mineralnych (sztucznych) zsyntezowanych chemicznie.

Pozwala to na stosowanie nawozu biologicznego według wynalazku przez rolników prowadzących uprawy biologiczne, tj. rolników, którzy z zasady nie stosują żadnych produktów „nienaturalnych, takich jak nawozy mineralne, herbicydy lub pestycydy. Aż dotąd dla tych rolników poważnie ograniczających wydajności upraw nie były dostępne żadne inne nawozy.

Według wynalazku serwatkę fermentuje się w pierwszym etapie fermentacji, na przykład przez 2 dni w temperaturze pokojowej z mieszaniem, chociaż można stosować dowolny plan fermentacji, jak fermentacja w podwyższonych temperaturach, fermentacja w fermentorze automatycznym itp.

Materiał nośnika według wynalazku, korzystnie otrzymany ze źródła „naturalnego, a ponadto korzystnie w postaci stałej, może być stosowany do 1) zapewnienia możliwego dodatkowego źródła węgla, 2) umożliwienia uzyskania lepszych cech dla transportu i postępowania z nawozem biologicznym, i 3) zapobieżenia wymywaniu sfermentowanej serwatki po naniesieniu.

Sfermentowana serwatka w połączeniu z materiałem nośnika daje nawóz, który dostarcza składniki odżywcze do gleby zgodnie z profilem uwalniania „zrównoważonego lub „ciągłego, tj. względnie długiego okresu, prawdopodobnie wskutek następczej fermentacji nawozu przez drobnoustroje glebowe po naniesieniu.

Profil uwalniania „zrównoważonego wymaga mniej nawozu w porównaniu z profilem uwalniania „wybuchowego nawozów mineralnych (sztucznych) dla osiągnięcia pożądanego stężenia substancji odżywczych w glebie, ponieważ na nieunikniony spadek stężenia substancji odżywczych potrzebna jest mniejsza kompensacja, co zapewnia bardziej efektywne wykorzystanie nawozu biologicznego według wynalazku w porównaniu z nawozami mineralnymi (sztucznymi).

Ponadto, skoro na kompensację potrzeba mniej nawozu, to także mniej nawozu wprowadza się do środowiska, eliminując lub zmniejszając problemy środowiska związane z tym wprowadzeniem.

Zgodnie z jednym z wariantów wykonania niniejszego wynalazku, serwatkę przed i/lub podczas fermentacji zaszczepia się hodowlą drobnoustrojów, obejmującą albo pojedynczy drobnoustrój, albo mieszaninę drobnoustrojów. Przez dodanie określonej hodowli drobnoustrojów pierwszy proces fermentacji można przeprowadzić szybciej i/lub osiąga się lepszą kontrolę procesu. Ponadto, zależnie od wybranego drobnoustroju można wpłynąć na cechy sfermentowanej serwatki takie jak zawartość azotu i/lub węgla.

W drugim wariancie wykonania niniejszego wynalazku, przed dodaniem materiał u noś nika sfermentowaną serwatkę sączy się w celu oddzielenia biomasy drobnoustrojów. Korzystnie, stosuje się zasadę zasilania grawitacyjnego w większej skali czasowej. To pozwala na etap sączenia o niskich kosztach.

Zgodnie z trzecim wariantem wykonania niniejszego wynalazku, po dodaniu materiału nośnika przeprowadza się drugą fermentację otrzymanego produktu. Ta druga fermentacja dalej polepsza dostępność składników odżywczych w nośniku biologicznym.

PL 206 575 B1

Zgodnie z jeszcze innym wariantem wykonania niniejszego wynalazku, do nawozu biologicznego dodaje się wapno. Poza polepszeniem tekstury nawozu biologicznego wapno dodaje do nawozu biologicznego dodatkowe źródło wapnia.

Ze względu na ujemny wpływ gumożywicy na ewentualny drugi etap fermentacji i na ewentualny proces następczej fermentacji, materiał nośnika według wynalazku korzystnie stanowi materiał nośnika o niskiej zawartości gumożywicy. Konkretnymi przykładami materiału nośnika według niniejszego wynalazku są trociny, trociny bukowe, trociny dębowe, suszone pokrzywy itp.

W celu spełnienia konkretnych wymagań, i zależnie od zamierzonego zastosowania, do nawozu biologicznego można dodawać dodatki takie jak pierwiastki śladowe, składniki odżywcze, minerały, hormony wzrostowe, stabilizatory, związki organiczne, antybiotyki itp.

Korzystnie, nawóz biologiczny według niniejszego wynalazku ma postać proszku, granulatu, zawiesiny, dyspersji, materiału włóknistego, roztworu, mieszaniny, lub ich połączeń.

Nawóz biologiczny może być stosowany w kompozycji zawierającej nawóz biologiczny i dowolne substancje, które są normalnie stosowane na polu.

Jak już naszkicowano wyżej, nawóz biologiczny według niniejszego wynalazku nadaje się szczególnie do stosowania do nawożenia podłoża do wzrostu roślin ze względu na profil uwalniania „zrównoważonego. Przykłady przydatnych podłoży to gleba, wermikulit, włókno szklane, wełna mineralna i/lub hydroponika.

Zgodnie z innym wariantem wykonania niniejszego wynalazku, nawóz biologiczny stosuje się w sposobie nawoż enia gleby obejmującym: nanoszenie nawozu biologicznego lub kompozycji według niniejszego wynalazku na i/lub do gleby.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że nie tylko składniki odżywcze są skutecznie dostarczane do gleby, ale także polepsza się skład gleby i/lub struktura gleby. Jednym z możliwych mechanizmów obserwowanego polepszenia może być dodanie drobnoustrojów do gleby. Drobnoustroje wzmacniają florę i faunę, dając polepszoną odporność przeciw chorobom, więcej robaków, polepszoną fermentację innych materiałów organicznych itp.

Niniejszy wynalazek zostanie dalej zilustrowany w następujących przykładach. Te przykłady nie powinny być uważane za ograniczanie zakresu wynalazku.

P r z y k ł a d

Wytwarzanie nawozu biologicznego według niniejszego wynalazku.

Nawóz biologiczny według wynalazku wytworzono przez poddanie serwatki, otrzymanej z linii do wytwarzania sera, pierwszemu etapowi fermentacji. Serwatkę mieszano w temperaturze pokojowej przez dwa dni w celu włączenia do tworzącej się biomasy składników odżywczych w serwatce, takich jak Ca, K, N, C, itd. Po upływie dwóch dni produkt otrzymany w pierwszym etapie fermentacji przesączono metodą filtracji grawitacyjnej w celu zwiększenia zawartości materiału suchego w preparacie. Po odrzuceniu fazy ciekłej, do materiału pozostałego na filtrze dodano pył drzewny i połączony materiał zostawiono do fermentacji w drugim etapie fermentacji w temperaturze pokojowej.

Zmierzono procent pierwiastków, a wyniki są pokazane w tabeli 1.

T a b e l a 1. Analiza pierwiastkowa nawozu biologicznego według niniejszego wynalazku

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania nawozu biologicznego, obejmujący poddanie serwatki pierwszemu etapowi fermentacji i dodanie materiału nośnika do sfermentowanej serwatki, przy czym materiał nośnika stanowi materiał nośnika o wysokiej zawartości celulozy, znamienny tym, że stosunek sfermentowana serwatka : materiał nośnika leży między 10 i 15, przy czym pierwszą fermentację prowadzi się przy pH między 5 i 7.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dalej obejmuje, przed i/lub podczas pierwszej fermentacji serwatki, zaszczepienie serwatki hodowlą drobnoustrojów.
3. 3. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-2, znamienny tym, że dalej obejmuje, przed dodaniem materiału nośnika, przesączenie sfermentowanej serwatki.

   PL 206 575 B1
4. 4. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-3, znamienny tym, że dalej obejmuje, po dodaniu materiału nośnika, drugi etap fermentacji.
5. 5. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-4, znamienny tym, ż e dalej obejmuje dodanie wapna.
6. 6. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-5, znamienny tym, że materiał nośnika jest wybrany z grupy obejmującej trociny, trociny bukowe, trociny dębowe, suszone pokrzywy, i ich połączenia.
7. 7. Sposób według któregokolwiek z zastrz. 1-6, znamienny tym, ż e dalej obejmuje dodanie pierwiastków śladowych, składników odżywczych, minerałów, hormonów wzrostowych, stabilizatorów, związków organicznych i/lub antybiotyków.
8. 8. Nawóz biologiczny, znamienny tym, ż e został wytworzony sposobem wedł ug któregokolwiek z zastrz. 1-7.
9. 9. Nawóz biologiczny według zastrz. 8, znamienny tym, że ma postać wybraną z grupy obejmującej proszek, granulat, zawiesinę, dyspersję, materiał włóknisty, roztwór, mieszaninę, i ich połączenia.
10. 10. Kompozycja do biologicznego nawożenia gleby, znamienna tym, że zawiera nawóz biologiczny według zastrz. 8 albo 9.
11. 11. Zastosowanie nawozu biologicznego według zastrz. 8 albo 9, albo kompozycji według zastrz. 10 do nawożenia podłoża do wzrostu roślin.
12. 12. Zastosowanie według zastrz. 11, znamienne tym, że podłoże do wzrostu roślin wybiera się z grupy obejmującej glebę, wermikulit, włókno szklane, wełnę mineralną i hydroponikę.