Способ производства удобрения из морских водорослей

Способ производства удобрения из морских водорослей

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам производства удобрений из сырья морского происхождения, и может быть использовано для удобрения почв как открытого, так и закрытого грунта, а также аквакультуры.

Известен способ производства удобрения для почвы, использующего отходы, полученные в результате комплексной переработки черноморской красной водоросли Phillophora после экстракции из нее полисахаридов и белковых веществ [1] на агародобывающих предприятиях. Конечный целевой продукт, применяемый непосредственно в качестве удобрения, получают путем обработки вторичных отходов Phillophora кипящей азотной кислотой, затем фильтрации и промывки.

Удобрение из Phillophora недостаточно высоко повышает урожайность растений, т.к. в процессе первичной переработки из него извлечены необходимые для почвы органические и биологические активные вещества, являющиеся основными элементами биогенного питания растений, значительно стимулирующими их развитие и, в конечном итоге, рост урожайности.

Известен также выбранный в качестве прототипа способ производства удобрений из морских водорослей [2], в котором сырую массу водорослей загружают в ямы или в емкости-хранилища, где за 8-10 суток слоевища превращаются в бесформенную полужидкую массу, которую для транспортировки загружают в контейнеры и герметично упаковывают.

Присутствие в удобрении соединений йода стимулирует рост и плодоношение, азотфиксирующие бактерии, которые находятся на поверхности морских водорослей усиливают обогащение почвы азотом. Кроме того, водорослевые удобрения улучшают физические свойства почвы и способствуют удержанию влаги.

Недостаток известного способа производства удобрений заключается в том, что полученное этим способом удобрение содержит повышенное содержание морских солей, что приводит к засолению удобренной почвы. Входящие в состав водорослей многие биологически активные вещества (БАВ) находятся в связанном состоянии и при перегнивании в процессе производства удобрения разрушаются или остаются в связанном состоянии, что снижает эффективность удобрения. Конечный продукт имеет полужидкую консистенцию, и упаковка его для транспортировки требует специальной тары, что удорожает использование такого удобрения.

Используются для производства известного удобрения океанические водоросли - ламинариевые. Сырьевая база этих водорослей находится на Дальнем Востоке и на Севере России, т.е. удалена от крупных сельскохозяйственных регионов. Ламинарии труднодоступны для добычи, запасы их ограничены. Поэтому ламинариевые водоросли экономически более целесообразно использовать в медицине, пищевой промышленности, косметике и парфюмерии.

Предлагаемый способ решает задачу получения удобрения из бурых морских водорослей, предпочтительно Cystoseira, повысить в удобрении содержание БАВ и микроэлементов органического происхождения и снизить содержание морских солей.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении данного способа, состоит в возможности получения дешевых органических удобрений, насыщенных микроэлементами, т.к. в качестве исходного сырья используются черноморские бурые водоросли Cystoseira, запасы которой превышают в России 2 млн тонн, а штормовые выбросы достигают 200 тыс. тонн в год, т.е. добыча не требует затрат. Конечный продукт имеет рассыпчатую массу, расфасовка которой не требуется специальной тары, и ее можно упаковывать в полиэтиленовые мешки.

Указанный результат достигается тем, что морские водоросли помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8-10 суток, согласно изобретению, в качестве исходного сырья используют бурые морские водоросли, предпочтительно Cystoseira, например их штормовые выбросы, которые перед помещением в емкость-хранилище промывают в морской воде от песка и гальки, затем в пресной, измельчают и обрабатывают 1-2% раствором соляной кислоты, перемешивают, а полученную массу после извлечения из емкости-хранилища смешивают с опилками лиственных пород деревьев и песком до влажности конечного продукта 10-15%, при этом выдерживают соотношение измельченной массы водорослей с соляной кислотой 10:1-2, извлеченной из емкости-хранилища массы с опилками лиственных пород деревьев и песком 1:1-2, а песка с опилками 1:1-1,5 соответственно.

Эффект действия соляной кислоты заключается в том, что при перемешивании она разрушает клеточную оболочку водорослей, разлагается при этом, увеличивая таким образом выход органических и биологически активных веществ, в частности альгиновых кислот, необходимых для нормального питания и развития растений.

Кроме того, соляная кислота, вступая в реакцию с морскими солями, разрушает их и переводит в неактивное состояние.

Концентрация кислоты выбрана 1-2%, при соотношении сырье: соляная кислота 10:1-2, т.к. такое соотношение наиболее оптимально для разрушения клеточных оболочек и увеличения выхода БАВ, а также для нейтрализации солей. Более высокая концентрация соляной кислоты может привести к подкислению удобрения, что вредно для некоторых видов почв.

Предварительная промывка сырья в пресной воде и последующая обработка соляной кислотой уменьшает содержание солей в конечном продукте на 40-50%, что способствует меньшему засолению почвы.

Смешивая полученный полужидкий компост с опилками и песком, получаем следующее: опилки впитывают в себя раствор с микроэлементами и при внесении в почву медленно в течение 2-4 месяцев отдают их в почву.

Кроме того, опилки создают запас влаги при поливе, делают почву более рыхлой, воздухопроницаемой и увеличивают срок поступления в почву удобрения, а также сами являются источником удобрения.

Использование опилок лиственных пород деревьев более целесообразно, т.к. в отличии от хвойных опилок они не содержат смолистых веществ, которые ухудшают структуру почвы и отрицательно действуют на многие почвенные макро- и микроорганизмы.

Песок служит инертным наполнителем, также впитывает влагу, улучшает структуру почвы, делая ее более мягкой и воздухопроницаемой.

Конечный продукт представляет собой рассыпчатую массу влажностью 10-15%.

Совокупность отличительных признаков описываемого способа обеспечивает достижение указанного технического результата.

В результате проведенного анализа уровня техники не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение прототипа из выявленных аналогов позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

При дополнительном поиске других технических решений, относящихся к способам производства удобрений из морских водорослей, указанных отличительных признаков не обнаружено, таким образом, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом.

Штормовые выбросы бурых морских водорослей Cystoseira промывают в морской воде от песка и гальки, затем в пресной воде, после чего измельчают, смачивают 1-2% раствором соляной кислоты при соотношении сырье: раствор кислоты 10:1-2, перемешивают, после чего помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8-10 суток, затем извлекают и добавляют опилки лиственных пород деревьев с песком при соотношении сырье-опилки с песком 1:1-2, где соотношение опилки:песок составляет 1:1-1,5, до впитывания и получения массы влажностью 10-15%. Полученное удобрение расфасовывают в полиэтиленовые мешки для дальнейшей транспортировки.

Пример 1. Контрольную массу бурых водорослей Cystoseira, например их штормовые выбросы, предварительно промытую в морской воде от песка и гальки, загружают в емкость-хранилище, где за 8-10 суток слоевища превращаются в бесформенную полужидкую массу.

Через 8-10 суток проводили хроматографический и атомно-абсорбционный анализ полученного удобрения на наличие БАВ, микроэлементов, органических веществ

Результаты анализа приведены в таблице 1.

Пример 2. Штормовые выбросы бурых водорослей Cystoseira, предварительно промытые в морской воде от песка и гальки, дополнительно промывают пресной водой, измельчают и смачивают 0,5% раствором соляной кислоты при соотношении сырье: раствор кислоты 10:0,5, перемешивают, после чего помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8-10 суток, затем извлекают и добавляют опилки лиственных пород деревьев с песком при соотношении сырье-опилки с песком 1:0,5 до впитывания и получения массы влажностью 10-15%. Соотношение опилки:песок составляют 1:1.

Данные хроматографического и атомно-абсорбционного анализа наличия БАВ, микроэлементов в полученном удобрении даны в таблице 1.

Пример 3. Штормовые выбросы бурых водорослей Cystoseira, предварительно промытые в морской воде от песка и гальки, дополнительно промывают пресной водой, измельчают и смачивают 2% раствором соляной кислоты при соотношении сырье:раствор кислоты 10:1, после чего помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8-10 суток, затем извлекают и добавляют опилки лиственных пород с песком при соотношении сырье-опилки с песком 1:1 до впитывания и получения массы влажностью 10-15%. Соотношение опилки:песок составляет 1:1.

О наличии в удобрении БАВ, микроэлементов, органических и минеральных веществ судили по результатам хроматографического и атомно-абсорбционного анализа. Полученные данные приведены в таблице 1.

Пример 4. Штормовые выбросы бурых водорослей, предварительно промытые в морской воде от песка и гальки, дополнительно промывают пресной водой, измельчают и смачивают 2% раствором соляной кислоты при соотношении сырье: раствор кислоты 10:2, после чего помещают в емкость-хранилище, где выдерживают в течение 8-10 суток, затем извлекают и добавляют опилки лиственных пород деревьев с песком при соотношении сырье-опилки с песком 1:2 до впитывания и получения массы влажностью 10-15%. Соотношение опилки:песок составило 1:1,5.

С помощью хроматографического и атомно-абсорбционного анализа определяли наличие в удобрении БАВ, микроэлементов, органических и минеральных веществ.

Полученные данные приведены в таблице 1.

Анализ данных таблицы 1 показал наличие БАВ, микроэлементов, органических и минеральных веществ во всех вариантах эксперимента.

Однако из таблицы 1 видно, что в 1-м опыте, в котором отсутствуют операции измельчения и обработки соляной кислотой сырья, в выходном продукте содержится наименьшее количество БАВ и минеральных веществ по сравнению с другими опытами.

Кроме того, из таблицы 1 видно, что во 2-м варианте опыта, где проводится измельчение и обработка сырья соляной кислотой, но при процентном содержании соляной кислоты 0,5% и при соотношении сырье: раствор кислоты 10:0,5, в полученном удобрении почти не увеличилось количество БАВ, микроэлементов, органических и минеральных веществ по сравнению с примером 1.

Это можно объяснить тем, что в 1-м и 2-м вариантах опытов почти не произошло разрушение клеточных оболочек водорослей.

Из таблицы 1 видно, что удобрение с наиболее высоким выходом БАВ, микроэлементов и минеральных веществ в удобрении получено в 3, 4 опытах. Из этого следует, что для получения удобрений наиболее оптимальными условиями является обработка сырья 1-2% раствором соляной кислоты при соотношении сырье-опилки с песком 1:1-2.

В этом случае соляная кислота наиболее полно разрушает клеточную оболочку водорослей, разлагаясь при этом, увеличивая при этом выход органических и биологически активных веществ.

Проверка удобрений на наличие солей показало, что в 3, 4 вариантах опытов количество солей на 40-50% меньше, чем в 1, 2 опытах.

Проведенные испытания предлагаемого удобрения на овощных культурах показали, что при внесении его в почву повышается устойчивость растений к заболеваниям, например мучнистой росой. При этом ускоряется прорастание семян на 2-5 дня, плодоношение на 8-15 дней, увеличивается срок плодоношения на 10-20 дней, увеличивается урожайность на 100%, улучшается качество плодов овощных культур, повышается морозоустойчивость. Опыты проводили с огурцами "Нежинские", помидорами "Астраханец", кабачками "Грибовские". При этом ядохимикаты, минеральные, органические удобрения других видов не применялись. Срок действия удобрений, внесенных в почву, составляет 2-3 года.

Таблица 1.
Элементы	мг/кг сухого веса
№№ опытов
1	2	3	4
N	2150	2375	3000	3200
S	10120	10330	13100	13525
Al	195	204	255	265
Ca	211230	213110	26210	27510
К	13125	13645	16805	16845
Mg	4810	5110	6310	6410
Na	16115	15620	19805	19965
P	601	635	870	890
I	41	45	55	55
Sr	823	853	1050	1150
Br	224	280	320	340
As	4,4	4,5	5,0	6,0
Zn	10,1	12,0	17,0	19,0
Cu	1,5	1,3	2,5	3,0
Ni	0,1	0.16	0,81	1,5
Fe	8,1	8,3	10,4	10,5
Cr	1,1	1,4	2,3	2,35
Ti	18,2	19,1	27,3	28,0
Ba	16	18	26	26,4
Органические вещества	100	110	115	125

Способ производства удобрения из морских водорослей, включающий помещение исходного сырья в емкость-хранилище и выдерживание в течение 8-10 суток, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют бурые водоросли Cystoseira, которые перед помещением в емкость-хранилище промывают в морской воде, затем в пресной, измельчают, обрабатывают 1-2%-ным раствором соляной кислоты, перемешивают, а полученную массу после извлечения из емкости-хранилища смешивают с опилками лиственных пород деревьев и песком до влажности конечного продукта 10-15%, при этом выдерживают соотношение измельченной массы водорослей с соляной кислотой 10:1-2, извлеченной из емкости-хранилища массы с опилками лиственных пород деревьев и песком 1:1-2, а песка с опилками 1:1-1,5 соответственно.