КОНЦЕНТРИРОВАННАЯ ВОДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ МИКРОФИБРИЛЛИРОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ, СОДЕРЖАЩАЯ СОЛИ ДЛЯ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2024 года по МПК C05F11/00 C05F7/02 

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Данная формула изобретения заявляет приоритет заявки на патент США № 16/442561 от 17 июня 2019 г., содержание которого включено здесь в виде ссылки во всей своей полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ, И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение касается питательных растворов для растений. Более конкретно, оно касается водной суспензии микрофибриллированной целлюлозы, которая включает питательные вещества, полезные для роста растений.

В гидропонике и фертигации концентрированные питательные растворы, называемые «запас», используются в качестве удобрений. Исходные растворы готовят смешиванием неорганических солей в высоких концентрациях, и их целью является обеспечение растений всеми минеральными элементами, которые им необходимы на протяжении их жизненного цикла.

При интенсивном выращивании культур, требующих гидропонного питания или фертирригации, растения снабжают всеми элементами, применяя питательные растворы, приготовленные путем растворения удобрений в виде солей в воде.

Из всех известных природных элементов только 60 элементов были обнаружены в различных растениях, и только 16 элементов обычно считаются необходимыми для роста растений. Хотя большинство растений нуждаются только в 16 основных элементах, некоторые виды могут нуждаться в других.

Макроэлементы включают углерод (C), водород (H), кислород (O), азот (N), фосфор (P), калий (K), кальций (Ca), серу (S) и магний (Mg).

Микроэлементы включают железо (Fe), хлор (CI), марганец (Mn), бор (B), цинк (Zn), медь (Cu), молибден (Mo).

Растениям для роста нужен кальций. Кальций обычно доставляется нитратом кальция, который также обеспечивает азот. Любое другое необходимое дополнительное количество азота можно обеспечить посредством любой соли, содержащей нитраты, или аммиачных удобрений.

Растения также нуждаются в сере, используемой при образовании аминокислот, которые участвуют в процессе их роста. Серу обычно доставляет неорганический сульфат, который легко усваивается растениями.

Фосфор поступает от фосфатов и полифосфатов: наиболее часто используют монофосфат калия и диаммонийфосфат. Потребности в калии покрываются за счет солей калия: наиболее часто используют поташ, нитрат калия, монофосфат калия, хлорид калия и сульфат калия.

Составы удобрений варьируют в зависимости от конкретных потребностей каждой культуры, стадии ее развития и окружающих климатических условий.

Чтобы обеспечить культуры всеми необходимыми элементами, следует приготовить два разных «исходных» раствора, обычно называемых «А» и «В». Растворы необходимо готовить отдельно, чтобы избежать осаждения сульфата кальция из кальция, имеющегося в исходном растворе A, и серы в виде неорганического сульфата, имеющегося в исходном растворе B. Если бы они выпали в осадок, элементы перестали бы быть доступными для растений. Важно пояснить, что и кальций, и сера являются существенными элементами для растений и их следует обязательно добавлять в питательные растворы. Кальций используют для роста, а серу используют для образования аминокислот. Последнюю обычно предоставляют в виде неорганического сульфата, поскольку в этой форме она легко усваивается растениями.

Поскольку сульфат кальция плохо растворяется в воде (из расчета 0,67 г/л при 25°С (77°F) и нейтральном pH), питательные растворы составляют в виде исходных растворов A и B, чтобы отдельно добавлять кальций и сульфат. Было бы коммерчески нецелесообразно готовить разбавленный раствор, объединяющий кальций и сульфат при таких низких уровнях концентрации, чтобы избежать осаждения сульфата кальция.

Хелаты широко применяют в гидропонике, фертирригации и при внесении удобрений, так как они необходимы для снабжения питательных растворов микроэлементами. Хелаты представляют собой органические структуры, которые способны «упаковывать» ионы микроэлементов, таким образом, делая их стабильными в растворах и препятствуя их связыванию с другими катионами и осаждению. Более того, вместе с микроэлементами они образуют сшивку, что улучшает абсорбционную способность последних.

Хелаты особенно важны для обеспечения железа, поскольку оно является микроэлементом, который может легче образовывать гидроксиды и нерастворимые соли с другими ионами, присутствующими в питательных растворах. Стоит упомянуть, что железо необходимо для синтеза хлорофилла, поскольку оно также действует как переносчик электронов во время фотосинтеза и клеточного дыхания, активируя некоторые ферменты. Не может быть рецепта питательного раствора без включения железа. В результате его добавляют в хелатированном виде. Предпочтительным хелатирующим агентом является ЭДТА.

Были попытки решить проблему осаждения сульфатов кальция посредством хелатирования кальция, хотя последний не является микроэлементом и может полностью усваиваться, если он включен в виде соли, например, нитрата кальция.

Однако хелат кальция остается стабильным только в диапазоне pH от 6 до 14, тогда как, с другой стороны, хелат железа остается стабильным только в кислых условиях. Следовательно, диапазон pH, который позволил бы включить все питательные вещества при использовании обоих хелатов, очень ограничен (от 6 до 7). Это усложняет процесс получения раствора и угрожает концентрациям солей, что подразумевает более высокие уровени кислотности.

Было бы желательно иметь один концентрированный раствор ингредиентов, необходимых для роста растений, в котором можно было бы предотвратить осаждение кальция и серы в виде сульфата кальция, а также осаждение других солей, таких как сульфат железа.

Авторы этой патентной заявки неожиданно обнаружили, что микрофибриллированная целлюлоза (MFC) предотвращает осаждение солей в диапазоне pH от 1 до 13.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основным объектом изобретения является питательный раствор, который объединяет исходный материал A (который обеспечивает кальций) и исходный материал B (который обеспечивает сульфаты) в едином стабилизированном растворе в среде микрофибриллированной целлюлозы, имеющем концентрацию кальция и сульфата, превышающую концентрацию, соответствующую нормальной растворимости сульфата кальция в воде.

Более конкретно, целью изобретения является концентрированная водная суспензия микрофибриллированной целлюлозы, содержащая соли для питания растений, где концентрированная водная суспензия содержит микрофибриллированные линейные полимеры молекул D-глюкозы (микроволокна целлюлозы), ионы кальция, ионы сульфата и другие элементы для питания растений, такие как азот, фосфор, калий, магний, железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь, молибден и другие, причем концентрация ионов кальция и сульфат-ионов превышает концентрацию, соответствующую растворимости сульфата кальция в воде, и доля микрофибриллированной целлюлозы (MFC) в суспензии составляет от 1% до 99% масс./масс. Другой целью изобретения является применение микрофибриллированной целлюлозы для приготовления концентрированной суспензии, включающее смешивание микрофибриллированных линейных полимеров молекул D-глюкозы (микроволокон целлюлозы), ионов кальция, сульфат-ионов и других элементов для питания растений, таких как азот, фосфор, калий, магний, железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь, молибден и другие, причем концентрация ионов кальция и сульфат-ионов превышает концентрацию, соответствующую растворимости сульфата кальция в воде, и доля микрофибриллированной целлюлозы (MFC) в суспензии составляет от 1% до 99% масс./масс.

Другой целью изобретения является способ получения концентрированной водной суспензии микрофибрилированной целлюлозы, содержащей соли для питания растений, где способ включает стадию смешивания микрофибрилированных линейных полимеров молекул D-глюкозы (микроволокон целлюлозы), ионов кальция, сульфат-ионов и других элементов для питания растений, таких как азот, фосфор, калий, магний, железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь, молибден и другие, причем концентрация ионов кальция и сульфат-ионов превышает концентрацию, соответствующую растворимости сульфата кальция в воде, и доля микрофибриллированной целлюлозы (MFC) в суспензии составляет от 1% до 99% масс./масс.

Другой целью изобретения является способ питания растений с использованием методик гидропоники или фертирригации, включающий стадию подачи концентрированной водной суспензии микрофибрилированной целлюлозы, содержащей соли для питания растений, где концентрированная водная суспензия содержит микрофибриллированные линейные полимеры молекул D-глюкозы (микроволокна целлюлозы), ионы кальция, сульфат-ионы и другие вещества для питания растений, такие как азот, фосфор, калий, магний, железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь, молибден и другие, причем концентрация ионов кальция и сульфат-ионов превышает концентрацию, соответствующую растворимости сульфата кальция в воде, и доля микрофибриллированной целлюлозы (MFC) в суспензии составляет от 1% до 99% масс./масс.

Другой целью изобретения является применение концентрированной водной суспензии микрофибрилированной целлюлозы, содержащей соли для питания растений, где концентрированная водная суспензия содержит микрофибрилированные линейные полимеры молекул D-глюкозы (микроволокна целлюлозы), ионы кальция, сульфат-ионы и другие элементы для питания растений, такие как азот, фосфор, калий, магний, железо, хлор, марганец, бор, цинк, медь, молибден и другие, причем концентрация ионов кальция и сульфат-ионов превышает концентрацию, соответствующую растворимости сульфата кальция в воде, и доля микрофибриллированной целлюлозы (MFC) в суспензии составляет от 1% до 99% масс./масс., для получения твердых удобрений.

ОПИСАНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Составы удобрений варьируются в зависимости от конкретных требований для каждой культуры, стадии ее развития и окружающих климатических условий.

Для приготовления исходного состава А чаще всего используют следующие соли:

нитрат кальция,

нитрат калия (необязательно, так как он также присутствует в исходном составе B),

нитрат аммония,

поташ,

хлорид калия,

оксид кальция,

хлорид кальция,

этилендиаминтетраацетат железа (железная соль ЭДТА),

молибдат натрия (дигидрат),

молибдат аммония,

этилендиаминтетраацетат марганца (Mn-ЭДТА),

хлорид марганца,

этилендиаминтетраацетат цинка (Zn-ЭДТА),

хлорид цинка,

этилендиаминтетраацетат магния (Mg-ЭДТА),

оксид магния,

этилендиаминтетраацетат меди (Cu-ЭДТА),

этилендиаминтетраацетат кобальта (Co-ЭДТА),

борная кислота,

тетраборат натрия.

Для приготовления исходного состава B наиболее часто используют следующие соли:

сульфат калия,

сульфат магния,

сульфат аммония,

сульфат железа (II),

сульфат меди,

сульфат магния,

сульфат цинка,

фосфат,

монофосфат калия,

диаммонийфосфат,

фосфорный ангидрид,

нитрат калия.

Как описано выше, исходный состав A обычно включает нитраты (кальция, калия и аммония) и ЭДТА-хелатированные микроэлементы. Однако по другому возможному общепринятому рецепту исходный состав A включает только нитраты (кальция, калия и аммония) и железную соль ЭДТА; и исходный препарат B включает микроэлементы в виде сульфатов (магния, марганца, меди, цинка и др.), так что сульфаты и кальций не осаждаются в виде сульфата кальция.

Авторы настоящей патентной заявки неожиданно обнаружили другую альтернативу, которая включает применение микрофибрилированной целлюлозы (MFC), получаемой способом фибриллирования целлюлозы во влажном состоянии.

Микрофибрилированная целлюлоза (MFC) представляет собой материал, состоящий из целлюлозы и воды при концентрации целлюлозы менее 15%. Он характеризуется способностью сохранять большое количество воды относительно собственной массы с получением «кремообразной» суспензии или суспензии «гелевого типа» с очень низкой долей микрофибрилированной целлюлозы (всего 2%). Ее pH варрьируется в диапазоне от 4 до 8, а плотность от 1,2 до 1,6 кг/л.

Микрофибриллы целлюлозы представляют собой очень маленькие волокна целлюлозы, получаемые механическим разрушением растительных волокон и последовательностью специфических химических и механических обработок (способом фибриллирования).

Когда целлюлозу подвергают фибриллированию, площадь поверхности становится намного большей по сравнению с исходным материалом, что приводит к значительному увеличению количества доступных гидроксильных групп (ОН) на поверхности микрофибрилл. Поскольку эти гидроксильные группы имеют естественный отрицательный заряд, они способны захватывать ионы с положительным зарядом, например, ионы кальция. Таким образом, предотвращается связывание ионов кальция с сульфатами, что позволяет полностью избежать их осаждения в виде сульфата кальция.

В случае суспензий с низкой влажностью можно получить твердое удобрение с высокими полезными характеристиками. Одной из них является возможность обеспечения высвобождения питательных веществ по потребности растения. Это происходит потому, что электрохимическая сила листьев выше, чем ионные силы элементов с гидроксилом в твердой суспензии, что вызывает высвобождение питательных веществ. С другой стороны, эти гидроксильные ионные силы сильнее полярных сил воды, поэтому степень вымывания питательных веществ снижается, поскольку они удерживаются такой силой во время дождя.

Предпочтительная водная суспензия по настоящему изобретению включает (все проценты в следующем далее описании и в примерах соответствуют % масс./масс.):

от 60% до 90% воды,

от 1% до 40% микрофибрилированной целлюлозы (MFC),

от 1% до 55% нитрата кальция,

от 0,01% до 0,5% магниевой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,7% марганцевой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,7% цинковой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,9% железной соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,1% медной соли ЭДТА,

от 0,001% до 0,01% молибдата натрия (дигидрат),

от 0,0001% до 0,001% кобальтовой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,4% борной кислоты,

от 1% до 12% нитрата калия,

от 0,5% до 25% монофосфата калия,

от 0,5% до 42% сульфата магния,

от 0,1% до 11% сульфата калия.

Наиболее предпочтительная водная суспензия по настоящему изобретению включает:

18,6 л воды (68,2%),

6,000 г микрофибрилированной целлюлозы (22,0%),

1,000 г нитрата кальция (3,7%)

12 г магниевой соли ЭДТА (0,0440%),

20 г марганцевой соли ЭДТА (0,0733%),

20 г цинковой соли ЭДТА (0,0733%),

25 г железной соли ЭДТА (0,0916%),

3 г медной соли ЭДТА (0,0110%),

0,3 г молибдата натрия (дигидрат), (0,0011%),

0,03 г кобальтовой соли ЭДТА (0,0001%),

10 г борной кислоты (0,0366%),

300 г нитрата калия (1,10%),

400 г монофосфата калия(1,47%),

750 г сульфата магния (2,75%),

150 г сульфата калия (0,55%).

Следующие примеры демонстрируют получение концентрированных растворов, которые могут содержать все необходимые компоненты для растений. Не предполагается указание конкретных количеств или ограничение ингредиентов, используемых в составах. Основной целью примеров является демонстрация получения концентрированной водной суспензии по данному изобретению.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Получение концентрированной водной суспензии

Пример получения 10 л исходного состава A:

смешивали следующие компоненты в 9,3 л воды при 25°С (77°F) и нейтральном pH (так как соли обеспечивают примерно 700 кубических сантиметров объема, для получения 10 л исходного состава A добавляли 9,3 л воды):

1,000 г нитрата кальция,

12 г магниевой соли ЭДТА,

20 г марганцевой соли ЭДТА,

20 г цинковой соли ЭДТА,

25 г железной соли ЭДТА,

3 г медной соли ЭДТА,

0,3 г молибдата натрия (дигидрата),

0,03 г кобальтовой соли ЭДТА,

10 г борной кислоты.

Масса 10 л получаемого исходного состава A составляла 10390 г.

Пример получения 10 л исходного состава B:

смешивали следующие компоненты в 9,3 л воды при 25°С (77°F) и нейтральном pH (так как соли обеспечивают примерно 700 кубических сантиметров объема, для получения 10 л исходного состава B добавляли 9,3 л воды):

300 г нитрата калия,

400 г монофосфата калия,

750 г сульфата магния,

150 г сульфата калия.

Масса 10 л получаемого исходного состава B составляла 10900 г.

Пример получения 27,3 кг концентрированной водной суспензии исходного состава A и B в микрофибрилированной целлюлозе:

получали 27,3 кг суспензии, поскольку данный препарат имеет следующее соотношение компонентов: 6 частей микрофибрилированной целлюлозы (MFC) на каждые 10 частей исходного состава A (10390 г) и 10 частей исходного состава B (10900 г), что дает указанное выше количество.

Шесть кг микрофибрилированной целлюлозы (MFC) смешивали с 10 л исходного состава A и перемешивали вручную в течение 5 мин. Затем добавляли к полученному раствору 10 л исходного состава B и перемешивали вручную в течение 5 мин Результирующий раствор имел исходную композицию состава A и состава B, а также микрофибрилированной целлюлозы (MFC) с pH 3,4. Это означает:

18,6 л воды (68,2%),

6,000 г микрофибрилированной целлюлозы (22,0%),

1,000 г нитрата кальция (3,7%),

12 г магниевой соли ЭДТА (0,0440%),

20 г марганцевой соли ЭДТА (0,0733%),

20 г цинковой соли ЭДТА (0,0733%),

25 г железной соли ЭДТА (0,0916%),

3 г медной соли ЭДТА (0,0110%),

0,3 г молибдата натрия (дигидрата) (0,0011%),

0,03 г кобальтовой соли ЭДТА (0,0001%),

10 г борной кислоты (0,0366%),

300 г нитрата калия (1,10%),

400 г монофосфата калия (1,47%),

750 г сульфата магния (2,75%),

150 г сульфата калия (0,55%).

Масса суспензии составляла 27290 г.

Примеры смесей с осадками и без них

Пример 2

Смешивали исходный состав A и исходный состав B.

Смешивали сто (100) см³ полученного состава A и 100 см³ полученного состава B при 25°С (77°F); смесь перемешивали и через 3 мин наблюдали появление осадка.

Через 30 мин смесь снова перемешивали, и через 2 мин осадок все еще присутствовал, подтверждая, что осадок не растворяется повторно.

Пример 3

Смешивали исходный состав A и MFC, затем добавляли исходный состав B.

Смешивали сто (100) см³ полученного состава A с 60 г микрофибрилированной целлюлозы (MFC); смесь перемешивали вручную и затем сразу добавляли 100 см³ полученного состава B. Через 3 мин не наблюдали появления осадка. Наблюдение образца проводили через 24 час, 48 час и даже через 90 дней, но никаких изменений во внешнем виде не обнаружено.

Пример 4

Смешивали исходный состав B и MFC и затем добавляли исходный состав A.

В данном примере был изменен порядок смешивания исходных составов при получении водной суспензии. Смешивали сто (100) см³ полученного состава B с 60 г микрофибрилированной целлюлозы (MFC); смесь перемешивали вручную и затем добавляли 100 см³ полученного состава A. Через 3 мин не наблюдали появления осадка. Наблюдение образца проводили 24 час, 48 час и даже через 90 дней, но никаких изменений во внешнем виде не обнаружено.

Пример 5

Этот пример служит для демонстрации отсутствия признаков токсичности при использовании микрофибрилированной целлюлозы (MFC) в питательном растворе. Авторы готовили 3 идентичных небольших гидропонных плавучих системы, на которых выращивали 2 образца салата.

Гидропонная плавучая система состояла из 20-литровых поддонов, в каждый из которых помещали по 2 саженца салата. Поддоны имели плоский стержень из полистирола для поддержки саженцев, и каждый из них имел два отверстия, через которые корни могли проникать в воду, содержащуюся в поддонах.

В гидропонную систему номер 1 добавляли питательные растворы исходного состава A и исходного состава B и не добавляли микрофибрилированную целлюлозу (MFC). В гидропонную систему номер 2 добавляли концентрированную водную суспензию исходных составов A и B в микрофибрилированной целлюлозе (MFC), имевшую концентрацию микрофибрилированной целлюлозы (MFC) 23%. В гидропонную систему номер 3 добавляли концентрированную водную суспензию исходных составов A и B в микрофибрилированной целлюлозе (MFC), имевшую концентрацию микрофибрилированной целлюлозы (MFC) 80%.

Количество раствора и/или водной суспензии, добавляемое в три системы, в каждом случае имело одинаковую электропроводность, гарантируя одинаковое обеспечение солями в каждом из них (электропроводность является мерой количества растворенных твердых веществ на единицу объема).

Целевая электропроводность варьировалась от недели к неделе, в зависимости от потреблений саженцев латука в течение их жизненного цикла: 350 м.д. на 1-й неделе, 700 м.д. на 2-й неделе, 1050 м.д. на 3-й неделе и 1400 м.д. на 4-й неделе.

После 4-й недели все растения салата показали одинаковый рост и достигли веса от 270 до 280 г каждое.

Таким образом, можно сделать вывод, что микрофибрилированная целлюлоза (MFC) обеспечивает доступность солей для растений, а также правильную абсорбцию питательных веществ, поскольку рост исследованных образцов не выявил значительных изменений.

Пример 6

В данном примере показано, как микрофибрилированная целлюлоза (MFC) предотвращает осаждение сульфата кальция, даже когда смешивают растворы нитрата кальция и сульфатов с максимально возможной концентрацией при 25°С (77°F) и нейтральном pH.

Тестировали два образца:

контрольный образец, где смешивали 3 разведения соли с максимально возможной концентрацией при 25°С (77°F) и нейтральном pH в таком порядке: 180 см³ воды*, 100 см³ раствора нитрата кальция (1,200 г в 1 л воды), 100 см³ раствора сульфата калия (120 г в 1 л воды) и 100 см³ раствора сульфата марганца (710 г в 1 л воды).

После их механического перемешивания налюдали образование 192 г осадка сульфата кальция.

* Добавляли сто восемьдесят (180) см³ воды, чтобы уравнять объемы в образцах (воды в первом и микрофибрилированной целлюлозы во втором).

В другом образце смешивали 3 разведения соли с максимально возможной концентрацией при 25°С (77°F) и нейтральном pH в микрофибрилированной целлюлозе (MFC) в следующем порядке: 100 см³ раствора нитрата кальция (1200 г в 1 л воды) в 60 г микрофибрилированной целлюлозы (MFC), 100 см³ раствора сульфата калия (120 г в 1 л) в 60 г микрофибрилированной целлюлозы (MFC), и в заключение 100 см³ раствора сульфата марганца (710 г в 1 л) в 60 г микрофибрилированной целлюлозы (MFC). Смешивали 3 суспензии вместе.

Через 48 час признаков осадка не было.

Пример 7

В данном примере показано, что микрофибрилированная целлюлоза (MFC) позволяет разрабатывать суспензии гомогенно распределенных солей, которые содержат твердые вещества в гораздо большем количестве, чем количество солей, которое может содержаться в водном растворе того же объема. Проведено два тестирования образцов.

Контрольный образец, где сульфат калия добавляли в количестве, вдвое превышающем его растворимость в воде при 25°С (77°F) и нейтральном pH (111 г/л). Более конкретно, смешивали 28,8 г сульфата калия в 130 см³ воды при 25°С (77°F). Смесь перемешивали вручную и сразу после этого отмечали появление осадка сульфата калия.

Образец номер 2, состоящий из такого же количества сульфата калия, как содержалось в контрольном образце (то есть 28,8 г), который добавляли в суспензию такого же объема (130 см³) с микрофибрилированной целлюлозой (MFC) при 23% (30 г микрофибрилированной целлюлозы в 100 см³ воды). Смесь перемешивали вручную и через 5 мин не наблюдали осаждения сульфата калия. Наблюдение образца проводили через 24 час , 48 час и даже через 90 дней без видимых изменений внешнего вида.

Пример 8

Получение твердого удобрения

Исходной точкой являлась водная суспензия, приготовленная, как описано в примере 1.

Брали 1000 г концентрированной водной суспензии составов A и B в микрофибрилированной целлюлозе (MFC), которая описана в примере 1. Эту суспензию выливали в матрицы в форме гранул объемом 10 см³, каждая из которых содержала 12 г суспензии, и помещали в сушильную печь при температуре 71,7°C (161,6°F) на 24 час Конечным результатом этого способа стал продукт твердой консистенции. Каждая полученная отливка представляла собой таблетку массой 3 г, что означает потерю 8 г воды. Предполагая, что микрофибрилированная целлюлоза (MFC) теряет 50% своей влажности, и зная, что содержание волокон в ней составляет 15%, получали следующий состав каждой таблетки:

10,00% воды,

50,56% микрофибрилированной целлюлозы,

14,65% нитрата кальция,

0,176% магниевой соли ЭДТА,

0,293% марганцевой соли ЭДТА,

0,293% цинковой соли ЭДТА,

0,366% железной соли ЭДТА,

0,044% медной соли ЭДТА,

0,004% молибдата натрия (дигидрата),

0,0004% кобальтовой соли ЭДТА,

0,147% борной кислоты,

4,39% нитрата калия,

5,86% монофосфата калия,

10,99% сульфата магния

2,19% сульфата калия.

Пример 9

Питание образца томата с использованием концентрированной водной суспензии в твердом виде. Образец томата выращивали с использованием для питания только концентрированной водной суспензии в твердом виде, полученной, как описано в примере 8.

Сначала поместили в 11-литровый горшок тонкий слой керамзита для содействия дренажу и затем заполнили горшок инертным субстратом, не содержащим питательных веществ (торфом). Далее равномерно распределили по емкости 12 таблеток, полученных, как описано в примере 8. Горшок поливали водой в соответствии с потребностями, при этом в течение всего цикла добавляли только воду. За 105-дневный цикл растение дало 43 помидора общей массой 4,9 кг. Растение продемонстрировало нормальный размер с подходящей скоростью роста и наличием здоровых листьев в верхней части стебля.

Этот эксперимент говорит о том, что питательные вещества эффективно высвобождаются по потребностям растения на протяжении всего цикла.

Целевая суспензия по настоящему изобретению имеет следующие преимущества по сравнению с прототипами:

Водная суспензия позволяет иметь в одном растворе комбинацию солей, концентрация которых обычно ведет к образованию осадка.

Она позволяет разрабатывать полные составы, полностью сбалансированные для каждого вида культур в одной суспензии.

В твердом варианте питательные вещества высвобождаются по потребности растений, и сокращается выщелачивание.

Упрощение по сравнению с применением удобрений, поскольку больше нет необходимости иметь дело с несколькими растворами, такими как состав A и состав B.

Снижение транспортных расходов и сокращение выбросов углекислого газа за счет возможности транспортировать большее количество солей в том же объеме.

Снижение затрат на упаковку в результате меньшего количества упаковок, необходимых для доставки готовых составов.

Срок годности продукта: срок годности продукта увеличивается за счет стабильности суспензии.

Снижение затрат на хранение и удобное управление запасами.

Кроме того, любой приоритетный(ые) документ(ы) по данной заявке включен в настоящее описание в качестве ссылки во всей своей полноте.

Группа изобретений относится к области растениеводства, в частности к гидропонике и фертигации. Концентрированная водная суспензия для питания растений, в % масс./масс., включает: от 60% до 90% воды, от 1% до 40% микрофибриллированной целлюлозы (MFC), от 1% до 55% нитрата кальция, от 0,01% до 0,5% магниевой соли ЭДТА, от 0,01% до 0,7% марганцевой соли ЭДТА, от 0,01% до 0,7% цинковой соли ЭДТА, от 0,01% до 0,9% железной соли ЭДТА, от 0,01% до 0,1% медной соли ЭДТА, от 0,001% до 0,01% молибдата натрия (дигидрата), от 0,0001% до 0,001% кобальтовой соли ЭДТА, от 0,01% до 0,4% борной кислоты, от 1% до 12% нитрата калия, от 0,5% до 25% монофосфата калия, от 0,5% до 42% сульфата магния, от 0,1% до 11% сульфата калия. Микрофибриллированная целлюлоза (MFC) предотвращает осаждение солей в диапазоне pH от 1 до 13, обеспечивая доступность солей для роста растений. Способ получения твердого удобрения включает стадию дегидратации водной концентрированной суспензии для получения продукта твердой консистенции. Способ получения твердого удобрения включает стадию выливания водной концентрированной суспензии в форму и дегидратации ее для получения формованного продукта твердой консистенции. Твердое удобрение, полученное способом, содержит водную концентрированную суспензию, которая дегидратирована. Изобретения обеспечивают упрощение получения сбалансированного состава удобрений. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 пр.

1. Концентрированная водная суспензия для питания растений, отличающаяся тем, что включает (все проценты соответствуют % масс./масс.):

от 60% до 90% воды,

от 1% до 40% микрофибриллированной целлюлозы (MFC),

от 1% до 55% нитрата кальция,

от 0,01% до 0,5% магниевой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,7% марганцевой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,7% цинковой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,9% железной соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,1% медной соли ЭДТА,

от 0,001% до 0,01% молибдата натрия (дигидрата),

от 0,0001% до 0,001% кобальтовой соли ЭДТА,

от 0,01% до 0,4% борной кислоты,

от 1% до 12% нитрата калия,

от 0,5% до 25% монофосфата калия,

от 0,5% до 42% сульфата магния,

от 0,1% до 11% сульфата калия,

где микрофибриллированная целлюлоза (MFC) предотвращает осаждение солей в диапазоне pH от 1 до 13, обеспечивая доступность солей для роста растений.

2. Концентрированная водная суспензия для питания растений по п. 1, отличающаяся тем, что включает:

18,6 л воды,

6000 г микрофибриллированной целлюлозы,

1000 г нитрата кальция,

12 г магниевой соли ЭДТА,

20 г марганцевой соли ЭДТА,

20 г цинковой соли ЭДТА,

25 г железной соли ЭДТА,

3 г медной соли ЭДТА,

0,3 г молибдата натрия (дигидрата),

0,03 г кобальтовой соли ЭДТА,

10 г борной кислоты,

300 г нитрата калия,

400 г монофосфата калия,

750 г сульфата магния,

150 г сульфата калия.

3. Концентрированная водная суспензия для питания растений по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что ее применяют при гидропонике, фертигации.

4. Способ получения твердого удобрения, отличающийся тем, что он включает стадию дегидратации водной концентрированной суспензии по любому из предыдущих пунктов для получения продукта твердой консистенции.

5. Способ получения твердого удобрения, отличающийся тем, что он включает стадию выливания водной концентрированной суспензии по любому из пп. 1-3 в форму и дегидратации ее для получения формованного продукта твердой консистенции.

6. Способ получения твердого удобрения по п. 4 или 5, отличающийся тем, что стадию дегидратации проводят в течение примерно 24 час при температуре 72°C (161,6°F).

7. Способ получения твердого удобрения по п. 5, отличающийся тем, что формованный продукт представляет собой таблетку.

8. Твердое удобрение, полученное способом по любому из пп. 4-7, отличающееся тем, что оно содержит водную концентрированную суспензию по любому из пп. 1-3, которая дегидратирована.

9. Твердое удобрение по п. 8, отличающееся тем, что оно имеет форму таблетки.

10. Твердое удобрение по п. 9, отличающееся тем, что каждая таблетка содержит:

10,00% воды,

50,56% микрофибриллированной целлюлозы,

14,65% нитрата кальция,

0,176% магниевой соли ЭДТА,

0,293% марганцевой соли ЭДТА,

0,293% цинковой соли ЭДТА,

0,366% железной соли ЭДTA,

0,044% медной соли ЭДTA,

0,004% молибдата натрия (дигидрата),

0,0004% кобальтовой соли ЭДТА,

0,147% борной кислоты,

4,39% нитрата калия,

5,86% монофосфата калия,

10,99% сульфата магния,

2,19% сульфата калия.