RU2807744C1 - Biodegradable container mixture - Google Patents

Biodegradable container mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2807744C1
RU2807744C1 RU2022132705A RU2022132705A RU2807744C1 RU 2807744 C1 RU2807744 C1 RU 2807744C1 RU 2022132705 A RU2022132705 A RU 2022132705A RU 2022132705 A RU2022132705 A RU 2022132705A RU 2807744 C1 RU2807744 C1 RU 2807744C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biodegradable container
normal
mixture
biodegradable
container
Prior art date
Application number
RU2022132705A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Долматов
Павел Геннадьевич Колесников
Владислав Олегович Цубикс
Анастасия Александровна Соболева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" СибГУ им. М.Ф. Решетнева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Application granted granted Critical
Publication of RU2807744C1 publication Critical patent/RU2807744C1/en

Links

Abstract

FIELD: forestry.
SUBSTANCE: mixture for a biodegradable container includes wood waste in the form of sawdust and a binder. Portland cement and mineral and organic components are used as a binding material in the following ratio, wt.%: Portland cement “ПЦ400 II/А-Ш 32.5Б (ПЦ 400-Д20)” - 20, softwood sawdust, 3...5 mm in size - 20, sand, fineness modulus 1...2.5 mm – 27, aluminium sulphate – 4, sodium liquid glass – 3, beet molasses – 2, water – 24.
EFFECT: preservation of the seedling and its root system is ensured.
1 cl, 4 tbl

Description

Изобретение относится к лесному хозяйству. Предложена рецептура смеси для изготовления биологически разлагаемого лесопосадочного контейнера на основе древесно-цементного композита. Изобретение может быть использовано при работах по лесовосстановлению на вырубках, защитном лесоразведении, возделывании культур крупномерных саженцев по технологии с закрытой корневой системой. The invention relates to forestry. A mixture recipe has been proposed for the manufacture of a biodegradable forest planting container based on a wood-cement composite. The invention can be used for reforestation of cleared areas, protective afforestation, and cultivation of large-sized seedlings using technology with a closed root system.

Известен биоконтейнер для посадки растений (патент RU 2423036 C1, опубл. 07.10.2011), содержащий оболочку, выполненную из материала, полученного прессованием из одного или из смеси нескольких формообразующих биологически усваиваемых веществ, с полостью для посадочного материала и дополнительно содержащего в своем составе гранулы набухающего биоразлагаемого в почве абсорбента воды и/или водных растворов, скорость набухания которого в присутствии почвенной влаги и абсорбционная емкость превышают соответственно скорость набухания и абсорбционную емкость материала оболочки биоконтейнера. A biocontainer for planting plants is known (patent RU 2423036 C1, published on 10/07/2011), containing a shell made of material obtained by pressing from one or a mixture of several formative, biologically digestible substances, with a cavity for planting material and additionally containing granules. a swelling, biodegradable absorbent in soil of water and/or aqueous solutions, the swelling rate of which in the presence of soil moisture and absorption capacity exceed, respectively, the swelling rate and absorption capacity of the biocontainer shell material.

Недостатком данного биоконтейнера является низкая механическая прочность и невозможность использования для выращивания крупномерных саженцев. The disadvantage of this biocontainer is its low mechanical strength and the inability to use it for growing large seedlings.

Известен способ лесовосстановления [Патент РФ № 2744178 С1, МПК А01G 23/00 опубл. 03.03.2021], включающий лесокультурную площадь, посадочный материал с закрытой корневой системой в субстратных биоконтейнерах с защитной оболочкой, которые раскладывают поштучно на поверхности лесокультурной площади или локуса без помещения в почву координированно с микрорельефом местности и фиксацией от возможного смещения. Для формоустойчивости биоконтейнер оснащен защитной влагопроницаемой биоразлагаемой оболочкой из целлюлозосодержащего материала (ГОСТ 53207-2008 «Картон для плоских слоев гофрированного картона»).A known method of reforestation [RF Patent No. 2744178 C1, IPC A01G 23/00 publ. 03.03.2021], including a silvicultural area, planting material with a closed root system in substrate biocontainers with a protective shell, which are laid out individually on the surface of the silvicultural area or locus without placement in the soil in coordination with the microrelief of the area and fixation from possible displacement. For dimensional stability, the biocontainer is equipped with a protective moisture-permeable biodegradable shell made of cellulose-containing material (GOST 53207-2008 “Cardboard for flat layers of corrugated cardboard”).

Недостатком способа является дороговизна исходного целлюлозного материала (картон), из которого изготавливается контейнер и низкая механическая прочность такого контейнера, что не позволяет изготовить контейнер большого размера и достаточной прочности, предназначенный для крупномерных культур.The disadvantage of this method is the high cost of the original cellulose material (cardboard) from which the container is made and the low mechanical strength of such a container, which does not allow the production of a container of large size and sufficient strength intended for large-sized crops.

Известна композиция для получения биоразлагаемого горшка [Патент РФ № 2723724 С1, МПК А01G 9/029, А01G 24/00, C12N 1/20 опубл. 17.06.2020], состоящая из растительных отходов с процентным соотношением 80-85% на готовое изделие, и связующее вещество - культуральная жидкость содержащая полисахарид. A known composition for producing a biodegradable pot [RF Patent No. 2723724 C1, IPC A01G 9/029, A01G 24/00, C12N 1/20 publ. 06/17/2020], consisting of plant waste with a percentage of 80-85% of the finished product, and a binder - a cultural liquid containing a polysaccharide.

Это решения наиболее близко к заявленному и принято за прототип.This solution is closest to the stated one and is accepted as a prototype.

Недостатком прототипа является ограниченная доступность, высокая стоимость культуральной жидкости с содержанием полисахаридов, а также недостаточная механическая прочность биоразлагаемого горшка не пригодного для выращивания крупномеров.The disadvantage of the prototype is the limited availability, high cost of the culture liquid containing polysaccharides, as well as the insufficient mechanical strength of the biodegradable pot, which is not suitable for growing large plants.

Изобретение решает задачу качественного лесовозобновления с использованием саженцев с закрытой корневой системой, в том числе крупномерных, за счет возможностей биологически разлагаемого контейнера, а также снижение себестоимости заявленного продукта. The invention solves the problem of high-quality reforestation using seedlings with a closed root system, including large ones, due to the capabilities of a biodegradable container, as well as reducing the cost of the claimed product.

Технический результат от использования изобретения заключается в сохранении саженца и его корневой системы, даже в случае крупномерности последнего.The technical result from the use of the invention is the preservation of the seedling and its root system, even if the latter is large in size.

Это достигается тем, что рецептура биологически разлагаемого контейнера позволяет ему разрушаться в процессе роста саженца без препятствия развития его корневой системы, также исключена необходимость извлечения саженца из биологически разлагаемого контейнера перед посадкой в почву. Первоначальная высокая прочность рецептуры позволяет изготовить биологически разлагаемый контейнер большого размера, обеспечивающий благоприятные условия выращивания крупномерного саженца.This is achieved by the fact that the formulation of the biodegradable container allows it to be destroyed during the growth of the seedling without impeding the development of its root system; the need to remove the seedling from the biodegradable container before planting in the soil is also eliminated. The initial high strength of the formulation makes it possible to produce a large-sized biodegradable container, providing favorable conditions for growing large seedlings.

Заявленный биологически разлагаемый контейнер, отличается, таким образом, применением в качестве связующего материала – портландцемента и минеральных компонентов - песка, натриевого жидкого стекла, сульфата алюминия, а при необходимости ускоренного разрушения материала биологически разлагаемого контейнера в рецептуру добавляется меласса свекловичная. The claimed biodegradable container is thus distinguished by the use of Portland cement and mineral components as a binding material - sand, sodium water glass, aluminum sulfate, and if it is necessary to accelerate the destruction of the material of the biodegradable container, beet molasses is added to the recipe.

- Рецептура смеси для формовки биологически разлагаемого контейнера установлена экспериментально (мас.%):- The mixture recipe for molding a biodegradable container has been established experimentally (wt.%):

Портландцемент ПЦ400 II/A-Ш 32,5Б (ПЦ 400-Д20)Portland cement PC400 II/A-Sh 32.5B (PC 400-D20) 2020 Опилки древесные хвойных пород, крупность 3…5 мм Softwood sawdust, size 3...5 mm 2020 Песок, модуль крупности 1…2,5 ммSand, fineness modulus 1…2.5 mm 2727 Сульфат алюминия Aluminum sulfate 44 Жидкое стекло натриевое Sodium liquid glass 33 Меласса свекловичнаяBeet molasses 22 ВодаWater 2424

Меласса свекловичная может добавляться в рецептуру в объеме 1,5…2,5% по массе. Причем с увеличением процентного соотношения мелассы скорость разрушения биологически разлагаемого контейнера увеличивается. Beet molasses can be added to the recipe in a volume of 1.5...2.5% by weight. Moreover, with an increase in the percentage of molasses, the rate of destruction of the biodegradable container increases.

Предварительными исследованиями установлено (Долматов, С. Н. Контейнеры для лесовосстановления из древесно-цементных композитов / С. Н. Долматов, П. Г. Колесников // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Лес. Экология. Природопользование. – 2021. – № 2(50). – С. 52-60. – DOI 10.25686/2306-2827.2021.2.52. – EDN ODZQIY), влияние на рецептуру добавления мелассы свекловичной при необходимости ускоренного разрушения материала биологически разлагаемого контейнера.Preliminary research has established (Dolmatov, S.N. Containers for reforestation from wood-cement composites / S.N. Dolmatov, P.G. Kolesnikov // Bulletin of the Volga State Technological University. Series: Forest. Ecology. Nature management. – 2021. – No. 2(50). – P. 52-60. – DOI 10.25686/2306-2827.2021.2.52. – EDN ODZQIY), the effect on the recipe of adding beet molasses if it is necessary to accelerate the destruction of the material of a biodegradable container.

В табл. 1. представлены результаты испытания образцов, изготовленных из предлагаемой рецептуры при сжатии и водопоглощении, где меласса свекловичная может добавляться в рецептуру в объеме 1,5…2,5% по массе. В табл. 2, 3, 4 показана динамика снижения прочности при нахождении в естественных почвенно-грунтовых условиях.In table 1. presents the results of testing samples made from the proposed formulation during compression and water absorption, where beet molasses can be added to the formulation in a volume of 1.5...2.5% by weight. In table 2, 3, 4 show the dynamics of strength reduction when in natural soil conditions.

Таблица 1Table 1 Доля мелассы в смеси, %Proportion of molasses in the mixture, % R, MПa среднееR, MPa average W,% среднееW,% average Shapiro-Wilk RShapiro-Wilk R Shapiro-Wilk WShapiro-Wilk W Вид
распределения
View
distribution
StatisticStatistic P-ValueP-Value StatisticStatistic P-ValueP-Value 00 3,43.4 4747 0,9330.933 0,34510.3451 0,9490.949 0,36760.3676 NormalNormal 1,51.5 2,92.9 5353 0,9010.901 0,2960.296 0,8560.856 0,32420.3242 NormalNormal 2,02.0 2,52.5 56,756.7 0,8020.802 0,2270.227 0,9760.976 0,3220.322 NormalNormal 2,52.5 2,12.1 7777 0,8910.891 0,2010.201 0,8330.833 0,34020.3402 NormalNormal

Таблица 2
Прочностные показатели, меласса 0%
table 2
Strength indicators, molasses 0%
Меласса в смеси - 0%
Время нахождения в грунте, месяцев
Molasses in the mixture - 0%
Time spent in the ground, months
R, MПa среднееR, MPa average Shapiro-Wilk WShapiro-Wilk W Вид
распределения
View
distribution
StatisticStatistic P-ValueP-Value 00 3,413.41 0,9490.949 0,36760.3676 NormalNormal 66 3,123.12 0,9120.912 0,34320.3432 NormalNormal 1212 2,892.89 0,8710.871 0,34320.3432 NormalNormal 2424 2,352.35 0,9780.978 0,37370.3737 NormalNormal 3636 1,771.77 0,9120.912 0,38600.3860 NormalNormal 4242 1,651.65 0,9780.978 0,39210.3921 NormalNormal

Таблица 3
Прочностные показатели, меласса 2,0%
Table 3
Strength indicators, molasses 2.0%
Меласса в смеси - 2,0%
Время нахождения в грунте, месяцев
Molasses in the mixture - 2.0%
Time spent in the ground, months
R, MПa среднееR, MPa average Shapiro-Wilk WShapiro-Wilk W Вид
распределения
View
distribution
StatisticStatistic P-ValueP-Value 00 2,52.5 0,8320.832 0,3200.320 NormalNormal 66 1,911.91 0,9120.912 0,28140.2814 NormalNormal 1212 1,41.4 0,9210.921 0,32650.3265 NormalNormal 2424 0,720.72 0,8760.876 0,37820.3782 NormalNormal 36 - образец разрушился36 - sample collapsed -- -- --

Таблица 4
Прочностные показатели, меласса 2,5%
Table 4
Strength indicators, molasses 2.5%
Меласса в смеси - 2,5%
Время нахождения в грунте, месяцев
Molasses in the mixture - 2.5%
Time spent in the ground, months
R, MПa среднееR, MPa average Shapiro-Wilk WShapiro-Wilk W Вид
распределения
View
distribution
StatisticStatistic P-ValueP-Value 00 2,12.1 0,9120.912 0,27190.2719 NormalNormal 66 1,551.55 0,9830.983 0,36890.3689 NormalNormal 1212 1,211.21 0,9030.903 0,35890.3589 NormalNormal 2424 0,520.52 0,8030.803 0,34710.3471 NormalNormal 36 - образец разрушился36 - sample collapsed -- -- --

Окончательно принято рекомендованное массовое соотношение для мелассы – 2%. При этом соотношении прочность начальной смеси достаточна для формирования стенок контейнера, а динамика потери прочности позволяет сделать вывод о потери прочности и разрушении материала через 36 месяцев нахождения в грунте.The final recommended mass ratio for molasses was 2%. With this ratio, the strength of the initial mixture is sufficient to form the walls of the container, and the dynamics of strength loss allows us to conclude that the material loses strength and breaks down after 36 months of being in the ground.

Биологически разлагаемый контейнер из древесно-цементного композита, находящийся в естественных почвенно-грунтовых условиях, испытывает воздействие осадков, явления замораживания - оттаивания, действие минеральных солей, содержащихся в почве. При этом происходит разрушение цементной оболочки, обволакивающей древесные частицы. Эти явления протекают достаточно интенсивно из-за высокой пористости материала. Как только избыточная влага при разрушении цементного камня становится доступна для впитывания древесными частицами, из которых состоит древесно-цементный композит, начинается процесс интенсивного водопоглощения. А при действии циклов замерзания и оттаивания образца с высокой влажностью и при влиянии сахаров свекловичной мелассы происходит разрушение связей древесина - цементный камень и самого цементного камня. При этом происходит быстрое снижение прочности биологически разлагаемого контейнера. Экспериментально установлено, что предел прочности материала стенки биологически разлагаемого контейнера снижается с 3,41 до 1,65 МПа (при нахождении в грунте на протяжении 42 месяцев) (табл.2). Конечная прочность 1,65 МПа соответствует показателям тяжёлой супеси (1,4 - 1,7 МПа). Такая низкая прочность позволит корневой системе развивающегося саженца легко преодолеть стенки контейнера и выйти за его пределы. При изготовлении стенки биологически разлагаемого контейнера из рецептуры, в которой содержится 2% свекловичной мелассы (табл.3) начальный показатель предела прочности 2,5 МПа уже через 24 месяца снижается до 0,72 МПа, а через 36 месяцев контейнер полностью разрушается.A biodegradable container made of wood-cement composite, located in natural soil conditions, is exposed to precipitation, freezing-thawing phenomena, and the action of mineral salts contained in the soil. In this case, the cement shell that envelops the wood particles is destroyed. These phenomena occur quite intensely due to the high porosity of the material. As soon as excess moisture during the destruction of cement stone becomes available for absorption by the wood particles that make up the wood-cement composite, the process of intensive water absorption begins. And under the influence of cycles of freezing and thawing of a sample with high humidity and under the influence of sugars in beet molasses, the bonds between wood and cement stone and the cement stone itself are destroyed. This causes a rapid decrease in the strength of the biodegradable container. It was experimentally established that the tensile strength of the wall material of a biodegradable container decreases from 3.41 to 1.65 MPa (when in the ground for 42 months) (Table 2). The final strength of 1.65 MPa corresponds to the indicators of heavy sandy loam (1.4 - 1.7 MPa). Such low strength will allow the root system of the developing seedling to easily overcome the walls of the container and go beyond its boundaries. When making the wall of a biodegradable container from a recipe containing 2% beet molasses (Table 3), the initial tensile strength of 2.5 MPa drops to 0.72 MPa after 24 months, and after 36 months the container is completely destroyed.

Материал биологически разлагаемого контейнера после его разрушения поступает в почву. Частицы минерального происхождения (песок, продукты разрушения цементного карбонатного камня за счет своего гранулометрического состава, способствуют разрыхлению и насыщению почвы кислородом. Питательные вещества, содержащиеся в древесине и мелассе свекловичной, перерабатываются почвенными микроорганизмами и служат питательной средой для развития корневой системы культивируемого растения. При использовании данных компонентов снижается себестоимость заявленного продукта. The material of the biodegradable container, after its destruction, enters the soil. Particles of mineral origin (sand, products of the destruction of cement carbonate stone due to their granulometric composition, contribute to loosening and saturation of the soil with oxygen. The nutrients contained in wood and beet molasses are processed by soil microorganisms and serve as a nutrient medium for the development of the root system of the cultivated plant. When used These components reduce the cost of the declared product.

Claims (2)

Смесь для биологически разлагаемого контейнера, включающая древесные отходы в виде опилок и связующее, отличающаяся тем, что в качестве связующего материала используется портландцемент и минеральные и органические компоненты при следующем соотношении, мас.%:A mixture for a biodegradable container, including wood waste in the form of sawdust and a binder, characterized in that Portland cement and mineral and organic components are used as the binder material in the following ratio, wt.%: портландцемент ПЦ400 II/A-Ш 32,5Б (ПЦ 400-Д20)Portland cement PC400 II/A-Sh 32.5B (PC 400-D20) 2020 опилки древесные хвойных пород, крупность 3…5 ммsoftwood sawdust, size 3...5 mm 2020 песок, модуль крупности 1…2,5 мм sand, fineness modulus 1…2.5 mm 2727 сульфат алюминия aluminum sulfate 44 жидкое стекло натриевое sodium liquid glass 33 меласса свекловичная beet molasses 22 вода water 2424
RU2022132705A 2022-12-14 Biodegradable container mixture RU2807744C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807744C1 true RU2807744C1 (en) 2023-11-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423036C1 (en) * 2010-03-18 2011-07-10 Юрий Михайлович Лужков Biocontainer for planting of plants
US10039238B2 (en) * 2012-05-09 2018-08-07 Bioplasmar Ltd. Mixture for biodegradable articles
KR101887552B1 (en) * 2018-04-12 2018-08-10 주식회사 녹지원 Planting pot using disposable paper cup
RU2723724C1 (en) * 2019-10-04 2020-06-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Composition for producing biodegradable pot for seedling, having fungicidal and growth-stimulating effect, and method for production thereof
RU2744178C1 (en) * 2020-07-24 2021-03-03 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» Reforestation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2423036C1 (en) * 2010-03-18 2011-07-10 Юрий Михайлович Лужков Biocontainer for planting of plants
US10039238B2 (en) * 2012-05-09 2018-08-07 Bioplasmar Ltd. Mixture for biodegradable articles
KR101887552B1 (en) * 2018-04-12 2018-08-10 주식회사 녹지원 Planting pot using disposable paper cup
RU2723724C1 (en) * 2019-10-04 2020-06-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" Composition for producing biodegradable pot for seedling, having fungicidal and growth-stimulating effect, and method for production thereof
RU2744178C1 (en) * 2020-07-24 2021-03-03 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» Reforestation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5888803A (en) Method for the production of mushrooms
US10701873B2 (en) Growing medium structures based on Sphagnum moss and method for the manufacture thereof
CN104119168B (en) The production method of concave convex rod compression Nutrition Soil
CN104119198B (en) The production method of lake silt compression Nutrition Soil
NO159052B (en) CULTIVATION MEDIUM FOR PLANTS AND USE THEREOF.
US3102364A (en) Cellulosic molded transplanter pot or other products containing bagasse components
US4170842A (en) Synthetic casing for mushroom beds
CN106234178A (en) A kind of camellia seedling dedicated substrate
CN104119161A (en) Method for producing red mud compressed nutrient soil
US20050284202A1 (en) Plant growth medium
RU2807744C1 (en) Biodegradable container mixture
JP4395661B2 (en) Plant cultivation medium and method for producing the same
JP6469142B2 (en) Woody soil and its manufacturing method
US2143468A (en) Block for germinating seeds and growing plants and manufacture of such block
CN104119160B (en) The production method of zeolite mine tailing compression Nutrition Soil
US3034882A (en) Method of making a humus carrier for plant nutrients
US20200305363A1 (en) Preparation of plant growth substrates from sugar cane bagasse
NO123364B (en)
JP6469143B2 (en) Production method of woody soil
Nichols Coir-a XXIst Century sustainable growing medium
JPH11246292A (en) Production of compost, compost produced therewith and ridging using the compost
RU2101916C1 (en) Method of preparing mixture for seedling pots
EP0746534B1 (en) Process for producing a compost material of high water absorbing and retaining capacity obtained especially from wood cutting industry wastes
JP2018117591A (en) Plant growth mat and production method thereof
JPH0331148Y2 (en)