CZ38746U1 - Blok pěstebního substrátu bez zeminy z recyklovaných materiálů - Google Patents

Description

Blok pěstebního substrátu bez zeminy z recyklovaných materiálů

Oblast techniky

Navrhované řešení se zabývá využitím granulátu a textilních vláken z recyklovaných pneumatik jako bloků pěstebního substrátu zejména v suchých a polosuchých regionech, například v oblasti Perského zálivu (země GCC).

Dosavadní stav techniky

Suché oblasti pokrývají asi 33 % rozlohy souše na Zemi. V oblasti GCC představují tyto oblasti asi 2,3 milionu km² území s ročními srážkami jen 75 mm (pouhých 6,35 litrů na metr čtvereční za měsíc). Půdy v pouštních oblastech jsou často chudé na živiny, mají minimální množství organických látek a vykazují vysokou rychlost odpařování.

Současně jsou všude velké skládky pneumatik s ukončenou životností (např. Sulaibiya v Kuvajtu jako největší světový hřbitov pneumatik) a ty kvůli malým kapacitám recyklačních firem a nedostatečnému využívání materiálů z recyklovaných pneumatik vyžadují inovativní řešení jak recyklace, tak i produktů z těchto materiálů.

Nejhorší způsob využívání pneumatik s ukončenou životností je jejich spalování. Gumový granulát se využívá jako zásyp do umělých trávníků, dále jako základní materiál do litých povrchů pro sportovní účely a také pro výrobu lisovaných produktů. Dráty z ocelového kordu se přidávají do vsádky v ocelárnách a textilní vlákna se buď ukládají na skládky nebo se spalují. Ale všechny tyto způsoby se kapacitně nevyrovnají množství pneumatik s ukončenou životností, které každý rok přibývají po celém světě.

Podstata technického řešení

Toto technické řešení řeší využití textilních vláken z recyklovaných pneumatik, která jsou přeměněna na funkční zahradnický substrát. Tím se jednak snižuje zatížení skládek a zároveň vznikne pěstební substrát účinně hospodařící s vodou. Dále se využije i guma z recyklovaných pneumatik pro formování kompaktních bloků, se kterými se pak snadno manipuluje. Technické řešení tak významně přispívá k cirkulární ekonomice.

Řešení představuje blok pěstebního substrátu bez zeminy navržený pro pěstování rostlin s mělkými kořeny v suchých nebo polosuchých podmínkách, který je tvořen nosným košem, vláknitým substrátem a krycí vrstvou mulče.

1. Nosný koš

Nosný koš sestává z desek lisovaných z granulátu z recyklovaných pneumatik nebo jiných recyklovaných polymerů. Desky bočních stěn a dna jsou vyrobené ze směsi granulátu o velikosti 1 až 3 mm, polyuretanového pojiva v množství 8 až 10 % váhy granulátu a barviva z UV odolného pigmentu v množství asi 4 % váhy granulátu. Směs se důkladně zamíchá v lopatkové míchačce. Desky o tloušťce 10 mm se z této směsi lisují v ocelových formách při teplotě asi 120 °C a tlaku asi 3 MPa po dobu 15 až 20 minut. Desky jsou opatřeny otvory pro snadné provzdušňování substrátu a snadné prorůstání kořenů. Desky jsou obarveny tak, aby původní barva granulátu nepůsobila v místě použití rušivě. Desky jsou vzájemně spojeny pomocí mechanických spojovacích prvků (vruty, nýty apod.) do tvaru dutého hranolu o velikosti např. 100 x 50 x 11 cm (délka x šířka x výška) a vytvoří tak nosný koš pro pěstební substrát. Konstrukce koše je natolik pevná, že umožní stohování ve 20 i více vrstvách.

- 1 CZ 38746 U1

2. Vláknitý pěstební substrát

Substrát se skládá se z polymerních vláken, přednostně textilních vláken z pneumatik, která jsou očištěna pomocí vibrací a prosévání od většiny zbytků volných pryžových granulí. Původní hustota vláken z recyklace kolem 140 kg/m3 se tak sníží na asi 60 kg/m3. Očištěná vlákna se v míchačce s fluidním ložem smíchají s pojivem na bázi škrobu v množství asi 7 % váhy vláken a s přísadami:

- živinami na bázi NPK a huminových a/nebo fulvo- kyselin,

- prospěšnými živými organizmy jako mykorhizní houby, Trichoderma spp., užitečné bakterie a pod.,

- superabsorpčními polymery s poměrem absorpce vody 500 % váhových,

- imobilizačním komplexem, kterým je anorganický komplexní prostředek k sekvestraci vyluhovatelných těžkých kovů, aby nebyly přijímány rostlinami a je to vlastní řešení autorů.

Přísady se dávkují v množství podle klimatické kategorie. Během míchání a sušení se přísady díky pojivu přilepí na vlákna a jsou tak zabezpečeny proti sedimentaci a vyplavování.

Takto připravený substrát se do nosného koše naplní do výše 10 cm foukáním tak, aby byl rovnoměrně rozložen a proudem vzduchu stlačen na hustotu kolem 100 kg/m³, což zajistí dostatečnou stabilitu, ale ne přílišné zhutnění.

3. Krycí vrstva

Krycí vrstva je asi 1 cm silná vrstva pryžového mulče z recyklovaných pneumatik. Pryžový mulč se smíchá v lopatkové míchačce s PU pojivem v množství kolem 8 % váhových a barvicím pigmentem v množství asi 4 % váhových a ještě za mokra se rovnoměrně rozvrství na povrchu substrátu tak, že se pomocí vyjímatelných vložek vynechají otvory pro osazení rostlinami. Po vytvrzení ochrání tato vrstva substrát před roznášením větrem a před odpařováním vody, ale umožní pronikání dešťové nebo zálivkové vody do substrátu.

Systém je navržen tak, aby udržoval životaschopnost rostlin po dobu až deseti let s minimálním nebo úplně bez doplňkového zavlažování.

Objasnění výkresů

Obr. 1 Pohled na součásti nosného koše (boční stěny a dno)

Obr. 2 Sestava nosného koše

Obr. 3 Gumová mulčovací krycí vrstva

Obr. 4 Naplněný koš s mulčovací vrstvou v řezu

Příklad uskutečnění technického řešení

1. Výběr rostlin a zdůvodnění

V příkladném provedení byla vybrána rostlina Zygophyllum qatarense, což je původní stálezelená rostlina s mělkými kořeny v oblasti Perského zálivu, přizpůsobená nízké úrodnosti a nedostatku vody, ale omezená drsnými podmínkami pěstování. Tato rostlina je vhodná pro tvorbu základní zeleně kolem komunikací a parků.

- 2 CZ 38746 U1

2. Dávkování a formulace

Níže uvedená tabulka uvádí doporučené dávkování živin, mikrobiálních látek, pojiva a SAP pro jeden koš s celkovým vnitřním prostorem o velikosti 98 ^x 48 ^x 10 cm, tedy asi 47 litrů.

Pro dávkování živin a ostatních přísad se uvažují tři klimatické kategorie:

- kategorie 1 suché klima,

- kategorie 2 střední klima a

- kategorie 3 vlhké klima, z nichž každá má různé množství živin a superabsorbentu. Hodnoty pro tyto různé kategorie jsou uvedeny v následující tabulce:

Tabulka 1 Množství materiálů a přísad na jeden blok substrátu 100x50x11 cm

klimatická kategorie	1 (suchá)	2 (střední)	3 (vlhká)
NPK (poměr 10-5-5) [g]	360	450	540
užitečné houby, mikroorganizmy a ostatní živiny [g]	25	20	17
superabsorbent [g]	90	68	45
škrobové pojivo [g]	350	350	350
imobilizační komplex [g]	40	40	40
gumový granulát [kg]	5	5	5
textilní vlákna [kg]	5	5	5
gumový mulč [kg]	2,43	2,43	2,43
váha celkem [kg]	13,30	13,36	13,42

3. Účinky

Živiny, to jest NPK a huminové nebo fulvo kyseliny poskytují základní makro a mikroživiny pro Zygophyllum qatarense, podporují růst po dobu 5 až 10 let pomalým uvolňováním. Prospěšné mikroorganizmy zvyšují rozpustnost a přenos živin do rostliny, toleranci stresu a odolnost vůči chorobám. Superabsorbent zadržuje vodu během občasných srážek nebo pomocné zálivky a postupně uvolňuje vlhkost ke kořenům. Škrobové pojivo váže živiny a mikroorganizmy na textilní vlákna, zabraňuje tak jejich vyluhování a dodává zdroj organického uhlíku pro množení mikroorganizmů. Imobilizační činidlo je vlastní komplex autorů, který zachycuje a váže těžké kovy ze zbytkové pryže a brání tak jejich vstřebávání rostlinami nebo vyluhování do půdy.

4. Výsev a klíčení

Semena Zygophyllum qatarense se umístí do hloubky asi 2 cm pod mulčovací vrstvu, 2 až 3 semena na jamku. V mulčovací vrstvě je 4 až 8 otvorů pro výsev a růst rostlin najeden koš. Tovární klíčení po dobu 7 až 14 dnů zajišťuje robustní usazení klíčků před instalací na okrajích silnic, ve veřejných parcích nebo v suché krajině.

- 3 CZ 38746 U1

Průmyslová využitelnost

Jedná se o nové řešení, které integruje více materiálů pocházejících z recyklace pneumatik (textilní vlákna, gumový granulát a mulč) do jediného systému pro výsadbu a pěstování v podmínkách 5 suché krajiny, který řeší jak problém s odpady, tak i nedostatek vody.

Ekologické přínosy spočívají snižování zátěže krajiny ukládáním pneumatik na skládkách, snižuje spotřebu vody pro pouštní zemědělství a podporuje místní druhy rostlin s minimální údržbou.

Ekonomické přínosy spočívají v možnosti pěstování rostlin tam, kde to za normálních okolností není možné, a to i rostlin hospodářsky využitelných. Flexibilita modulární konstrukce umožňuje pěstovat rostliny různé velikosti a s různými růstovými režimy řízeným přísunem živin a různými formulacemi mikrobiálních přísad tak, aby byly přizpůsobené klimatickým typům a druhům rostlin.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Blok pěstebního substrátu bez zeminy pro výsadbu a pěstování zelených rostlin s mělkými kořeny v suchých oblastech, vyznačující se tím, že obsahuje:

   - nosný koš vyrobený z recyklovaných polymerních granulí, přednostně z gumového granulátu z recyklovaných pneumatik;

   - vláknitý pěstební substrát uzavřený v nosném koši, obsahující polymerní vlákna, přednostně polymerní vlákna z recyklovaných pneumatik, smíchaná s živinami s pomalým uvolňováním, prospěšnými mikroorganizmy, superabsorpčními polymery a biologicky odbouratelným pojivem na bázi škrobu;

   - krycí vrstvu z lepeného pryžového mulče na horním povrchu bloku pro snížení odpařování vody a zároveň propouštění dešťových srážek nebo občasné zálivky.
2. 2. Blok pěstebního substrátu bez zeminy podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosný koš je tvořen perforovanými otevřenými bočními stěnami a dnem nosného koše.
3. 3. Blok pěstebního substrátu bez zeminy podle nároku 1, vyznačující se tím, že pěstební substrát obsahuje polymerní vlákna, přednostně polymerní vlákna z recyklovaných pneumatik, obalená směsí škrobového pojiva s živinami, superabsorbčními polymery, imobilizačním činidlem proti vstřebávání těžkých kovů a prospěšnými mikroorganizmy.
4. 4. Blok pěstebního substrátu bez zeminy podle nároku 1, vyznačující se tím, že krycí vrstva je tvořena pryžovými mulčovacími částicemi, přednostně z recyklovaných pneumatik, smíchanými s polyuretanovým pojivem a případně pigmentem pro estetické zbarvení odolným vůči UV záření a je opatřena otvory pro osazení rostlinami.
5. 5. Blok pěstebního substrátu bez zeminy podle nároku 4, vyznačující se tím, že uprostřed otvorů v krycí vrstvě jsou do vláknitého substrátu vsazena předklíčená semena rostlin.