ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧВОСМЕСЬ НА ОСНОВЕ БИОКОМПОСТА ЧЕРНОЙ ЛЬВИНКИ Российский патент 2020 года по МПК C05F11/00 C05F3/00 C05G3/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для создания искусственных почвосмесей, предназначенных для выращивания сельскохозяйственных культур и при проведении биологического этапа рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

Известна почвенная смесь на основе торфа [Патент RU №2067969, опубл. 10.08.2000. Бюл. №22], содержащая верховой торф, песок, глину, минеральные удобрения и снижающие кислотность торфа вещества при следующем соотношении компонентов (в расчете на 1 л смеси), г: глина 50-60; песок 120-160; суперфосфат 1,5-2,0; безбалластное комплексное удобрение 2,0-5,0; верховой торф, нейтрализованный до рН 5,5-6,0, остальное. Недостатком является обязательное использование дорогостоящих минеральных удобрений и нейтрализация торфа, так как без этих условий сами компоненты не обеспечивают получения питательной почвосмеси, содержащей сбалансированное количество элементов, обеспечивающих оптимальный рост и развития растений, и, как следствие, не обеспечивают высокий урожай.

Данное техническое решение не учитывает возможность использования побочных продуктов промышленных производств, и органических компонентов.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является искусственная почвосмесь [Патент RU №2651819 опубликован 24.04.2018 Бюл. №12], Искусственная почвосмесь включает песок, глину, дефекат, отходы мокрой магнитной сепарации, растительные остатки при следующем содержании компонентов, мас. %: песок 15-20, глина 30-40, дефекат 10-15, отходы мокрой магнитной сепарации 15-20, растительные остатки - остальное. Существенным признаком данного состава является обязательное использование растительных остатков, как компонента органической части, так как без этих условий сами компоненты не обеспечивают получение питательной почвосмеси, содержащей сбалансированное количество элементов обеспечивающих оптимальный рост и развития растений, и как следствие не обеспечивают высокий урожай.

Изобретение направленно на создание искусственной почвосмеси расширяющих ассортимент искусственных почвосмесей с высокими показателями плодородия, которые обеспечивают высокий урожай.

Это достигается тем, что искусственная почвосмесь содержит глину, цеолит, отходы производства лимонной кислоты - цитрогипс, биокомпост Черной Львинки, отходы мокрой магнитной сепарации железной руды, песок при следующем содержании компонентов масс %: глина 30-35, цеолит 5-10, цитрогипс 15-20, биокомпост Черной Львинки 10-20, отходы мокрой магнитной сепарации железной руды 5-20, песок -остальное.

Сопоставимый анализ с прототипом показывает, что заявляемая искусственная почвосмесь отличается тем, что дополнительно содержит цеолит, отходы производства лимонной кислоты - цитрогипс и биокомпост - переработанные личинками двукрылого насекомого Черная Львинка органические отходы. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими известными техническими решениями в данной области техники не подтвердило наличия в последних признаков, совпадающих с его отличительными признаками, или признаков, влияющих на достижение указанного технического результата. Это позволило сделать вывод о соответствии изобретения критерию «изобретательский уровень».

При таком составе искусственной почвосмеси вследствие протекания химических процессов между всеми компонентами смеси образуется плодородная высокопитательная почвосмесь с заданными физико-химическими свойствами, при этом удается утилизировать отходы различных производств, что снижает антропогенную нагрузку на окружающую среду. Использование отходов промышленных производств позволяет вовлекать их повторно в технологический цикл, что способствует созданию мало- и безотходных технологий.

Характеристика компонентов.

Глина - соответствует требованиям ГОСТ 3226-93. Химический состав представлен в табл. 1.

Цеолит - водные алюмосиликаты кальция и натрия, со способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену - они способны избирательно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы. Его химический состав приведен в табл. 2.

Цитрогипс - представляет собой отход производства лимонной кислоты, химический состав которого представлен в табл. 3.

Биокомпост - органическая часть, которая представлена переработанными личинкой двукрылого насекомого Черная Львинка органических отходов. Органические отходы представляют собой широкий спектр пищевых отходов, в первую очередь некондиционные зерновые продукты, некондиционные пищевые продукты торговых сетей. От отходов отделяется упаковка любого типа, затем происходит их измельчение и гомогенизация до состояния однородной субстанции. В данную субстанцию добавляются подрощенные в инкубаторе личинки, которые в течение нескольких дней перерабатывают субстрат, в котором находятся. В конце этого периода с помощью просеивания происходит отделение личинок из переработанных отходов. Эти переработанные отходы используются в качестве органического компонента в разработанной исскуственной почвосмеси.

Химический состав биокомпоста представлен в табл. 4.

Отходы мокрой магнитной сепарации железной руды - представляют собой пустую породу процесса обогащения железной руды. Его химический состав приведен в табл. 5.

Песок - соответствует требованиям ГОСТ 6139-2003. Химический состав песка представлен в табл. 6.

Важным условием приготовления искусственной почвосмеси является тщательное перемешивание исходных компонентов. Изготовления искусственных почвосмесей основано на механическом смешении неоднородных компонентов, которые могут значительно различаться по физическим, химическим и биологическим характеристикам.

Были приготовлены 7 составов искусственных почвосмесей, компонентный состав которых представлен в табл. 7.

Перед использованием полученные экспериментальные искусственные почвосмеси проверяли на токсикологические характеристики все образцы являются не токсичными, так как их токсичность не превышает 20%, поэтому могут быть использованы при производстве искусственных почвосмесей [MP 2.1.7.2297-07 Обоснование класса опасности отходов производства и потребления по фитотоксичности].

Качественным может считаться искусственная почвенная смесь, соответствующая по основным характеристикам и показателям, установленным нормативным требованиям, которые должны обеспечивать оптимальные свойства искусственной почвосмеси для разных целей его применения.

Песок смешивали с глиной в лопастной мешалке в течение 5-7 минут. Затем добавляли цеолит и цитрогипс и перемешивали еще в течение 5 минут. Продукты мокрой магнитной сепарации и биокомпост Черной Львинки, при необходимости предварительно измельченные в шнековой дробилке в течение 3-5 минут добавляли в полученную смесь и дополнительно перемешивали 7-10 минут. Затем полученная искусственная почвосмесь выдерживалась с последующей оценкой качественных показателей в лабораторном эксперименте. [ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и опре деления]. Лабораторный эксперимент, или искусственный эксперимент, это вид эксперимента, который проводится в искусственно созданных условиях (в рамках научной лаборатории) и в котором по мере возможности обеспечивается взаимодействие исследуемых субъектов только с теми факторами, которые интересуют экспериментатора. Исследуемыми субъектами считаются испытуемые или группа испытуемых, а интересующие исследователя факторы называются релевантными стимулами.

Созданные искусственные почвосмеси в количестве 2 кг. каждый в трехкратной повторное™ помещали в сосуды для исследования, в которые производили посев сельскохозяйственной культуры - кресс салат «Весенний». Норма сева 1 г/м² глубина 0,5-1 см. Посеянный крест салат собирали через 10 дней после полных всходов, удалили из искусственной почвосмеси и определили его урожайность. Показатели урожайности представлены в табл. 8.

Оценка пригодности созданной искусственной почвосмеси с использованием побочных продуктов промышленных производств для биологической рекультивации по одноименным показателям, показала, что проанализированная искусственная почвосмесь пригодна для рекультивации нарушенных земель. [ГОСТ Р 57446-2017 Наилучшие доступные технологии. Рекультивация нарушенных земель и земельных участков. Восстановление биологического разнообразия].

Исследования показали, что первый, второй, четвертый и седьмой составы искусственной почвосмеси превосходят по урожайности контроль и могут быть использованы для выращивания растений в производственных условиях, кроме того могут быть использованы в биологическом этапе при рекультивации техногенно-нарушенных территорий.

Созданная искусственная почвосмесь снижает вредное воздействие на окружающую среду за счет исключения хранения отходов промышленных производств, позволяет вовлекать их повторно в технологический цикл, что способствует созданию мало- и безотходных технологий, по химическому составу не уступает контрольному образцу, в качестве которого была использована типичная почва Белгородской области.

Искусственная почвосмесь, созданная с использованием отходов промышленных производств и переработанных органических отходов личинками двукрылого насекомого Черная Львинка, по химическому составу не уступает почве и способствует росту растений без дополнительного внесения удобрений.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Искусственная почвосмесь включает глину, отходы мокрой магнитной сепарации обогащения железной руды, песок, причем она дополнительно содержит цеолит, цитрогипс, биокомпост Черной Львинки. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет снизить вредное воздействие на окружающую среду за счет исключения хранения отходов промышленных производств, вовлекать их повторно в технологический цикл, что способствует созданию мало- и безотходных технологий и обеспечить высокий урожай. 8 табл.

Искусственная почвосмесь, включающая глину, отходы мокрой магнитной сепарации обогащения железной руды, песок, отличающаяся тем, что содержит цеолит, цитрогипс, биокомпост Черной Львинки при следующем содержании компонентов, масс. %:

глина 30-35 цеолит 5-10 цитрогипс 15-20 отходы мокрой магнитной сепарации обогащения железной руды 5-20 биокомпост Черной Львинки 10-20 песок остальное