Спосіб отримання біодобрива

1. Спосіб отримання біодобрива, що включає змішування бактеріальної культури з органічною речовиною й наступне гранулювання, який відрізняється тим, що органічну речовину перед змішуванням з бактеріальною культурою дроблять до максимальної величини фракції 10-15 мм, потім ферментують і висушують при температурі 50-80 °С, після цього її подрібнюють до однорідної консистенції з розміром часток 0,1-0,5 мм, а як бактеріальну культуру використовують консорціум ефективних мікроорганізмів на основі багатокомпонентної суміші живих мікробних культур різних систематичних груп мікроорганізмів у вигляді культуральної рідини, при цьому змішування ведуть при ваговому співвідношенні органі U 2 (19) 1 3 вності й навіть відмирання частини бактеріальної культури. Відомо спосіб одержання біологічного добрива див. патент РФ №1829892. По даному способу одержують субстрат шляхом внесення в торф вапняних, мінеральних і бактеріальних добрив з наступним перемішуванням компонентів, а в якості бактеріального добрива використовують біомасу штаму бактерій Pseudomonas putida fluorescens ЦМПМ В-3481. Відомо також спосіб одержання біодобрива по патенту РФ №2130005 «Спосіб одержання біодобрива». Виходячи з опису до патенту, використовували суспензії кліток Azotobacter crhoococcum або чисту культуру мікроміцета Trichoderma harzianum, концентровану біомасу яких наносили на висушений гранульований курячий послід, після чого її іммобілізували у вологій камері в аеробних умовах протягом 3-7 діб без перемішування. Спосіб має істотний недолік, пов'язаний з великою тривалістю й більшими енерговитратами при іммобілізації. Крім того, гранули втрачають свою форму, злипаються й практично непридатні для промислового пакування. Високі норми витрат концентрованої суспензії кліток призводять до значного подорожчання готового продукту. Багато років у сільгоспмікробіології панували напрямки по впровадженню монокультуральних препаратів, таких як азотобактерій, фосфобактерін та інші. Однак, останнім часом стали відомі багатокомпонентні мікробіодобрива на основі ефективних мікроорганізмів (ЕМ). Мікробіологічний склад багатокомпонентного, багатофункціонального консорціуму ефективних мікроорганізмів складається з найбільш ефективних штамів, що володіють високою антагоністичною активністю стосовно широкого спектра фітопатогенних бактерій і грибів, стимулюючим впливом на ріст рослин, здатністю виживати й зберігати свої корисні властивості в широкому діапазоні температур від -20 до +90°С, здатністю існувати як в аеробному, так і в анаеробному середовищу, здатністю до виживання й існуванню в широкому діапазоні рН: від 3 до 11. Відомо спосіб отримання біодобрива на основі торфу, що включає змішування бактеріальної культури з торфом, причому змішування ведуть у присутності клеючої речовини КМЦ із одночасним гранулюванням у грануляторах з елементами, що обертаються і перемішують, при співвідношенні на 100 вес. ч. торфу КМЦ 1,0-10 і бактеріальної культури 30,0-80,0. У якості бактеріальної культури використовують Rhizobium Japonicum шт.646, вирощену на глюкозі або Rhizobium trifolii шт. 311, вирощену на меласі. (а. с. №927789, опубл. 15.05.82, Бюлетень №18). Дане технічне рішення є найбільш близьким до пропонованого й тому обране нами в якості прототипу. Недоліком виробництва по цьому способу є низький зміст у торф'яній основі біогенних елементів, насамперед азоту, фосфору й калію (відповідно 0,2, 1,0 і 0,4% від абсолютно сухої речовини), внаслідок чого біологічна активність ґрунтів підвищується незначно й спостерігається відносно слабка приживлюваність бактеріальної мікрофлори. До недоліків цього способу також слід віднести те, 54210 4 що внесення бактеріальної культури здійснюють одночасно із сушінням і гранулюванням торфу й тому бактеріальна культура знаходиться під тривалим механічним і температурним впливом, у результаті чого різко знижується біологічна активність препарату. Використання клею КМЦ ускладнює й здорожує виробництво, тому що зв'язане це з необхідністю закуповувати й завозити велику кількість дорогого клею КМЦ. Високі норми витрати бактеріальної культури призводять до значного подорожчання готового продукту. Використаний у якості бактеріальної культури препарат Rhizobium Japonicum шт.646, який вирощений на глюкозі або Rhizobium trifolii шт. 311, який вирощений на меласі має невисоку активність при його використанні й тому біологічна активність ґрунту підвищується незначно. В основу корисної моделі поставлене завдання отримання високоефективного біодобрива високої ефективності застосування за рахунок підвищення приживлюваності мікроорганізмів на органічних носіях, підвищення біологічної активності ґрунту й поліпшення споживчих властивостей отриманого біодобрива. Поставлене завдання досягається тим, що в способі отримання біодобрива, що включає змішування бактеріальної культури з органічною речовиною й наступним гранулюванням, згідно з корисною моделлю органічну речовину перед змішуванням з бактеріальною культурою дроблять із максимальною величиною фракції 10-15мм, потім ферментують і висушують при температурі 5080°С, після цього його подрібнюють до однорідної консистенції з розміром часток 0,1-0,5мм, а в якості бактеріальної культури використовують консорціум ефективних мікроорганізмів на основі багатокомпонентної суміші живих мікробних культур різних систематичних груп мікроорганізмів у вигляді культуральної рідини, при цьому змішування ведуть при ваговому співвідношенні органічної речовини й культуральної рідини 1000:2-2,5 відповідно, а формоутворення гранул здійснюють на грануляторі, який утворює гранули під тиском 24кг/см2, з наступним сушінням гранул при температурі 20-35°С до залишкової вологості 8-20%, при цьому в якості органічної речовини використовують, наприклад, курячий послід. У якості бактеріальної культури на основі суміші живих мікробних культур у вигляді культуральної рідини можуть використовувати, наприклад, суміш живих мікробних культур, які містять фототронні, аноксігенні, пурпурні, несерні бактерії Rhodopseudomonas palustris 100-I, Rhodobacter spheroides 5, Lactobacillus casei 21, Lactobacillus plantarum 51, Lactococcus lactis 47 і Saccharomyces cerevisiae 22 у заданому співвідношенні компонентів. Змішування культуральної рідини з органічною речовиною можуть здійснювати, наприклад, шляхом мелкодисперсного розпилювання водяного розчину культуральної рідини, на поверхню органічної речовини. У запропонованому технічному рішенні гранулювання відбувається після змішування, що дозволяє контролювати процес, тому що визначені 5 діапазони температури сушіння й діапазони вологості й у процесі змішування відбувається фізична іммобілізація бактеріальної культури на адсорбенті органічної речовині-носії. Біоферментація органічної речовини на клітинному рівні відбувається в максимально стислий термін. При ферментації відбувається часткове розкладання клітковини органічної речовини, наприклад підстилки (соломи), віддаляється специфічний запах аміаку, гине патогенна мікрофлора, гинуть гельмінти, усувається здатність до проростання насінь, що залишилися. Біопрепарат містить науково відібрані штами антипатогенов - сапрофітних мікроорганізмів, що є антагоністами патогенної мікрофлори, що забезпечують інтенсивне пробіотичне знезаражування відходів. Активно розмножуючись у середовищі органічних відходів, гною, посліду, мікроорганізми патогени знищують патогенні й потенційно небезпечні мікроорганізми людини й свійських тварина, гельмінтів, багаторазово прискорюючи їх природне відмирання. Використання біопрепарату - консорціуму ефективних мікроорганізмів, які являють собою живі мікробні культури, виділенні з різних екосистем, у вигляді культуральної рідини, розширює сферу використання біоудобрив. Багатокомпонентні мікробні препарати значно стабільніші в прояві їх позитивного ефекту у такому складному багатофакторному середовищі, як ґрунт, ніж монокультуральні, внаслідок більш широкого набору фізіологічних і біохімічних властивостей різних систематичних груп мікроорганізмів. При формоутворенні гранул відсутній тривалий механічний і температурний вплив (відсутні фізичні процеси, такі як перепади температури й тиску) що не призводить до загибелі мікроорганізмів і не погіршує біологічну активність добрива. Подрібнена до однорідної консистенції з розміром часток 0,1...0,5мм органічна речовина сприяє збереженню мікроорганізмів за рахунок оборотного зв'язування з поверхневими білками бактерій. Тому бактерії в повному обсязі досягають ґрунту, де вони можуть десорбуваться й виявити максимальну активність. Перший етап - іммобілізація бактерій на сорбенті-органічній речовині. Другий етап - після влучення сорбенту - органічної речовини в ґрунт бактерії десорбуються й починають адсорбуватися на ґрунті і колонізуватися в ній. Десорбовані з носія мікроорганізми на відміну від бактерій, які входять до складу неіммобілізованих бактерій, перебувають в активному фізіологічному стані. Попередня іммобілізація клітин мікроорганізмів на органічному носії сприяє кращій приживлюваності їх у ґрунті й тривалому збереженню біологічної активності. Розкладання й мінералізація рослинних залишків (стерні) сімбіотичними мікроорганізмами біопрепарату не тільки підсилюють азотне живлення рослин, але й сприяють збільшенню змісту рухливих форм фосфору й калію. Завдяки діяльності мікроорганізмів ґрунт збагачується коштовними живильними речовинами й звільняється від багатьох шкідливих організмів і продуктів. Така взаємодія, що включає створення мікроколонії бактерій у ґрунті й обумовлює високий 54210 6 ефект при застосуванні біодобрива. Ґрунтові мікроорганізми роблять доступними для рослин живильні речовини, доставляючи рослинам усю "таблицю Менделєєва". Для живлення ґрунтових мікроорганізмів необхідна органіка. Є два шляхи вступу органіки в ґрунт - кореневі виділення рослин з післязбиральними залишками й внесення органіки в ґрунт ззовні. Наприклад, у курячому посліді втримується близько 60% органіки. Хімічний склад курячого посліду після сушіння № Показник Од. вим. Результат 1 Азот загальний % 4,30 2 Фосфор загальний % 2,18 3 Калій загальний % 1,09 Масова частка органіч4 % 60,73 ної речовини Спільне внесення бактеріальної культури в гранулах біодобрива забезпечує більш високу біологічну активність мікроорганізмів, обумовлену наявністю біологічно активних речовин (протеїн, вуглеводи) і додаткових джерел мінерального живлення (азоту, фосфору, калію) у складі сухої органічної речовини. Одержане біодобриво має вигляд великих (розмір від 3 до 10мм) твердих гранул з високою механічною міцністю на стиск. Така товарна форма біодобрива сприяє збереженню його споживчих властивостей при зберіганні, транспортуванні й використанні. Низька вологість (8-20%) отриманих гранул біодобрива знижує непродуктивні енергетичні витрати на транспортування й внесення в перерахуванні на одиницю ваги внесеної органічної речовини й бактеріальної культури. Його гранули водоміцні, при контакті з водою набухають, збільшуючись у розмірах, що допомагає їм зберігати воду при посусі. При недоліку води в ґрунті вони повільно віддають цю вологу, забезпечуючи корінням рослин і мікроорганізмам кращі умови при нетривалих посухах. Сукупна дія всіх перерахованих факторів забезпечує синергетичний ефект - більш високу продуктивність за рахунок збільшення виходу готової продукції й поліпшення його якості. Використання сукупності всіх істотних ознак, включаючи відмітні, дозволить одержати біодобриво з високим споживчими властивостями. Здійснення способу пояснюється наступним прикладом конкретного виконання. Виконання проводилося в 2 етапи. 1 етап - ферментація органічної сировини. Вихідна сировина - органічна речовина в кількості 20 тонн суміші підстилкової соломи й курячого калу при вологості більш 35% сушили при температурі 80°С і при досягненні вологості менш 35% - подрібнювали. Перед здрібнюванням відокремлювали сторонні предмети й феромагнітні включення. Одержувана фракція - порошкоподібна (сипуча) у вигляді грудочок калу розміром 0,5...2мм - 70% 2...5мм - 20% 5...15мм – 10% і соломи довжиною до 100мм - менш 0,5%. Здрібнена сировина - органічна речовина змішували з розчином препарату Байкал М1 у співвідношенні 200л розчину, що ек 7 54210 вівалентно обсягу 0,2л концентрату з титром 109...1010, на 1000кг сировини. Після цього органічну речовину заклали на ферментацію в бурти, на бетонованому майданчику. Бурти накривали поліпропіленовою плівкою. Витримували 45 діб. У зв'язку з тим, що процес залежить від температури й вологості атмосфери, залишкова вологість коливається від 15 до 35%. Після закінчення ферментації сировину - органічну речовину здрібнили. Одержана фракція - порошкоподібна (сипуча) у вигляді грудочок органіки розміром 0,1...0,5мм. Отриману масу піддали сушінню до вологості 820% при температурі 20-35°С. Був передбачений процес сепарації, відділення часток більш 0,5мм. Частки більш 0,5мм повертали на здрібнювання. Тим самим відферментована органічна речовина була доведена до агрегатного стану з необхідними адсорбуючими властивостями. 2 етап - іммобілізація багатокомпонентних мікробних культур різних систематичних груп мікроорганізмів у вигляді культуральної рідини в відферментовану органічну речовину. Іммобілізація бактеріальної культури на органічний носій проводилася методом змішування концентрату, розведеного в нехлорованій воді, у співвідношенні 2л концентрату з титром 109...1010кл/мол на 200л води при температурі 4...30°С з отриманою органічною речовиною в пропорції 200л:1000кг із наступною грануляцією шляхом продавлювання отриманої маси скрізь фільєри з утвором гранул 2...11мм і наступним сушінням при температурі 20...35°С. Спосіб також можна проілюструвати наступним прикладом. Приклад. По цьому способу органічну суміш завантажують у спеціальні ферментери, у яких процес дозрівання відбувається за 6-7 доби, тому що в них нагнітається в нижню частину повітря, яке різко інтенсифікує ріст і розвиток мезофільних і термофільних мікроорганізмів. В окремому випадку виконання способу, що заявляється, бактеріальний концентрат співтовариство мікроорганізмів у вигляді рідкої фракції з титром не менш 109 1010кл/мл розтворяють в воді в пропорції 2л:200л і змішують (наносять на поверхню) з органічними добривами з розрахунку 200л розчину на 1000кг. В цьому випадку виникає включення рідкої Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 форми бактеріального препарату у технологічний процес промислового виробництва органічних добрив. При цьому обприскування органічних добрив культуральною рідиною, здійснюють за допомогою розпилювача будь-якого типу, а в промисловості цю операцію здійснюють із використанням типового встаткування по виготовленню органічних добрив: через форсунки в барабанах, у яких відбувається процес охолодження й перемішування органічного добрива. Такий варіант реалізації заявленого способу найбільш доцільний для здійснення в промисловості, тому що не вимагає значних матеріальних витрат на додаткове встаткування в технологічному ланцюзі виробництва органічних добрив. Використання пропонованої технології одержання біодобрива дозволить застосовувати метод у промисловім виробництві, розширити асортименти органічної сировини й біопрепаратів. Розроблене біодобриво дозволяє використовувати застосовувані в сільськім господарстві машини й апарати для внесення мінеральних добрив. При використанні добрив в індивідуальнім садівництві, - у теплицях, парниках, - для інтенсифікації вегетативного процесу біодобрива можна розбавляти водою. Використання такого біодобрива відроджує природну родючість ґрунтів, дозволяє вести безвідвальну обробку полів, одержувати органічно чисті продукти рослинництва; активізувати ріст рослин і схожості насіння за рахунок синтезу мікроорганізмами корисних речовин, а також наявності живильних речовин самого органічного носія. Незначне подорожчання органічних добрив (на 20-30%) при внесенні в них ЕМ препаратів окупається за рахунок збільшення врожайності від 40 до 70% у порівнянні із кращими органічними добривами, що підтверджене результатами польових випробувань на 12 культурах. Використання пропонованої технології одержання біодобрива дозволить активізувати ріст рослин і їх насіння за рахунок синтезу мікроорганізмами корисних речовин, а також наявності живильних речовин самого органічного носія й, крім того, розширити асортимент біодобрива. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601