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WO2013144379A1 - Feste bestandteile und feste beladene bestandteile des seetangs - Google Patents

Feste bestandteile und feste beladene bestandteile des seetangs Download PDF

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WO2013144379A1
WO2013144379A1 PCT/EP2013/056967 EP2013056967W WO2013144379A1 WO 2013144379 A1 WO2013144379 A1 WO 2013144379A1 EP 2013056967 W EP2013056967 W EP 2013056967W WO 2013144379 A1 WO2013144379 A1 WO 2013144379A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
seaweed
solution
components
solid
kelp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/056967
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rudy Susilo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PT ARQUUS NUSANTARA
Original Assignee
PT ARQUUS NUSANTARA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PT ARQUUS NUSANTARA filed Critical PT ARQUUS NUSANTARA
Publication of WO2013144379A1 publication Critical patent/WO2013144379A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0003—General processes for their isolation or fractionation, e.g. purification or extraction from biomass

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of solid kelp products having an extremely high liquid adsorption capacity especially for aqueous and oily liquids and the solid kelp products obtainable by this process and the use of these kelp products as fertilizers, cultivators, reclamation agents, water storage, for greening and / or for the improvement of the soil structure, in particular in agriculture and the greening of dry and desert areas. More particularly, the present invention relates to a process for treating seaweed comprising treating the undried seaweed with an aqueous solution having a pH ⁇ 8 for at least 10 minutes and then separating the seaweed thus treated into solid and liquid components, and solid components prepared by this process of seaweed, which were optionally loaded with a liquid or solution and then preferably dried again.
  • mineral earths In order to improve problematic plant locations and soils, preference is given to using mineral earths in landscaping. In wet and clayey locations with insufficient air, the use of mineral earths should sustainably support the airflow and crumb structure. The plant roots can develop ideally in the loosened soil. On sandy soils, the addition of mineral earth increases the water capacity of the soil. In the process, the mineral earths bind the liquid through their absorption into their porous structures. Thus, the use of mineral earths provides better aeration of the soil, increases the water capacity, improves rooting, optimizes the rewet of the soil and thus promotes the entire soil life.
  • mineral minerals such as perlite, bentonite and zeolite belong to the class of soil improvers intended to act on the soil but do not themselves contain essential nutrients. Therefore, it would be desirable to provide a product which has both the properties of a soil additive, i. as a cultivating agent or recultivation agent to improve the soil structure and in particular the water absorption capacity of the soil contributes, but also acts as a natural fertilizer and thus promotes soil greening and nutrient input into the soil.
  • a soil additive i. as a cultivating agent or recultivation agent to improve the soil structure and in particular the water absorption capacity of the soil contributes, but also acts as a natural fertilizer and thus promotes soil greening and nutrient input into the soil.
  • Sea kelp is traditionally harvested from the sea in kelp producing countries such as Indonesia and then dried on land, exposing the kelp to the sun for several weeks in the fresh air. After drying, this leaves only the solid constituents of the seaweed, which are usually used (> 90%) unprocessed directly as starting material in the production of carrageenan. In small quantities, the dried seaweed is further processed into chips by mechanical comminution.
  • EP 1 534 757 A1 discloses a method for producing gelling carrageenan by treating solid seagrass constituents with strongly alkaline solutions (8% KOH) and heating.
  • the obtained solid components of seaweed serve as raw material for the isolation of carrageenan.
  • a direct reuse of the solid components of kelp, especially as liquid adsorber, is not disclosed.
  • solid components of kelp have excellent properties as a storage substrate for liquids or solutions, such as water and / or for the liquid content of kelp or for various solutions of crop protection agents, fertilizers, insecticides, oils, crude oils, oil binders or other substances.
  • the bioactive substances in the seaweed are decomposed by microorganisms or degraded by solar radiation and heat.
  • Carrageenan derived from kelp also has no nutrients or minerals such as would be beneficial to cultivated soils and could be released during biodegradation.
  • the solid components of undried kelp i. Seaweed harvested from the sea and not dried, in particular not dried by evaporation, but preferably directly mechanically processed after incubation in aqueous solution at a certain pH and incubation time and incubation temperature, i. Separating the liquid and solid components, drying and processing the solid components e.g. to pellets, have a water absorption capacity many times higher than the solids recovered from dried seaweed.
  • Liquid uptake of the solid constituents can be increased again without incubation step compared to the solid constituents, if the undried kelp is subjected to a treatment with an aqueous solution with a pH ⁇ 8 for at least 10 minutes prior to mechanical processing. Even more astonishing in this context was the fact that the dried solid constituents from the fresh seaweed also have a higher water absorption capacity compared to all mineral minerals investigated, even exceeding the water absorption capacity of inflated perlite.
  • the harvested and optionally washed or optionally cleaned seaweed is not dried, but is further processed in the wet or moist and in any case not dried state, the simplest further processing in the separation of liquid seaweed components (seaweed juice) and solid Seaweed ingredients exists.
  • This separation can be accomplished in the simplest case by pressing or filtration under pressure.
  • the solid kelp ingredients obtained after this separation can then be dried without losing the beneficial properties of water storage or liquid storage or oil adsorbents.
  • an incubation step is carried out at a defined pH and a defined temperature and time before separation of the seaweed into solid and liquid constituents, the liquid adsorption capacity can be significantly increased again.
  • Fluid absorption capacity of> 2000% allows.
  • the incubation period has an influence on the absorption capacity obtained.
  • the higher the pH the longer the incubation time has to be. This is an important context for a large-scale process, such as the production of water absorbers from seaweed, since no manufacturer would like to carry out processes longer than absolutely necessary for reasons of cost.
  • a surprising relationship between pH and incubation time was found, which will be described in detail below.
  • the present invention therefore relates to a process for the treatment of seaweed, the process comprising the following steps:
  • the method according to the invention is based on the most accurate possible control of the pH value and the incubation time. Surprisingly, it was found that with increasing pH, the incubation time must be extended disproportionately.
  • the incubation period is according to the invention at least 10 minutes, preferably at least 15 minutes, more preferably at least 17 minutes, even more preferably at least 20 minutes, and most preferably at least 24 minutes.
  • the maximum incubation period can be several hours, whereby it should be taken into account that the method according to the invention will find almost exclusively large-scale application and therefore the incubation period should be as optimal as possible and should not be incubated any longer than necessary. Therefore, the maximum incubation time may be 24 hours or more, but significantly shorter incubation times of up to 360 minutes are preferred and more preferred are up to 300 minutes, more preferably up to 240 minutes, even more preferably up to 180 minutes, still further preferably up to 120 minutes, and more preferably up to 60 minutes.
  • the treatment or incubation at the temperatures and pHs disclosed herein are between 10 and 180 minutes, more preferably between 15 and 120 minutes, even more preferably between 17 and 80 minutes, even further preferably between 19 and 60 minutes, even more preferably between 20 and 60 minutes and especially preferably between 20 and 50 minutes or between 22 and 50 minutes or between 22 and 40 minutes or between 24 and 50 minutes or between 24 and 40 minutes.
  • the incubation period should in any case be at least 10 minutes and preferably at least 15 minutes.
  • the harvested kelp is not dried before the incubation step and is not partially dried.
  • the kelp should not change its water content before the incubation step.
  • the incubation can be carried out with fresh water as well as with salt water or a mixture of fresh water and salt water.
  • the seawater where the kelp is harvested has a pH between 7.6 and 8.4, so acid must be added to set the desired pH when using salt water.
  • the pH is according to the invention ⁇ 8.0, preferably ⁇ 7.5, more preferably ⁇ 7.0, more preferably ⁇ 6.5, more preferably ⁇ 6.0 and even more preferably ⁇ 5.5.
  • the pH should be above 1, 0 (pH> 1, 0) and preferably> 1, 5, more preferably> 2.0, even more preferably> 2.5 and particularly preferably> 3.0.
  • the inventive preferably large-scale process under defined conditions can be carried out very inexpensively and solid kelp ingredients with high resorption capacity for liquids, with slightly increased costs leads to solid kelp constituents with very high resorption capacity for liquids and at moderate increased costs to solid Kelp constituents with excellent resorption capacity for liquids.
  • a non-linear dependence between incubation time and pH as well as incubation temperature was surprisingly found.
  • the non-linear relationship between pH and incubation time is given by the following formula:
  • the incubation time for solid kelp ingredients with excellent resorption capacity (i.e.,> 2000%) can be calculated, if the pH is known, or if the incubation time is known, the pH required for the incubation step can be determined. This is particularly advantageous in large-scale processes, so that the most economical process parameters can be selected.
  • the pH of the aqueous incubation solution is between 1, 0 and 8.0, ie 1, 0 ⁇ pH ⁇ 8.0, more preferably between 2.0 and 7.5, ie 2.0 ⁇ pH ⁇ 7.5, more preferably between 3.0 and 7.0, ie 3.0 ⁇ pH ⁇ 7.0, even more preferably between 3.0 and 6.5, ie 3.0 ⁇ pH ⁇ 6.5, even more preferably between 3.0 and 6.0, ie 3.0 ⁇ pH ⁇ 6.0, even more preferably between 3.5 and 6.5, ie 3.5 ⁇ pH ⁇ 6.5, even more preferably between 3.5 and 6.0, ie 3.5 ⁇ pH ⁇ 6.0 and more preferably between 3.5 and 5.5, ie 3.5 ⁇ pH ⁇ 5.5 , In order to keep the pH as constant as possible during the incubation step, the pH is monitored continuously or sequentially during the pH as constant as possible during the incubation step, the pH is monitored continuously or sequentially during the pH as constant as possible during the
  • the pH monitoring or pH measurement can be carried out continuously or sequentially after, for example, 5 s, 10 s, 20 s, 30 s, 40 s, 50 s or 60 s.
  • a readjustment of the pH takes place by addition of an aqueous solution of preferably KOH or HCl.
  • a pH below 3.0 is less suitable for large-scale production of the components of the seaweed obtainable according to the invention, since at very low pH values the corresponding safety precautions (for the protection of workers and the environment) become more and more complicated.
  • the positive effect, for example on soils, of the constituents of the seaweed according to the invention is increasingly lowered by bioactive substances in seaweed. Since longer incubation times are also associated with significantly higher costs, it is therefore important for a large-scale process for processing seaweed that the pH value and the incubation time are precisely matched to one another in order to obtain an optimal liquid retention capacity with a cost-optimized method.
  • the inventor was able to show that, starting from a pH of 8.0 during the incubation, there is an increase in the liquid adsorption capacity, which requires a shorter incubation period as the pH falls. This means that the lower the pH, the shorter the incubation time and thus the treatment time can be. It is therefore particularly preferred if, in step 2) of the method according to the invention, the duration of the treatment and the pH are selected according to the following formula: (9-pH) x incubation time in minutes x 16.7 / (100 minutes)> 2000% wherein the pH is in the range of 1.0 to 8.0 and the incubation time is in the range of 15 minutes to 120 minutes and the incubation temperature is in the range of 15 ° C to 60 ° C.
  • the weight ratio of kelp to aqueous solution is preferably between 1: 3 and 1: 7 and particularly preferably about 1: 5.
  • the working temperature is between 15 ° C and 60 ° C for the entire work-up process, and preferably between 20 ° C and 50 ° C, more preferably between 22 ° C and 40 ° C and most preferably between 25 ° C and 35 ° C for the entire refurbishment process.
  • the incubation step is preferably carried out at a temperature between 15 ° C and 60 ° C, more preferably between 18 ° C and 55 ° C, more preferably between 20 ° C and 50 ° C, even more preferably between 21 ° C and 45 ° C preferably between 22 ° C and 40 ° C, more preferably between 23 ° C and 38 ° C, more preferably between 24 ° C and 36 ° C and most preferably carried out between 25 ° C and 35 ° C.
  • the incubation temperature is not higher than 58 ° C, more preferably not higher than 56 ° C, further preferably not higher than 54 ° C, further preferably not higher than 52 ° C, further preferably not higher than 50 ° C, further preferably not higher than 50 ° C 48 ° C, and more preferably not above 46 ° C.
  • the incubation temperature is somewhat related to the incubation period. No linear relationship between incubation temperature and incubation time was found but roughly it can be said that starting from 30 ° C incubation temperature the incubation time is shortened by 5% to 10%, if the incubation temperature is increased by 10 ° C and the incubation time by 5% extended to 10% when the incubation temperature is lowered by 10 ° C, with incubation temperature and incubation time moving within the ranges disclosed herein, ie for the incubation temperature maximally 60 ° C and minimal 15 ° C and for the incubation period a maximum of 2h and a minimum of 10 minutes or preferably a maximum of 60 minutes and a minimum of 15 minutes.
  • Preferred conditions for the incubation step # 2) are a pH in the range of 1.0 to 8.0 and an incubation time of 15 minutes to 120 minutes and an incubation temperature of 15 ° C to 60 ° C.
  • Preferred incubation conditions are a pH in the range of 3.0 to 7.0 and an incubation period of 20 minutes to 60 minutes and an incubation temperature of 20 ° C to 50 ° C.
  • Further preferred incubation conditions are a pH in the range of 3.0 to 6.0 and an incubation period of 20 minutes to 40 minutes and an incubation temperature of 22 ° C to 40 ° C. It should be noted that a higher pH value requires a longer incubation period and the incubation period can be shortened slightly by increasing the incubation temperature.
  • One skilled in the art can therefore choose the most suitable ones for the particular plant from the preferred process parameters, as the process parameters can be modified within certain limits and continue to provide solid kelp ingredients with excellent liquid adsorption capacity.
  • An at least 2000% absorption capacity can be achieved by a pH of 5 and 30 minutes incubation at 28 ° C, as well as by pH of 4 and 25 minutes incubation at 25 ° C and by pH of 6 and 40 minutes incubation at 35 ° C and by pH of 3 and 20 minutes incubation at 30 ° C.
  • a preferred method for processing seaweed according to the invention comprises the following steps:
  • a further preferred process according to the invention for processing seaweed comprises the following steps:
  • Another preferred process for processing seaweed according to the invention comprises the following steps:
  • a further preferred process according to the invention for processing seaweed comprises the following steps:
  • Yet another preferred sea kelp preparation method according to the invention comprises the following steps:
  • a still further preferred process for the treatment of seaweed comprises the following steps:
  • the measurement and readjustment of the pH is as disclosed herein.
  • the pH measurement is carried out continuously or at intervals of a maximum of one minute and the readjustment is preferably carried out by means of aqueous KOH solution or aqueous HCl solution of a concentration of preferably 1 M or 0.5 M.
  • the incubation period The higher the pH, the longer the incubation time, the longer the pH and the lower the incubation temperature.
  • the present invention also provides components of seaweed obtainable by one of the processes according to the invention, in particular the solid constituents of seaweed, which are obtainable by the processes described here. These components have a greatly increased liquid absorption capacity over the constituents obtained by evaporation or workup under clearly basic conditions (such as 4% KOH solution or 8% KOH solution).
  • the seaweed solid constituents have a water content of from 50% to 70% by weight after separation from the liquid components of the seaweed, and after drying the seaweed solids still have a water content of 15% by weight. to 40% by weight.
  • These dried seaweed solid components of the present invention can be prepared in the form of granules, pellets, granules, sticks, mats or fabrics, and have an enormous binding capacity for liquids such as water or aqueous solutions, as well as oils ranging from 2-fold to over 20 times its own weight, ie 100 g of these solid constituents of the seaweed can, depending on the state of drying, take up 200 g to more than 2000 g of water, aqueous solutions or oil.
  • the wicking capacity or binding capacity of liquids such as water or oils can be determined according to known methods such as e.g. by means of the gravimetric method.
  • the formation of hydrogels is further advantageous because the release of water from such hydrogels is slower than from the porous structures and thus the water can be stored longer than in the Mineral earth and thus over a longer period of time again.
  • This is e.g. important for greening of dry areas and dry zones, because the solid components of seaweed store the dew in the morning hours and release it over a period of time extended to mineral earth during the hot lunchtime and afternoon time.
  • plant growth factors, minerals and other nutritive substances eventually biodegrade the solid components of seaweed, releasing the minerals and nutrients it contains. Thus, a permanent fertilization is no longer necessary.
  • the solid components of seaweed fulfill the same functions as mineral earths, e.g. Perlite, in which they contribute to better aeration of the soil, an increased water capacity, an improvement in rooting, the optimization of the rewet of the soil and thus the entire soil life.
  • mineral earths e.g. Perlite
  • the invention relates to the solid constituents of the kelp produced according to the invention and to their use as fertilizers or cultivators or recultivation agents or agents for storing water or for planting dry and desert areas, the solid constituents of the kelp being prepared by one of the methods disclosed herein.
  • Sea kelp is commonly referred to as any of the sea floor life forms that are multicellular thalli. Seaweed is found among the green algae, red algae and brown algae. Seaweed has high levels of minerals, potassium, magnesium, nitrogen, phosphorus and plant growth factors such as the indole acetic acid derivatives.
  • kelp products Of particular commercial importance for the production of kelp products are the following kelp species, in particular Eucheuma, chondrus and gigartina species such as: Betaphycus gelatinum (Eucheuma gelatinae), Chondrus crispus (Irish moss), Eucheuma cottonii (Kappaphycus alvarezii or cottoniij , Eucheuma denticulatum (Eucheuma spinosum or spinosum), Gigartina canaliculata, Gigartina skottsbergii, Mastocarpus stellatus (Gigartina stellata), Hypnea musciformis, Sarcothalia crispata (Iridaea ciliata) and Mazzaella laminaroides (Iridaea laminaroides)
  • Kappaphycus alvarezii is particularly suitable.
  • fertilizer refers to any material that is delivered to plants to promote their growth.
  • fertilizing agent or “recultivation agent” as used herein refers to any material that enhances the biological, physical or chemical soil condition or effectiveness of fertilizers.
  • Soil Improvement as used herein encompasses any effect that improves the soil and air balance, root penetration and / or nutrient availability in the soil.
  • absorbent refers to a substance capable of absorbing and holding a liquid or oil.
  • the freshly harvested kelp is processed directly after harvesting and undried.
  • the term "undried” as used herein refers to the fact that the seaweed is not subjected to a drying step after harvest from the sea, in particular to any drying step by evaporation, which means that the water content in the freshly harvested kelp is not reduced, eg by drying in the air, in sunlight, by heating or by storing too much of the seaweed 5 has a water content of about 90 weight percent (wt%).
  • the seaweed is processed as quickly as possible, naturally it comes from the sea after harvesting the seaweed and through transport to losses in the water content of the seaweed.
  • the term “undried” is defined to mean that the kelp still has a water content of> 75% by weight of water
  • the water content is the amount of water in the seaweed based on its mass % of the mass of kelp is water and 15% of the mass of kelp are substances that are not water
  • the water content in kelp can be detected by known methods, such as the gravimetric method.
  • the term “dried” as used herein means that kelp is dried after harvesting and optionally washing or cleaning (preferably salt water cleaning). This drying is traditionally done in the air in sunlight. This drying is carried out without first separating into liquid and solid kelp constituents. Therefore, the seaweed which has been traditionally dried after harvesting without separation (especially without mechanical separation processes) into liquid and solid components is called “dried seaweed”. This definition does not exclude that, of course, the sea kelp according to the invention and the kelp loaded according to the invention can also be dried.
  • this kelp is of course also referred to as dried, but it is important that this kelp was not dried after harvesting but first undried in liquid and solid ingredients was separated.
  • the term "undried" means that the kelp harvested from the sea may be washed and drained and then separated into liquid and solid components preferably by cutting and then pressing. A shredding of the undried kelp and subsequent filtration is also possible. Undried is therefore the kelp, which is not deprived of water by drying, or evaporation, after harvesting, ie seaweed is then undried when the water content is not more than 15 wt .-%, preferably not more than 10 wt. - reduced% between harvesting and separating into liquid and solid components.
  • liquid constituents of seaweed denotes those constituents which are in liquid form or as juice by the process according to the invention, in particular by the mechanical treatment of the seaweed in step 3, preferably by cutting and pressing of the freshly harvested and optionally washed and optionally drained Seaweed can be obtained.
  • solid constituents of seaweed refers to those constituents which are obtained in solid form by the process according to the invention. These solid components are not dry immediately after their recovery and can be dried.
  • the seaweed After harvesting, the seaweed is preferably drained but not allowed to dry; moreover, the seaweed is optionally washed with seawater after harvest, e.g. Dirt, sand and other gross impurities are eliminated, and then further processed directly in the wet or wet state. Between harvesting and further processing, the loss of water in undried kelp is less than 15% by weight and preferably less than 10% by weight. The otherwise usual drying in air is eliminated, whereby the bacteria formation and fungal formation is significantly minimized, which in turn has a positive effect on the preservation of the bioactive substances in the kelp.
  • Step 3 of the process according to the invention ie the separation of the solid and liquid constituents and the further processing of the solid constituents into a free-flowing product, can be carried out by known processes, e.g. 1) comminution processes (e.g., granulator, Muser, Hexler), 2) dewatering process (centrifuge, hydraulic, mechanical or belt press).
  • comminution processes e.g., granulator, Muser, Hexler
  • dewatering process centrifuge, hydraulic, mechanical or belt press.
  • the products thus obtained may be in the form of pellets, granules or granules.
  • solid ingredients describes the kelp ingredients remaining after processing, i.e. after hydraulic or mechanical pressing or processing in a belt press or centrifuge.
  • seaweed solids includes all forms such as processing into pellets, granules, mats, wovens, packages, etc. 7
  • Drainage processes are obtained from the kelp. These correspond to the juice of seaweed.
  • step 3 further comprises the following step:
  • mats are surface containers of the solid constituents of the seaweed, and in particular from the inventively produced constituents of the seaweed, referred to, which may be one to several centimeters thick, similar to the known grass mats or turf. These mats can be used to cover larger areas. Through these mats plants can be planted in the soil, which are supplied with water by the ability of the mats to store water from the solid components of the kelp.
  • pack are meant three-dimensional larger webs of the solid laden components of the seaweed, and in particular of the ingredients of the seaweed produced according to the invention, e.g. Pour flower pots or place them around the roots of newly planted shrubs and trees.
  • these mats or containers can be used to bind oil because the solid laden components of seaweed not only have a very good absorption capacity for aqueous solutions or liquids but also absorb and bind oils very well. Therefore, the use of these mats and containers for cleaning oil-contaminated areas offers.
  • the solid constituents of seaweed produced according to the invention can take up many times their own weight of water, solutions or the liquid constituents of the seaweed.
  • the solid laden components of the seaweed according to the invention can be up to 4 times, preferably up to 5 times, more preferably up to 6 times, more preferably up to 7 times, more preferably up to 8 times, further preferably up to 9 times, and even more preferably up to 1 (making one's own Take up weight (ie own mass) of water or aqueous solution.
  • the uptake capacity is the amount of liquid or solution that is taken up to complete saturation.
  • the comparison of the absorption capacity is carried out by determining the weight before recording and after recording.
  • the absorption capacity in the sense of the description is thus defined as the amount of liquid or solution in g, which was taken up by the solid components of kelp or another substance to be compared within a defined time at room temperature, based on the weight before recording the liquid or solution.
  • the products usually have a residual moisture of about 15-25 wt .-%, whereby they preferably do not stick to each other and are therefore free-flowing.
  • the handling and transport of solid seaweed ingredients according to the invention are substantially simplified. Storage of the product also requires significantly less space. "Ripened” in this context means that the kelp products (e.g., pellets) do not form clumps and stick together and therefore may be dumped.
  • the solid ingredients of the kelp invention still contain all valuable bioactive substances, such as vitamins, minerals, carbohydrates, proteins, fats and plant growth factors from the seaweed in the finished free-flowing granules, pellets or mats or tissues. Add to this the immense water absorption capacity, which is more than 2000% of your own weight.
  • the invention thus discloses the use of a highly concentrated, natural water-storing fertilizer substrate which releases the bioactive substances slowly and over a long period of time. Continuous watering and fertilization is therefore no longer necessary as the solid components of kelp release water and nutrients slowly and over a longer period of time.
  • Tab. 1 The use of seaweed solid components as a soil regenerator compared to the products available on the market
  • Table 1 shows that the water retention capacity of a synthetic superabsorbent polymer is the same as in the seaweed prepared according to the invention, which polymers are more environmentally harmful to manufacture, are almost non-biodegradable, and contain no nutrients.
  • the water retention capacity is defined as the capacity of a given substance (0.5 g) to absorb water at room temperature (24 ° C) for a defined period of time (10 minutes).
  • the mineral rocks have only a higher mineral content and otherwise perform worse than the undried seaweed according to the invention, wherein By loading the mineral content of the seaweed laden according to the invention can be increased as desired and therefore can easily exceed the mineral content of the mineral rock. In addition, the important biological plant growth factors are missing in the mineral rocks.
  • step 3a) comprises the further steps:
  • the process according to the invention for processing seaweed after step 5) comprises the further step 6):
  • the method according to the invention for processing seaweed after step 4) comprises the further step 4a):
  • the kelp solids are first mixed with the liquid components of kelp or with a solution of a fertilizer or with a solution of a plant protection product or with a solution of an insect repellent or with a solution of a toxin protection agent or with a solution of a radioactive protection agent Loading substances or radioactive radiation with a solution of a binder for oil or with a solution of a mixture of two or more of the aforementioned agents and then processed the loaded solid components of seaweed into free-flowing granules, pellets or dispersible components or mats or fabrics. It is also preferred if, during the incubation in step 2 of the method according to the invention, a continuous pH measurement and corresponding readjustment of the pH takes place.
  • the pH of a solution can be determined by various methods known to the person skilled in the art, such as potentiometry or measurement by ion-sensitive field-effect transistors.
  • the term "continuous measurement” as used herein is understood to mean either that the pH of the incubation tank is continuously controlled and if it deviates by a preset threshold value (eg, a deviation of 0.2 or 0.1 or The overshoot of the threshold may be checked by an operator or indicated by a warning signal, but the term “continuous measurement” as used herein is also preferred at short intervals, such as every 30 seconds every 20 seconds and even more preferably every 10 seconds, measurements made (directly in the incubation solution or in taken from them), which are carried out over the entire incubation period.
  • a preset threshold value eg, a deviation of 0.2 or 0.1 or The overshoot of the threshold may be checked by an operator or indicated by a warning signal, but the term “continuous measurement” as used herein is also preferred at short intervals, such as
  • the desired pH value is readjusted if necessary.
  • the pH can be restored immediately by adding an acid, eg aqueous HCl or a base, eg aqueous NaOH.
  • an acid eg aqueous HCl or a base, eg aqueous NaOH.
  • the intervals are shorter at the beginning of the incubation period and slightly longer toward the end, since then fewer changes are expected. However, it should be ensured that a nearly constant pH is maintained throughout the incubation period.
  • the solid components of seaweed which are e.g. according to the aforementioned method comprising the steps 1) to 4) were obtained, loaded with active ingredients, protective substances or other nutrients to achieve a further protective or promoting effect.
  • the unexpected excellent storage capacity for water or liquids and / or solutions in general, as well as the nutrients already contained in the solid components of seaweed make the solid laden components of seaweed a very good fertilizer and cultivator or recultivation agent because these solid constituents in dry zones additionally absorb the dew and delayed over the day to the environment and the fertilizer to be fertilized or cultivated plants again and provide the degradation products of the solid laden components of seaweed nutrients for fertilizing or cultivating plants.
  • the solid laden components of seaweed By loading the solid components of seaweed e.g. with plant protection products or with a solution of an insect repellent or with a solution of a protective agent against toxins or similar agents, the solid laden components of the seaweed simultaneously perform several functions. In addition to the property of fertilizer, soil conditioner and water absorber, the targeted selection of solutions can achieve further positive effects.
  • Crucial here is the high absorption capacity of the invention, solid laden components of seaweed, which makes it possible to get large amounts of additives in the kelp.
  • the "loading" of the solid constituents of seaweed can be achieved in various ways, for example, the solid components of seaweed can be dipped into the liquid or solution. Of course, it is possible to load the solid components of seaweed with different liquids or solutions. This can be achieved, for example, by loading and drying the solid constituents with the first solution or liquid and, in a further step, loading them with a second solution or liquid and drying them. Alternatively, the solid components of the seaweed may also be loaded with a mixture of the liquids or solutions to be loaded. Furthermore, the invention also encompasses the solid laden components of seaweed obtained by the following method, comprising or consisting of the following steps:
  • the method for producing the solid laden components of the seaweed according to the invention further comprises the following step:
  • One embodiment of the present invention are solid laden kelp ingredients obtainable according to one of the invention A method, having a residual water content of less than 40 wt .-%, wherein the solid components of kelp with the liquid components of kelp or with a solution of a fertilizer or with a solution of a pesticide or with a solution of insect repellent or with a solution of a protective agent are loaded against toxins or with a solution of radioactive or radioactive radiation protection agent or with a solution of a binding agent for oil or with a solution of a mixture of two or more of the aforesaid agents. It is further preferred if these solid components are dried.
  • a further aspect of the invention are solid seaweed solids prepared according to the invention, in combination with one or more substances selected from the group consisting of lava rocks, mineral rocks, zeolite, kaolin, bentonite, perlite, expanded perlite and / or synthetic polyacrylates such as sodium polyacrylate.
  • the solid components (loaded and unloaded) of seaweed obtainable by one of the methods of the invention are very well suited for use as fertilizers or cultivators or recultivation agents.
  • the use of these solid laden components of seaweed as fertilizers or cultivating or recultivation is preferably carried out in agriculture, horticulture, in dry areas and deserts and in areas affected by environmental disasters. They are characterized by the fact that unlike carrageenans they both have a surprisingly good water retention capacity and also contain important nutrients and minerals for plants. The water is compared with
  • the solid components of kelp are characterized by a good biodegradability.
  • the seaweed solid laden components of the present invention provide a wide range of uses, ranging from agricultural fertilizer use, to the cultivation of dry zones and desert areas and use as water reservoirs, to the recultivation of decontaminated areas by e.g. Oil, chemicals or radioactive materials are enough.
  • “repeated loading” is meant that the seaweed is loaded with a liquid or solution, and then dried again.This process can be repeated several times. 5
  • Solution-containing substances, nutrients, minerals, substances, active agents, chemicals, etc. remain in the solid components of seaweed after drying.
  • the product may be dried under an infrared device or in an oven. This step of drying and loading can be repeated as often as desired.
  • the storage capacity of the solid laden components of the seaweed does not decrease significantly even after repeated loading.
  • the solid laden components of the seaweed Once the solid laden components of the seaweed have been distributed in the soil, they can be completely soaked again by simply irrigating. Furthermore, the leachate formation and the associated nutrient leaching is reduced. In the medium to long term, the solid laden components of seaweed are degraded in the soil and thus leave no unwanted residual products.
  • the solid components of the kelp are soaked in the liquid components obtained in step 3) of the process.
  • This process can be repeated as often as desired, which means that the solid laden components can absorb a multiple of bioactive substances.
  • the one-time treatment of the soil with the solid laden components of the seaweed (loaded with the liquid constituents of the seaweed) according to the invention leads to an increased plant growth.
  • the delayed release of the bioactive species from the solid laden components of the seaweed is responsible for this effect.
  • the solid ones contain Ingredients of the kelp itself Nutrients, which are released by way of degradation of the solid components to the environment or to the ground.
  • the solid laden components of the seaweed according to the invention combine the properties of a water reservoir and Bodenosstoffs with the properties of seaweed as fertilizer.
  • the solid laden components of seaweed can thus be used e.g. used in agriculture as a water reservoir, soil conditioner, soil loosening and also as a natural fertilizer.
  • the method according to the invention for processing seaweed comprises the further step:
  • the solid components of kelp are processed directly into free-flowing granules, pellets or dispersible components or mats or fabrics, which then only in the subsequent step with the liquid components of kelp or with a solution of a fertilizer or with a solution of a pesticide or with a solution of an insect repellent or with a solution of a protective agent against toxins or with a solution of a radioactive material protection agent or radioactive radiation with a solution of a binder for oil or with a solution of a mixture of two or more of the aforementioned agents.
  • the process by which the solid laden components of the seaweed according to the invention are obtained comprises the further step:
  • the solid components of kelp are first mixed with the liquid components of kelp or with a solution of a fertilizer or with a solution of a plant protection product or with a solution 7 of an insect repellent or with a solution of a toxin protection agent or with a solution of radioactive or radioactive protection agent with a solution of a binder for oil or with a solution of a mixture of two or more of the aforesaid agents and then the loaded solid components of the Seaweed to free-flowing granules, pellets or dispersible components or processed into mats or fabrics.
  • the solid laden components of the kelp are kelp kappaphycus alvarezii.
  • the process for processing seaweed comprises the following steps: 1) recovering seaweed from the sea,
  • step 5 follows step 4) or 4a) and step 3a) follows step 3) and step 4a) follows step 4).
  • a further aspect of the present invention relates to the use of solid components of seaweed prepared according to one of the methods of the invention as a means for storing water or as a liquid absorber.
  • Another aspect of the present invention relates to the use of solid components of seaweed prepared according to one of the inventive method as water storage for soil greening and / or improvement of the soil structure, as oil adsorbents or as liquid absorbers in health products and hygiene articles such as baby diapers, incontinence and feminine hygiene products, in Dressing material, handkerchiefs, kitchen towels, in so-called gel beds or as gel-forming extinguishing agents in firefighting.
  • sea kelp ingredients of the invention may generally be a partial or even total substitute for the currently used polymeric superabsorbents (such as sodium polyacrylate), which have the disadvantage that they are not or only very poorly biodegradable.
  • polymeric superabsorbents such as sodium polyacrylate
  • liquid is meant any matter in the liquid state and thus corresponds to the general understanding of the term “liquid.”
  • the solid components of seaweed can serve as an absorber or storage substance for any liquid or be impregnated with any liquid, this is not limited only on water, but In particular, liquid fertilizer of any kind, solutions of a plant protection product or solutions of an insect repellent or solutions of a protective agent against toxins or solutions of a protective agent against radioactive substances or radioactive radiation or with a solution of a binder for oil or with a solution of a mixture of two or more of the above-mentioned funds.
  • the use of the seaweed solid constituents of the kelp according to the invention also in combination with one or more substances selected from the group consisting of lava rocks, mineral rocks comprising zeolite, kaolin, bentonite, perlite Expanded perlite and / or synthetic acrylate polymers such as sodium polyacrylate is advantageous.
  • the invention relates to the use of the combinations of solid constituents or solid laden constituents of the seaweed producible by a method according to the invention with one or more of the substances mentioned.
  • the fertilization of the soil can be achieved in favor of a further increased absorption capacity or another effect by appropriate mixtures.
  • the invention also includes the solid laden components of seaweed, obtained or obtainable by the following process:
  • steps 4) and 5 optionally one or more repetitions of steps 4) and 5), in combination with one or more substances selected from the group lava rocks, mineral rocks comprising zeolite, kaolin, bentonite, perlite, Blähperl it and / or synthetic acrylate polymers such as sodium polyacrylate.
  • FIG. 1 Shows the water absorption capacity of the solid components of
  • the pellets are already free-flowing. If desired, the pellets can be further dried under UV lamps, in a drying oven or under sunlight. Due to the small particle size and larger surface area of the particles a shorter drying time and a lower residual moisture can be achieved ( ⁇ 25%, the residual moisture of kelp, which was directly dried after harvesting is 38%).
  • the liquid fraction of seaweed ("juice") is produced as a by-product which previously had to be disposed of but can now be converted into a useful product.
  • Example 3 Absorbance of seaweed pellets for water, oil and for the kelp liquid fraction
  • the uptake capacity of pellets made from undried seaweed or dried seaweed should be compared with each other and with the uptake capacity of perlite.
  • the dried seaweed was freshly harvested from the sea and dried for about 2 weeks in the sun until a residual moisture of about 35% has set.
  • the dried kelp was cut small (about 1 -2 mm grain size).
  • the undried kelp was also harvested fresh from the sea, washed briefly, cut and then separated by pressing in liquid and solid kelp ingredients (particle size about 1 -2 mm).
  • the slices of conventionally-dried seaweed, the pellets of seaweed solids and the swelling pearlite were loaded with water or with the liquid fraction recovered from the seaweed.
  • Pellets made from fresh seaweed exhibit superior properties as a storage substrate for e.g. Water or for the liquid fraction of seaweed. Surprisingly, it was found that the undetected kelp pellets absorbed more water than dried seaweed pellets (20x factor) and could even take up more water than expanded perlite. This was particularly true even when the pellets were loaded with the liquid components of the seaweed.
  • the seaweed thus obtained is comminuted in a homogenizer.
  • the solid fraction was separated by filtration with a sieve size of 200 - 500 ⁇ under pressure from the juice of the seaweed and dried at 50 ° C in a drying oven until they contained 15 - 20% residual liquid.
  • Example 5 Absorptive capacity of sea kelp pellets according to Example 4 for water
  • the uptake capacity of pellets prepared from undried sea kelp according to the invention should be compared with each other.
  • the pellets of solid seaweed were loaded with water.
  • 1 part of dried seaweed pellets (1 g) obtained in Example 4 was added to 30 parts of water and stirred at room temperature (27 ° C) for 10 minutes. Thereafter, the liquid was decanted, filtered and then weighed after another 10 minutes the loaded products. The weight gain after the treatment was determined and thus the absorption capacity of the products was determined (Table 4 and Figure 1).
  • Pellets made from fresh seaweed show superior properties as a storage substrate for eg water or for the liquid fraction of seaweed. Surprisingly, it has been found that the pellets of undried kelp, which have been incubated with an acidic solution for at least 20 minutes, absorb significantly more water than the pellets without incubation step or incubation step in basic solution and have also included more water than the dried kelp pellets , 5
  • Example 6 Loading capacity of the seaweed pellets with the liquid fraction of the seaweed with repeated loading
  • the pellets (0.5 g), which were prepared from fresh, undried seaweed, as described in Examples 1 and 4, were mixed with the liquid fraction from the seaweed loaded to saturation (about 5 minutes) and then weighed. Thereafter, the pellets were dried at 70 ° C for 180 minutes in a drying oven. After the first drying, the pellets were partially reloaded, weighed and dried under the same conditions. The process was repeated so that the pellets were loaded a total of three times.
  • Tab. 5 shows that the pellets can be loaded several times with kelp liquid fraction.
  • the pellets thus prepared can be up to 1000% (1 g Pellets - 10 g of liquid fraction when loaded three times) of their own weight.
  • the pellets can be used as a natural carrier system for fertilizer which releases the bioactive substances slowly over a longer period of time.
  • the inventively worked up (pH 7, 60 minutes), solid components of seaweed were also loaded with oil.
  • the uptake capacity was comparable to the loading of the liquid fraction from the kelp.
  • Example 7 Influences of seaweed pellets loaded with the liquid components of seaweed on plant growth
  • Ipomoea rectans Water / swamp plants Ipomoea rectans examined. Ipomoea rectans (about 15-20 cm, 15g each) were planted in a pot.
  • the pot contained either wet mud without an additive, wet mud with addition of liquid seaweed fraction (final concentration 5% of the liquid seaweed fraction) or wet mud with loaded seaweed pellets (final concentration 5% calculated on the concentration of liquid seaweed fraction).
  • the liquid seaweed fraction or seaweed pellets loaded with liquid seaweed fraction were added only once to the wet slurry and mixed well.
  • the plants were grown outdoors at temperatures of about 27 - 31 ° C. The observation time was 10 days. After the observation period, the plants, including roots, were removed from the slurry, rinsed with water, dried and weighed.
  • Table 6 shows that the addition of the liquid constituents of the kelp promoted the growth of the plant.
  • the addition of the loaded kelp pellets further enhanced this effect. This is probably due to the upgrading (loading) of seaweed pellets with the liquid components of seaweed, which has enriched the pellet with other bioactive substances and thus further increases the release of bioactive substances during the degradation of the pellets.
  • Example 8 Loading capacity of seaweed pellets and mixtures of seaweed pellets with various substances
  • pellets (1 g) prepared from fresh, undried kelp as described in Example 3 were loaded with water or the liquid components of the kelp to saturation (about 5 minutes) and then weighed. This procedure was also carried out with pellets of fresh, dried seaweed and with the substances and mixtures of substances listed in Table 7.
  • the products were weighed. The weight gain after treatment was determined and the uptake capacity of the products was determined.

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Description

Feste Bestandteile und feste beladene Bestandteile des Seetangs
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von festen Seetangprodukten mit einer extrem hohen Flüssigkeitsadsorptionskapazität insbesondere für wässrige als auch ölige Flüssigkeiten sowie die festen Seetangprodukte erhältlich nach diesem Verfahren und die Verwendung dieser Seetangprodukte als Düngemittel, Kultivierungsmittel, Rekultivierungsmittel, Wasserspeicher, zur Bodenbegrünung und/oder zur Verbesserung der Bodenstruktur, insbesondere in der Landwirtschaft und zur Begrünung von Trocken- und Wüstengebieten. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfassend eine mindestens 10 minütige Behandlung des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH < 8 und anschließende Trennung des so behandelten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile, sowie nach diesem Verfahren hergestellte feste Bestandteile des Seetangs, die optional mit einer Flüssigkeit bzw. Lösung beladen und anschließend vorzugsweise wieder getrocknet wurden.
Zur Verbesserung von problematischen Pflanzstandorten und Böden werden im Landschaftsbau bevorzugt Mineralerden eingesetzt. An nassen und lehmhaltigen Standorten mit Luftmangel soll der Einsatz von Mineralerden die Luftführung und Krümelstruktur nachhaltig unterstützen. Die Pflanzenwurzeln können sich in dem so aufgelockerten Boden ideal entwickeln. Auf sandigen Böden erhöht die Beimischung von Mineralerden die Wasserkapazität des Bodens. Dabei binden die Mineralerden die Flüssigkeit durch die Aufnahme in ihre porösen Strukturen. Somit sorgt der Einsatz von Mineralerden zu einer besseren Belüftung des Bodens, erhöht die Wasserkapazität, verbessert die Wurzelbildung, optimiert die Wiederbefeuchtung des Bodens und fördert somit das gesamte Bodenleben.
Generell haben Mineralerden nur eine mittelmäßige Aufnahmekapazität für Flüssigkeiten. Im Falle von Perlit kann diese mittelmäßige Kapazität durch Erhitzung bei sehr hoher Temperatur (> 900°C) gesteigert werden. Durch die Erhitzung wird das Perlit aufgebläht (expanded), wodurch die Wasseraufnahmekapazität um ein Vielfaches erhöht wird. Allerdings ist dieses Verfahren sehr kostenintensiv und umweltschädlich, da ein hoher Energieaufwand benötigt wird. Weiterhin sorgt die poröse Struktur der Mineralerden zwar dafür, dass Flüssigkeiten in diese Strukturen aufgenommen werden können, allerdings erfolgt auch die Wasserabgabe wieder relativ zügig, wodurch eine längere, retardierte Wasserabgabe nicht möglich ist.
Im Allgemeinen gehören die Mineralerden Perlit, Bentonit und Zeolith zur Klasse der Bodenhilfsstoffe, die dazu bestimmt sind, auf den Boden einzuwirken, aber selbst keine wesentlichen Nährstoffe enthalten. Daher wäre es wünschenswert ein Produkt bereitzustellen, welches sowohl die Eigenschaften eines Boden hilf sstoffes besitzt, d.h. als Kultivierungsmittel bzw. Rekultivierungsmittel zur Verbesserung der Bodenstruktur und insbesondere der Wasseraufnahmekapazität des Bodens beiträgt, aber auch ebenso als natürliches Düngemittel wirkt und damit die Bodenbegrünung und den Nährstoffeintrag in den Boden fördert.
Der Seetang wird in Seetang-produzierenden Ländern wie Indonesien traditionellerweise aus dem Meer geerntet und dann an Land getrocknet, in dem der Seetang an der frischen Luft für mehrere Wochen der Sonne ausgesetzt wird. Nach dem Trocknen verbleiben damit nur noch die festen Bestandteile des Seetangs, welche zumeist (> 90%) unverarbeitet direkt als Ausgangsmaterial bei der Carrageen-Herstellung verwendet werden. In geringer Menge wird der getrocknete Seetang durch mechanische Zerkleinerung zu Chips weiterverarbeitet.
EP 1 534 757 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von gelierendem Carrageen durch Behandlung von festen Seegrasbestandteilen mit stark alkalischen Lösungen (8%ige KOH) und Erwärmung. Dabei dienen die erhaltenen festen Bestandteile des Seetangs als Rohstoff zur Isolierung von Carrageen. Eine direkte Weiterverwendung der festen Bestandteile des Seetangs, insbesondere als Flüssigkeitsadsorber, wird nicht offenbart. Es findet zudem generell keine Inkubation bei niedrigen pH-Werten statt.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass feste Bestandteile von Seetang hervorragende Eigenschaften als Speichersubstrat für Flüssigkeiten bzw. Lösungen besitzen, wie z.B. für Wasser und/oder für den Flüssiganteil aus Seetang oder für diverse Lösungen von Pflanzenschutzmitteln, Düngern, Insektiziden, Ölen, Rohölen, Ölbindemitteln oder anderen Stoffen. Die festen Bestandteile von solch getrocknetem Seetang, also Seetang, der nach der Ernte aus dem Meer getrocknet wurde und dann z.B. zu Chips verarbeitet wird, haben an sich keine nennenswerte Wasseraufnahmekapazität und enthalten hohe Salzkonzentrationen insbesondere NaCI und KCl und eignen sich daher nicht zur Verwendung als Bodenhilfsstoffe (da diese zur Bodenversalzung führen), nicht als Wasserspeicher oder Adsorptionsmittel und insbesondere auch nicht für Hygieneartikel. Gleichzeitig werden während des Trocknungsschrittes in der Sonne auch die bioaktiven Stoffe im Seetang durch Mikroorganismen zersetzt oder durch die Sonneneinstrahlung und Hitze degradiert. Auch aus Seetang gewonnenes Carrageen besitzt keine Nährstoffe oder Mineralien, wie sie z.B. für Kulturböden vorteilhaft wären, und die während eines biologischen Abbaus freigesetzt werden könnten.
Es hat sich nun gezeigt, dass die festen Bestandteile von ungetrocknetem Seetang, d.h. Seetang, der aus dem Meer geerntet und nicht getrocknet wird, insbesondere nicht durch Verdunstung getrocknet wird, sondern vorzugsweise nach Inkubation in wässriger Lösung bei einem bestimmten pH-Wert und einer bestimmten Inkubationszeit und Inkubationstemperatur direkt mechanisch verarbeitet wird, d.h. Trennen der flüssigen und festen Bestandteile, Trocknung und Verarbeitung der festen Bestandteile z.B. zu Pellets, eine um ein Vielfaches höhere Wasseraufnahmekapazität als die festen Bestandteile aufweisen, die aus getrocknetem Seetang gewonnen wurden. Die Kapazität zur
Flüssigkeitsaufnahme der festen Bestandteile kann im Vergleich zu den festen Bestandteilen gewonnen ohne Inkubationsschritt nochmals erhöht werden, wenn der ungetrocknete Seetang vor der mechanischen Verarbeitung einer mindestens 10 minütigen Behandlung mit einer wässrigen Lösung mit einem pH < 8 unterzogen wird. Noch erstaunlicher war in diesem Zusammenhang, dass die getrockneten festen Bestandteile aus dem frischen Seetangs auch im Vergleich zu allen untersuchten Mineralerden, eine höhere Wasseraufnahmekapazität aufweisen, die sogar die Wasseraufnahmekapazität von aufgeblähtem Perlit Übertrift.
Dies war überraschend, da für die festen Bestandteile des Seetangs bisher nicht bekannt war, dass diese eine besondere Wasseraufnahmekapazität besitzen, besonders nicht in dem Maße, wie in der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Die Bindung des Wassers in den festen Bestandteilen des Seetangs, welche aus ungetrocknetem Seetang gewonnen wurden, erfolgt dabei wahrscheinlich durch die Bildung von Hydrogelen. Hierbei bindet das Wasser wahrscheinlich an Bio- Polymere, dessen Moleküle chemisch, z. B. durch nicht-kovalente oder ionische Bindungen, oder physikalisch, z.B. durch Verschlaufen der Polymerketten, zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind. Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, scheint es so, dass die festen Bestandteile, welche aus getrocknetem Seetang gewonnen wurden, danach nicht mehr in dem Maße Wasser aufnehmen, wie es in den festen Bestandteilen, welche aus ungetrockneten Seetang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen wurden, möglich ist. Dies könnte daran liegen, dass die festen Strukturen der Zellwände und die übrig gebliebenen gelösten Stoffe in dem getrockneten Seetang die Wasseraufnahme stören.
Erfindungsgemäß ist daher wichtig, dass der geerntete und optional gewaschene oder gereinigte Seetang nicht getrocknet wird, sondern im nassen oder feuchten und auf jeden Fall nicht getrockneten Zustand weiterverarbeitet wird, wobei die einfachste Weiterverarbeitung in der Trennung von flüssigen Seetangbestandteilen (Saft des Seetangs) und festen Seetangbestandteilen besteht. Diese Trennung kann im einfachsten Fall durch Pressen bzw. Filtrieren unter Druck bewerkstelligt werden. Die nach dieser Trennung erhaltenen festen Seetangbestandteile können dann getrocknet werden, ohne die vorteilhaften Eigenschaften als Wasserspeichermittel oder Flüssigkeitsspeichermittel oder Öladsorptionsmittel zu verlieren. Führt man zudem einen Inkubationsschritt bei einem definierten pH-Wert und einer definierten Temperatur und Zeit vor der Trennung des Seetangs in feste und flüssige Bestandteile durch, lässt sich die Flüssigkeitsadsorptionskapazität nochmals deutlich steigern.
Es hat sich somit weiterhin gezeigt, dass die Resorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten des erfindungsgemäßen Seetangs stark vom pH-Wert während des Herstellungsprozesses abhängt. Mit einem pH Bereich < 8 wurden die besten Ergebnisse erhalten. Nach einer Behandlung bei basischen pH-Werten wurde eine geringere Wasserresorptionskapazität beobachtet. Insbesondere bei stark alkalischen Aufarbeitungsprozessen mit 4%iger als auch 8%iger wässriger KOH- Lösung wie sie z.B. für die Carrageenherstellung eingesetzt werden (s. EP 1 534 757 A1 ) lassen sich nur deutlich schlechtere Wasserresorptionskapazitäten erreichen, welche unter 400% liegen, im Vergleich zu dem optimalen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, welches eine
Flüssigkeitsaufnahmekapazität von > 2000 % ermöglicht. Neben dem pH-Wert hat jedoch auch die Inkubationsdauer einen Einfluss auf die erhaltene Resorptionskapazität. Dabei gilt je höher der pH-Wert ist, desto länger muss die Inkubationsdauer sein. Dies ist für ein großtechnisches Verfahren, wie der Herstellung von Wasserabsorbern aus Seetang, ein wichtiger Zusammenhang, da kein Hersteller auch schon aus Kostengründen Verfahren länger als unbedingt notwendig durchführen möchte. In Bezug auf das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen festen Bestandteile von Seetang wurde ein überraschender Zusammenhang zwischen pH-Wert und Inkubationsdauer gefunden, der weiter unten noch eingehend beschrieben wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren zur Aufbereitung von Seetang, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) mindestens 10 minütige Behandlung des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH < 8,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf einer möglichst genauen Kontrolle des pH-Werts und der Inkubationszeit. Überraschend wurde gefunden, dass bei steigendem pH die Inkubationszeit überproportional verlängert werden muss.
Die Inkubationsdauer beträgt erfindungsgemäß mindestens 10 Minuten, bevorzugt mindestens 15 Minuten, weiter bevorzugt mindestens 17 Minuten, noch weiter bevorzugt mindestens 20 Minuten und besonders bevorzugt mindestens 24 Minuten. Die maximale Inkubationsdauer kann bei mehreren Stunden liegen, wobei zu berücksichtigen ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren fast ausschließlich großtechnische Anwendung finden wird und daher die Inkubationsdauer in einem möglichst optimalen Bereich liegen sollte und nicht länger inkubiert werden sollte als nötig. Daher kann die maximale Inkubationsdauer bei 24h oder mehr liegen, wobei jedoch deutlich kürzere Inkubationsdauern von bis zu 360 Minuten bevorzugt sind und weiter bevorzugt sind bis zu 300 Minuten, noch weiter bevorzugt bis zu 240 Minuten, noch weiter bevorzugt bis zu 180 Minuten, noch weiter bevorzugt bis zu 120 Minuten und insbesondere bevorzugt bis zu 60 Minuten. Daher ist bevorzugt, wenn die Behandlung oder Inkubation bei den hierin offenbarten Temperaturen und pH- Werten zwischen 10 und 180 Minuten, weiter bevorzugt zwischen 15 und 120 Minuten, noch weiter bevorzugt zwischen 17 und 80 Minuten, noch weiter bevorzugt zwischen 19 und 60 Minuten, noch weiter bevorzugt zwischen 20 und 60 Minuten und insbesondere bevorzugt zwischen 20 und 50 Minuten oder zwischen 22 und 50 Minuten oder zwischen 22 und 40 Minuten oder zwischen 24 und 50 Minuten oder zwischen 24 und 40 Minuten dauert. Bei unter 10 Minuten ist die Erhöhung der Resorptionskapazität für Flüssigkeiten auch bei sehr niedrigen pH-Werten nur unzureichend. Daher sollte die Inkubationsdauer auf jeden Fall mindestens 10 Minuten und vorzugsweise mindestens 15 Minuten betragen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr wichtig, dass der geerntete Seetang vor dem Inkubationsschritt nicht getrocknet wird und auch nicht teilweise getrocknet wird. Der Seetang sollte seinen Wassergehalt vor dem Inkubationsschritt nicht verändern. Die Inkubation kann mit Süßwasser als auch mit Salzwasser oder einem Gemisch aus Süßwasser und Salzwasser durchgeführt werden. Das Salzwasser, wo der Seetang geerntet wird, hat einen pH-Wert zwischen 7,6 und 8,4, so dass bei Verwendung von Salzwasser Säure zur Einstellung des gewünschten pH-Wertes hinzugegeben werden muss.
Der pH-Wert ist erfindungsgemäß < 8,0, bevorzugt < 7,5, weiter bevorzugt < 7,0, weiter bevorzugt < 6,5, weiter bevorzugt < 6,0 und noch weiter bevorzugt < 5,5. Zudem sollte der pH-Wert über 1 ,0 liegen (pH > 1 ,0) und bevorzugt > 1 ,5, weiter bevorzugt > 2,0, noch weiter bevorzugt > 2,5 und insbesondere bevorzugt > 3,0 sein.
Da es sich vorzugsweise um ein großtechnisches Aufarbeitungsverfahren von Seetang bzw. großtechnisches Herstellungsverfahren von sehr resorptionsfähigen festen Seetangbestandteilen handelt, welches im Maßstab von Tausenden Tonnen pro Jahr und Anlage ausgeführt werden soll, ist es sehr wichtig Prozessparameter zu finden, welche sehr ökonomisch sind, möglichst wenig Energie verbrauchen und die Umwelt möglichst wenig belasten und großtechnisch ausführbar sind.
Es wurde überraschend gefunden, dass das erfindungsgemäße vorzugsweise großtechnische Verfahren unter definierten Bedingungen sehr kostengünstig durchgeführt werden kann und feste Seetangbestandteile mit hoher Resorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten liefert, mit leicht gesteigerten Kosten zu festen Seetangbestandteilen mit sehr hoher Resorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten führt und bei moderat gesteigerten Kosten zu festen Seetangbestandteilen mit exzellenter Resorptionsfähigkeit für Flüssigkeiten führt. Für die Auswahl der optimalen Prozessparameter, insbesondere während des essentiellen Inkubationsschrittes, wurde überraschend eine nicht lineare Abhängigkeit zwischen Inkubationsdauer und pH-Wert als auch Inkubationstemperatur gefunden. Der nicht lineare Zusammenhang zwischen pH-Wert und Inkubationsdauer wird durch folgende Formel wiedergegeben:
(9-pH) x Inkubationsdauer in Minuten x 16,7 > 2000 Minuten wobei der pH-Wert zwischen 1 ,0 und 8,0 liegt, d.h. 1 ,0 < pH < 8,0.
Sofern das Produkt aus (9 - pH-Wert) und Inkubationsdauer in Minuten multipliziert mit 16,7 x Minuten"1 größer oder gleich 1 .800 ist oder zwischen 1 .800 und 1 .900 liegt, ergibt sich eine hohe Resorptionskapazität für Flüssigkeiten der erfindungsgemäß hergestellten festen Bestandteile von Seetang. Liegt dieses Produkt bei oder über 1 .900 oder zwischen 1 .900 und 2.000, so ergibt sich eine sehr hohe Resorptionskapazität für Flüssigkeiten der erfindungsgemäß hergestellten festen Bestandteile von Seetang. Liegt dieses Produkt über oder bei 2.000, ergibt sich eine exzellente Resorptionskapazität für Flüssigkeiten der erfindungsgemäß hergestellten festen Bestandteile von Seetang.
Anhand obiger Formel lässt sich die Inkubationsdauer für feste Seetangbestandteile mit exzellenter Resorptionskapazität (d.h. > 2000%) berechnen, wenn der pH-Wert bekannt ist oder bei bekannter Inkubationsdauer kann der erforderliche pH-Wert für den Inkubationsschritt bestimmt werden. Dies ist insbesondere bei großtechnischen Verfahren vorteilhaft, damit die ökonomischsten Prozessparameter gewählt werden können.
Will man eine exzellente Resorptionskapazität (d.h. > 2000) erreichen, so ergeben sich bei den folgenden pH-Werten die folgenden Inkubationsdauern: pH = 8 => Inkubationsdauer = 120 Minuten
pH = 7 => Inkubationsdauer = 60 Minuten
pH = 6 => Inkubationsdauer = 40 Minuten
pH = 5 => Inkubationsdauer = 30 Minuten
pH = 4 => Inkubationsdauer = 24 Minuten
pH = 3 => Inkubationsdauer = 20 Minuten
pH = 2 => Inkubationsdauer = 17 Minuten
pH = 1 => Inkubationsdauer = 15 Minuten Des Weiteren ist bevorzugt, dass der pH-Wert der wässrigen Inkubationslösung, d.h. der pH-Wert während des Inkubationsschrittes zwischen 1 ,0 und 8,0 liegt, d.h. 1 ,0 < pH < 8,0, weiter bevorzugt zwischen 2,0 und 7,5, d.h. 2,0 < pH < 7,5, weiter bevorzugt zwischen 3,0 und 7,0, d.h. 3,0 < pH < 7,0, noch weiter bevorzugt zwischen 3,0 und 6,5, d.h. 3,0 < pH < 6,5, noch weiter bevorzugt zwischen 3,0 und 6,0, d.h. 3,0 < pH < 6,0, noch weiter bevorzugt zwischen 3,5 und 6,5, d.h. 3,5 < pH < 6,5, noch weiter bevorzugt zwischen 3,5 und 6,0, d.h. 3,5 < pH < 6,0 und besonders bevorzugt zwischen 3,5 und 5,5, d.h. 3,5 < pH < 5,5. Um den pH-Wert während des Inkubationsschrittes möglichst konstant zu halten, wird der pH-Wert während der Inkubation kontinuierlich oder sequenziell überwacht und mittels Zugabe von Base (KOH-Lösung, vorzugsweise 1 molare KOH-Lösung) oder von Säure (HCI-Lösung, vorzugsweise 1 M HCI-Lösung) nachjustiert. Die pH- Überwachung bzw. pH-Messung kann kontinuierlich oder sequenziell nach jeweils z.B. 5 s, 10 s, 20 s, 30 s, 40 s, 50 s oder 60 s erfolgen. Vorzugsweise erfolgt bei einer Abweichung vom gewünschten pH-Wert um mehr als 0,1 eine Nachjustierung des pH-Werts durch Zugabe einer wässrigen Lösung von vorzugsweise KOH oder HCl. Ein pH-Wert unter 3,0 ist für eine großtechnische Herstellung der erfindungsgemäß erhältlichen Bestandteile des Seetangs weniger geeignet, da bei sehr niedrigen pH-Werten die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen (zum Schutz von Arbeitern und Umwelt) immer aufwendiger werden. Zudem wird mit abnehmendem pH-Wert der positive Effekt, auf z.B. Böden, der erfindungsgemäßen Bestandteile des Seetangs durch bioaktive Stoffe im Seetang zunehmend erniedrigt. Da längere Inkubationszeiten auch mit wesentlich höheren Kosten verbunden sind, ist es daher für ein großtechnisch durchgeführtes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang wichtig, dass der pH- Wert sowie die Inkubationsdauer genau aufeinander abgestimmt sind, um eine optimale Flüssigkeitsretentionskapazität bei kostenoptimiertem Verfahren zu erhalten.
Überraschenderweise konnte der Erfinder zeigen, dass ab einem pH-Wert von 8,0 während der Inkubation eine Steigerung der Flüssigkeitsadsorptionskapazität eintritt, die mit Abfallen des pH-Werts eine kürzere Inkubationsdauer erfordert. Dies bedeutet je niedriger der pH-Wert ist, desto kürzer kann die Inkubationsdauer und damit die Behandlungszeit sein. Es ist daher insbesondere bevorzugt, wenn in Schritt 2) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Dauer der Behandlung und der pH-Wert nach folgender Formel ausgewählt werden: (9 - pH) x Inkubationszeit in Minuten x 16,7 / (100 Minuten) > 2000% wobei sich der pH-Wert im Bereich von 1 ,0 bis 8,0 befindet und die Inkubationsdauer im Bereich von 15 Minuten bis 120 Minuten liegt und die Inkubationstemperatur im Bereich von 15°C bis 60°C liegt.
In Schritt 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Gewichtsverhältnis von Seetang zu wässriger Lösung bevorzugt zwischen 1 :3 und 1 :7 und insbesondere bevorzugt bei ca. 1 :5. Beim bevorzugten, erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Arbeitstemperatur zwischen 15°C und 60°C für das gesamte Aufarbeitungsverfahren und vorzugsweise zwischen 20°C und 50°C, weiter bevorzugt zwischen 22°C und 40°C und insbesondere bevorzugt zwischen 25°C und 35°C für das gesamte Aufarbeitungsverfahren.
Der Inkubationsschritt wird vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 15°C und 60°C, weiter bevorzugt zwischen 18°C und 55°C, weiter bevorzugt zwischen 20°C und 50°C, weiter bevorzugt zwischen 21 °C und 45°C, weiter bevorzugt zwischen 22°C und 40°C, weiter bevorzugt zwischen 23°C und 38°C, weiter bevorzugt zwischen 24°C und 36°C und insbesondere bevorzugt zwischen 25°C und 35°C durchgeführt. Es ist jedoch bevorzugt, wenn die Inkubationstemperatur nicht über 58°C, weiter bevorzugt nicht über 56°C, weiter bevorzugt nicht über 54°C, weiter bevorzugt nicht über 52°C, weiter bevorzugt nicht über 50°C, weiter bevorzugt nicht über 48°C, und noch weiter bevorzugt nicht über 46°C liegt.
Die Inkubationstemperatur steht in einem gewissen Zusammenhang mit der Inkubationsdauer. Es wurde kein linearer Zusammenhang zwischen Inkubationstemperatur und Inkubationsdauer gefunden aber grob lässt sich sagen, dass ausgehend von 30°C Inkubationstemperatur sich die Inkubationsdauer um 5% bis 10% verkürzt, wenn die Inkubationstemperatur um 10°C erhöht wird und sich die Inkubationsdauer um 5% bis 10% verlängert, wenn die Inkubationstemperatur um 10°C erniedrigt wird, wobei sich Inkubationstemperatur und Inkubationsdauer innerhalb der hierin offenbarten Bereiche bewegen, also für die Inkubationstemperatur maximal 60°C und minimal 15°C und für die Inkubationsdauer maximal 2h und minimal 10 Minuten oder bevorzugt maximal 60 Minuten und minimal 15 Minuten.
Bevorzugte Bedingungen für den Inkubationsschritt Nr. 2) gemäß obigem Verfahren sind ein pH-Wert im Bereich von 1 ,0 bis 8,0 und eine Inkubationsdauer von 15 Minuten bis 120 Minuten und eine Inkubationstemperatur von 15°C bis 60°C. Bevorzugte Inkubationsbedingungen sind ein pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 7,0 und eine Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 60 Minuten und eine Inkubationstemperatur von 20°C bis 50°C. Weiter bevorzugte Inkubationsbedingungen sind ein pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 6,0 und eine Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 40 Minuten und eine Inkubationstemperatur von 22°C bis 40°C. Dabei ist zu beachten, dass ein höherer pH-Wert eine längere Inkubationsdauer erforderlich macht und die Inkubationsdauer durch Erhöhung der Inkubationstemperatur etwas verkürzt werden kann. Ein Fachmann kann daher aus den bevorzugten Prozessparametern die geeignetsten für die jeweilige Anlage aussuchen, da die Prozessparameter in gewissen Grenzen modifiziert werden können und weiterhin feste Seetangbestandteile mit exzellenter Flüssigkeitsadsorptionskapazität liefern. Eine mindestens 2000%ige Resorptionskapazität lässt sich erreichen durch einen pH von 5 und 30 Minuten Inkubation bei 28°C, sowie durch pH von 4 und 25 Minuten Inkubation bei 25°C als auch durch pH von 6 und 40 Minuten Inkubation bei 35°C sowie durch pH von 3 und 20 Minuten Inkubation bei 30°C.
Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 1 ,0 bis 8,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 15°C bis 60°C und einer Inkubationsdauer von 15 Minuten bis 120 Minuten,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile.
Ein weiter bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 1 ,0 bis 8,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 15°C bis 60°C und einer Inkubationsdauer von 15 Minuten bis 120 Minuten unter kontinuierlicher oder sequenzieller Messung des pH-Wertes und Nachjustierung des pH-Wertes,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige
Bestandteile.
Ein weiteres bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 7,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 20°C bis 50°C und einer Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 60 Minuten,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige
Bestandteile.
Ein weiter bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 7,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 20°C bis 50°C und einer Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 60 Minuten unter kontinuierlicher oder sequenzieller Messung des pH-Wertes und Nachjustierung des pH-Wertes,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile. Ein noch weiteres bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 6,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 22°C bis 40°C und einer
Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 40 Minuten,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile. Ein noch weiter bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Seetang umfasst die folgenden Schritte:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 6,0 bei einer Inkubationstemperatur im Bereich von 22°C bis 40°C und einer Inkubationsdauer von 20 Minuten bis 40 Minuten unter kontinuierlicher oder sequenzieller Messung des pH-Wertes und Nachjustierung des pH-Wertes,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile.
Gemäß Schritt 2) der vorgenannten, bevorzugten Verfahren erfolgt die Messung und Nachjustierung des pH-Wertes wie hierin offenbart. Die pH-Messung erfolgt kontinuierlich oder in Intervallen von maximal einer Minute und die Nachjustierung erfolgt bevorzugt mittels wassriger KOH-Lösung oder wassriger HCI-Lösung einer Konzentration von vorzugsweise 1 M oder 0,5 M. Bei den vorgenannten erfindungsgemäßen Verfahren gilt, dass die Inkubationsdauer um so länger wird, je höher der pH-Wert ist und dass die Inkubationsdauer um so länger wird, je höher der pH-Wert ist und je niedriger die Inkubationstemperatur ist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch Bestandteile aus Seetang erhältlich nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere die festen Bestandteile des Seetangs, die nach den hier beschriebenen Verfahren erhältlich sind. Diese Bestandteile weisen gegenüber den Bestandteilen erhalten durch Verdunstung oder Aufarbeitung unter deutlich basischen Bedingungen (wie z.B. 4%ige KOH-Lösung oder 8%ige KOH-Lösung), eine stark erhöhte Flüssigkeitsabsorptionskapazität auf.
Die festen Bestandteile des Seetangs weisen nach der Trennung von den flüssigen Bestandteilen des Seetangs einen Wassergehalt von 50 Gew.-% bis 70 Gew.-% auf und nach der Trocknung besitzen die festen Bestandteile des Seetangs noch immer einen Wassergehalt von 15 Gew.-% bis 40 Gew.-%. Diese erfindungsgemäßen, getrockneten festen Bestandteile des Seetangs können in Form von Granulaten, Pellets, Körnern, Stiften, Matten oder Geweben hergestellt werden und weisen eine enorme Bindekapazität für Flüssigkeiten wie z.B. Wasser oder wässrige Lösungen sowie von Ölen auf, welche beim 2-fachen bis über 20-fachen des Eigengewichts liegt, d.h. 100 g dieser festen Bestandteile des Seetangs können, je nach Trocknungszustand 200 g bis über 2000 g Wasser, wässrige Lösungen oder Öl aufnehmen.
Die Saugkapazität oder Bindekapazität oder Aufnahmekapazität von Flüssigkeiten wie Wasser oder Ölen kann gemäß bekannten Verfahren bestimmt werden wie z.B. mittels des gravimetrischen Verfahrens.
Gegenüber der Wasserbindung in Mineralerden, die das Wasser nur rein physikalisch in die porösen Strukturen aufnehmen, ist die Bildung von Hydrogelen weiter vorteilhaft, da die Wasserfreisetzung aus solchen Hydrogelen langsamer erfolgt als aus den porösen Strukturen und damit das Wasser länger gespeichert werden kann als in den Mineralerden und damit auch über einen größeren Zeitraum wieder abgeben wird. Dies ist z.B. bei der Begrünung von Trockenflächen und Trockenzonen wichtig, weil die festen Bestandteile des Seetangs in den Morgenstunden den Tau speichern und über einen gegenüber Mineralerden verlängerten Zeitraum während der heißen Mittags- und Nachmittagszeit wieder abgeben. Nach retardierter Abgabe von Wasser und anderen gespeicherten, für die Pflanzen wichtigen Stoffen wie z.B. Pflanzen- Wachstumsfaktoren, Mineralien und andere nutritiven Stoffe werden schließlich die festen Bestandteile des Seetangs biologisch abgebaut, und die enthaltenen Mineralien und Nährstoffe freigesetzt. Somit ist eine ständige Düngung nicht mehr notwendig. Gleichzeitig erfüllen die festen Bestandteile des Seetangs dieselben Aufgaben wie Mineralerden z.B. Perlit, in dem sie zu einer besseren Belüftung des Bodens, einer erhöhten Wasserkapazität, einer Verbesserung der Wurzelbildung, der Optimierung der Wiederbefeuchtung des Bodens und somit dem gesamten Bodenleben beitragen.
Somit betrifft die Erfindung die erfindungsgemäß herstellbaren, festen Bestandteilen des Seetangs sowie deren Verwendung als Düngemittel oder Kultivierungsmittel oder Rekultivierungsmittel oder Mittel zum Wasserspeichern oder zur Begrünung von Trocken- und Wüstengebieten, wobei die festen Bestandteile des Seetangs nach einem der hierin offenbarten Verfahren hergestellt werden. Als Seetang wird allgemein jede der Lebensformen am Meeresboden bezeichnet, die mehrzellige Thalli sind. Seetang findet sich z.B. unter den Grünalgen, Rotalgen und den Braunalgen. Seetang weist hohe Anteile an Mineralien, Kalium, Magnesium, Stickstoff, Phosphor und Pflanzen-Wachstumfaktoren wie die Indolessigsäure-Derivate auf.
Von kommerzieller Bedeutung für die Gewinnung von Seetang-Produkten sind unter anderem folgende Seetang-Spezies insbesondere Eucheuma-, Chondrus- und Gigartina-Spezies wie: Betaphycus gelatinum (Eucheuma gelatinae), Chondrus crispus (Irish Moss), Eucheuma cottonii ( Kappaphycus alvarezii oder cottoniij, Eucheuma denticulatum (Eucheuma spinosum oder spinosum), Gigartina canaliculata, Gigartina skottsbergii, Mastocarpus stellatus (Gigartina stellata), Hypnea musciformis, Sarcothalia crispata (Iridaea ciliata) und Mazzaella laminaroides (Iridaea laminaroides). Im Sinne dieser Erfindung ist Kappaphycus alvarezii besonders geeignet.
Der Begriff „Düngemittel", wie hierin verwendet, bezeichnet jegliche Stoffe, die Pflanzen zugeführt werden, um ihr Wachstum zu fördern.
Der Begriff„Kultivierungsmittel" oder„Rekultivierungsmittel", wie hierin verwendet, bezeichnet jegliche Stoffe, die den biologischen, physikalischen oder chemischen Bodenzustand oder die Wirksamkeit von Düngemitteln erhöhen. Mit„Verbesserung der Bodenstruktur", wie hierin verwendet, ist jeglicher Effekt umschlossen, der den Boden- und Lufthaushalt, die Durchwurzelbarkeit und/oder die Verfügbarkeit der Nährstoffe im Boden verbessert.
Der Begriff "Adsorptionsmittel" wie hierin verwendet bezeichnet einen Stoff, der in der Lage ist, eine Flüssigkeit oder ein Öl aufzusaugen und festzuhalten.
Vorzugsweise wird der frisch geerntete Seetang dabei direkt nach der Ernte und ungetrocknet verarbeitet. Der Begriff „ungetrocknet", wie hierin verwendet, bezieht sich darauf, dass der Seetang nach der Ernte aus dem Meer keinem Trocknungsschritt, insbesondere keinem Trocknungsschritt durch Verdunstung, unterworfen wird. Das bedeutet, dass der Wassergehalt im frisch geernteten Seetang nicht reduziert wird, z.B. durch trocknen an der Luft, im Sonnenlicht, durch Erhitzen oder durch zu lange Lagerung des Seetangs. Frischer Seetang 5 hat einen Wassergehalt von ca. 90 Gewichtsprozent (Gew.-%). Obwohl der Seetang so schnell wie möglich verarbeitet wird, kommt es naturgemäß nach dem Ernten des Seetangs aus dem Meer und durch den Transport zu Verlusten im Wassergehalt des Seetangs. Somit ist der Begriff „ungetrocknet" dahingehend definiert, dass der Seetang noch einen Wassergehalt von > 75 Gew.-% Wasser aufweist. Der Wassergehalt ist die Menge Wasser im Seetang bezogen auf dessen Masse. Ein Wassergehalt von 85 Gew-% bedeutet, dass 85% der Masse des Seetangs Wasser ist und 15% der Masse des Seetang Stoffe sind, die nicht Wasser sind. Der Wassergehalt im Seetang lässt sich durch bekannte Methoden nachweisen, wie z.B. anhand der gravimetrischen Methode.
Der Begriff "getrocknet" wie hierin verwendet meint, dass Seetang nach dem Ernten und optional Waschen oder Reinigen (Reinigung vorzugsweise mit Salzwasser) getrocknet wird. Diese Trocknung erfolgt traditionell an der Luft im Sonnenlicht. Diese Trocknung erfolgt ohne vorher eine Trennung in flüssige und feste Seetangbestandteile vorzunehmen. Daher wird der nach dem Ernten traditionell getrocknete Seetang ohne Trennung (insbesondere ohne mechanische Trennverfahren) in flüssige und feste Bestandteile als "getrockneter Seetang" bezeichnet. Diese Definition schließt nicht aus, dass natürlich auch der erfindungsgemäße Seetang und der erfindungsgemäß beladene Seetang getrocknet werden kann. Soll daher zum Ausdruck gebracht werden, dass der erfindungsgemäße Seetang und der erfindungsgemäß beladene Seetang in trockener Form vorliegt, so wird dieser Seetang natürlich auch als getrocknet bezeichnet, wobei jedoch wichtig ist, dass dieser Seetang eben nicht nach dem Ernten getrocknet wurde sondern zuerst ungetrocknet in flüssige und feste Bestandteile getrennt wurde.
Somit bezeichnet der Begriff "ungetrocknet" wie hierin verwendet, dass der Seetang aus dem Meer geerntet eventuell gewaschen und abgetropft und anschließend in flüssige und feste Bestandteile vorzugsweise durch Schneiden und anschließend Pressen getrennt wird. Eine Zerkleinerung des ungetrockneten Seetangs und anschließende Filtrierung ist auch möglich. Ungetrocknet ist daher der Seetang, welchem nach dem Ernten nicht Wasser durch Trocknen, bzw. Verdunstung, entzogen wird, d.h. Seetang ist dann ungetrocknet, wenn sich der Wassergehalt um nicht mehr als 15 Gew.-%, vorzugsweise um nicht mehr als 10 Gew.-% zwischen dem Ernten und dem Trennen in flüssige und feste Bestandteile vermindert hat . Als "flüssige Bestandteile des Seetangs" werden diejenigen Bestandteile bezeichnet, welche in flüssiger Form bzw. als Saft durch das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere durch die mechanische Behandlung des Seetangs in Schritt 3, bevorzugt durch Schneiden und Verpressung des frisch geernteten und optional gewaschenen und optional abgetropften Seetangs erhalten werden.
Dementsprechend werden als "feste Bestandteile des Seetangs" diejenigen Bestandteile bezeichnet, welche in fester Form durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden. Diese festen Bestandteile sind unmittelbar nach ihrer Gewinnung nicht trocken und können getrocknet werden.
Nach dem Ernten lässt man den Seetang vorzugsweise abtropfen aber nicht trocknen, zudem wird der Seetang nach der Ernte optional noch mit Seewasser gewaschen, um z.B. Dreck, Sand und andere grobe Unreinheiten zu beseitigen, um anschließend direkt im feuchten oder nassen Zustand weiter verarbeitet zu werden. Zwischen dem Ernten und dem Weiterverarbeiten liegt der Wasserverlust beim ungetrockneten Seetang unter 15 Gew.-% und vorzugsweise unter 10 Gew.-%. Die sonst übliche Trocknung an der Luft entfällt, wodurch die Bakterienbildung und Pilzbildung erheblich minimiert wird, was wiederum einen positiven Effekt auf den Erhalt der bioaktiven Stoffe im Seetang hat.
Schritt 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens, also die Trennung der festen und flüssigen Bestandteile sowie die weitere Verarbeitung der festen Bestandteile zu einem rieselfähigen Produkt kann über bekannte Verfahren, wie z.B. 1 ) Zerkleinerungsprozesse (z.B. Schneidmühle, Muser, Hexler), 2) Entwässerungsprozess (Zentrifuge, hydraulische, mechanische oder Band- Presse) erfolgen. Die so erhaltenen Produkte können in Form von Pellets, Granulaten oder Körnern vorliegen. Der Begriff „feste Bestandteile" beschreibt dabei die Seetangbestandteile, die nach dem Verarbeiten, d.h. nach dem hydraulischen oder mechanischen Pressen bzw. der Verarbeitung in einer Band-Presse oder Zentrifuge übrig bleiben.
Somit beinhaltet der Begriff „feste Bestandteile des Seetangs", wie hierin verwendet, alle Formen wie z.B. die Verarbeitung zu Pellets, Granulaten, Matten, Geweben, Gebinden etc.. 7
Der Begriff „flüssige Bestandteile" beschreibt damit analog zu den festen
Bestandteilen die flüssigen Seetangbestandteile, die durch
Entwässerungsprozesse aus dem Seetang gewonnen werden. Diese entsprechen dem Saft des Seetangs.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren nach Schritt 3) weiterhin den folgenden Schritt:
3a) Die Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten, Gebinden oder Geweben.
Als "Matten" werden flächenmäßige Gebinde aus den festen Bestandteilen des Seetangs, und insbesondere aus den erfindungsgemäß hergestellten Bestandteilen des Seetangs, bezeichnet, welche einen bis mehrere Zentimeter dick sein können ähnlich den bekannten Grasmatten oder Rollrasen. Mit diesen Matten lassen sich größere Flächen belegen. Durch diese Matten hindurch können Pflanzen in den Boden eingepflanzt werden, welche durch die Fähigkeit der Matten aus den festen Bestandteilen des Seetangs Wasser zu speichern, mit Wasser versorgt werden.
Als "Gebinde" werden dreidimensionale größere Gewebe aus den festen beladenen Bestandteilen des Seetangs, und insbesondere aus den erfindungsgemäß hergestellten Bestandteilen des Seetangs bezeichnet, womit sich z.B. Blumentöpfe befüllen lassen oder welche um die Wurzeln von neu eingesetzten Sträuchern und Bäumen platziert werden können.
Zudem können diese Matten oder Gebinde verwendet werden, um Öl zu binden, weil die festen beladenen Bestandteile des Seetangs nicht nur eine sehr gute Aufnahmekapazität für wässrige Lösungen bzw. Flüssigkeiten besitzen sondern auch Öle sehr gut aufnehmen und binden. Daher bietet sich die Verwendung dieser Matten und Gebinde zur Reinigung ölverschmutzter Gebiete an.
In diesem Zusammenhang war für den Fachmann völlig überraschend und nicht zu erwarten, dass die erfindungsgemäß herstellbaren, festen Bestandteile des Seetangs, ein Vielfaches ihres eigenen Gewichts an Wasser, Lösungen oder den flüssigen Bestandteilen des Seetangs aufnehmen können. Die erfindungsgemäßen, festen beladenen Bestandteile des Seetangs können bis zum 4-fachen, bevorzugt bis zum 5-fachen, weiter bevorzugt bis zum 6-fachen, weiter bevorzugt bis zum 7-fachen, weiter bevorzugt bis zum 8-fachen, weiter bevorzugt bis zum 9- fachen, und noch weiter bevorzugt bis zum 1 (Machen des eigenen Gewichts (d.h. der eigenen Masse) an Wasser oder wässriger Lösung aufnehmen.
Die Aufnahmekapazität ist die Menge Flüssigkeit bzw. Lösung, die bis zur völligen Sättigung aufgenommen wird. Der Vergleich der Aufnahmekapazität erfolgt durch die Bestimmung des Gewichts vor der Aufnahme und nach der Aufnahme. Die Aufnahmekapazität im Sinne der Beschreibung ist damit definiert als die Menge Flüssigkeit bzw. Lösung in g, die von den festen Bestandteilen des Seetangs bzw. einer anderen zu vergleichenden Substanz innerhalb von einer definierten Zeit bei Raumtemperatur aufgenommen wurde, bezogen auf das Gewicht vor der Aufnahme der Flüssigkeit bzw. Lösung. Nach der vorliegenden Arbeitsmethode haben die Produkte gewöhnlich eine Restfeuchte von ca. 15-25 Gew.-%, wodurch sie vorzugsweise nicht aneinander kleben bleiben und daher rieselfähig sind. Dadurch werden die Handhabung und der Transport der erfindungsgemäßen, festen Seetangbestandteile wesentlich vereinfacht. Die Lagerung des Produktes beansprucht außerdem wesentlich weniger Raumbedarf.„Rieselfähig" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Seetang-Produkte (z.B. Pellets) keine Klumpen bilden und aneinander kleben bleiben und daher geschüttet werden können.
Wie aus der Tabelle 1 hervorgeht, enthalten die erfindungsgemäßen, festen Bestandteile des Seetangs noch alle wertvollen bioaktiven Stoffe, wie Vitamine, Mineralien, Kohlenhydrate, Proteine, Fette und Pflanzenwachstumsfaktoren aus dem Seetang in den fertigen rieselfähigen Granulaten, Pellets bzw. Matten oder Geweben. Hierzu kommt die immense Wasseraufnahmekapazität, die bei über 2000% des eigenen Gewichts liegt. Die Erfindung offenbart damit die Verwendung eines hochkonzentrierten, natürlichen Wasserspeichernden Düngemittel-Substrat, welches die bioaktiven Stoffe langsam und über längere Zeit abgibt. Eine ständige Wässerung und Düngung ist damit nicht mehr notwendig, da die festen Bestandteile des Seetangs, Wasser und Nährstoffe langsam und über einen größeren Zeitraum hinweg abgeben. Tab. 1 Die Anwendung der festen Bestandteile von Seetang als Boden-Regenerator im Vergleich zu den erhältlichen Produkten im Markt
Figure imgf000020_0001
++++: sehr hoch
+++: hoch
++: mittelmäßig
+: wenig
-— : sehr schlecht oder nicht vorhanden
Tabelle 1 zeigt, dass die Wasserretentionskapazitat von einem synthetischen Superabsorberpolymer gleich hoch ist wie beim erfindungsgemäß aufbereiteten Seetang, wobei diese Polymere in der Herstellung umweltschädlicher sind, fast nicht biologisch abbaubar sind und keine Nährstoffe enthalten.
Die Wasserretentionskapazität wird definiert als die Aufnahmefähigkeit einer bestimmten Substanz (0,5 g), in einer bestimmter definierten Zeit (10 Minuten) bei Raumtemperatur (24°C) Wasser aufzunehmen. Die Mineralgesteine weisen nur einen höheren Mineralgehalt auf und schneiden sonst schlechter ab als der erfindungsgemäße ungetrocknete Seetang, wobei durch Beladung der Mineralgehalt beim erfindungsgemäß beladenen Seetang noch beliebig erhöht werden kann und daher leicht den Mineralgehalt vom Mineralgestein übertreffen kann. Darüber hinaus fehlen die wichtigen biologischen Pflanzenwachstumsfaktoren bei den Mineralgesteinen.
In diesem Zusammenhang hat sich ein weiterer Aspekt der Erfindung ergeben. Es hat sich gezeigt, dass die festen Bestandteile des Seetangs mehrmalig mit Flüssigkeit bzw. Lösung beladen und getrocknet werden können, ohne dabei ihre überlegenen Eigenschaften als Speichersubstrat zu verlieren. Durch die mehrmalige Beladung werden die schon an sich sehr Nährstoffreichen, festen Bestandteile des Seetangs weiter„veredelt".
Somit umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Seetang in einer weiteren Ausführungsform nach Schritt 3) oder Schritt 3a) die weiteren Schritte:
4) Beladen der festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
5) Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs. oder
Trocknen der festen Bestandteile des Seetangs und Beladen der festen getrockneten Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Seetang nach Schritt 5) den weiteren Schritt 6):
6) Ein- oder mehrmalige Wiederholung der Schritte 4) und 5).
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Seetang nach Schritt 4) den weiteren Schritt 4a):
4a) Verarbeitung der festen beladenen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben.
In dieser Ausführungsform werden die festen Bestandteile des Seetangs zuerst mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel beladen und anschließend die beladenen festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben verarbeitet. Es ist zudem bevorzugt, wenn während der Inkubation in Schritt 2 der erfindungsgemäßen Verfahren eine kontinuierliche pH-Messung und entsprechende Nachjustierung des pH-Werts stattfindet. Der pH-Wert einer Lösung kann mit unterschiedlichen, dem Fachmann bekannten Methoden ermittelt werden, wie z.B. der Potentiometrie oder Messung durch lonensensitive Feldeffekt-Transistoren. Unter dem Begriff„kontinuierlichen Messung" wie hierin verwendet versteht man, entweder, dass im Behälter der Inkubation ohne Unterbrechung der pH-Wert kontrolliert wird und bei einer Abweichung um einen zuvor eingestellten Schwellenwert (z.B. eine Abweichung um 0,2 oder 0,1 oder 0,05) eine Nachjustierung stattfindet. Dabei kann die Überschreitung des Schwellenwerts durch eine durchführende Person überprüft werden oder durch ein Warnsignal angezeigt werden. Unter dem Begriff„kontinuierlichen Messung" wie hierin verwendet fallen jedoch auch in kurzen Intervallen, wie alle 30 Sekunden, bevorzugt alle 20 Sekunden und noch weiter bevorzugt alle 10 Sekunden, durchgeführte Messungen (direkt in der Inkubationslösung oder in daraus entnommenen Proben), die jedoch über die gesamten Inkubationsdauer durchgeführt werden. Der gewünschte pH-Wert wird natürlich auch dabei gegebenenfalls nachjustiert. Der pH-Wert kann, je nach Art der Abweichung, durch Zugabe einer Säure, z.B. wassrige HCl oder einer Base, z.B. wassrige NaOH, umgehend wieder hergestellt werden. Es ist dabei auch denkbar, dass die Intervalle zu Anfang der Inkubationszeit kürzer sind und gegen Ende etwas länger werden, da dann weniger Änderungen zu erwarten sind. Es sollte jedoch gewährleistet werden, dass über den gesamten Zeitraum der Inkubation ein nahezu konstanter pH-Wert beibehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die festen Bestandteile des Seetangs, welche z.B. nach dem vorgenannten Verfahren umfassend die Schritte 1 ) bis 4) gewonnen wurden, mit Wirkstoffen, Schutzstoffen oder weiteren Nährstoffen beladen, um einen weiteren protektiven oder fördernden Effekt zu erzielen. Die unerwartete hervorragende Speicherkapazität für Wasser bzw. Flüssigkeiten und/oder Lösungen im Allgemeinen, sowie die in den festen Bestandteilen des Seetangs bereits enthaltenen Nährstoffe, machen die festen beladenen Bestandteile des Seetangs zu einem sehr guten Düngemittel und Kultivierungsmittel bzw. Rekultivierungsmittel, weil diese festen Bestandteile in Trockenzonen zusätzlich noch den Tau aufsaugen und über den Tag verzögert an die Umgebung und die zu düngenden oder zu kultivierenden Pflanzen wieder abgeben können und die Abbauprodukte der festen beladenen Bestandteile des Seetangs Nährstoffe für die zu düngenden oder zu kultivierenden Pflanzen bereitstellen.
Durch das Beladen der festen Bestandteile des Seetangs z.B. mit Pflanzenschutzmitteln oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder ähnlichen Mitteln, erfüllen die festen beladenen Bestandteile des Seetangs gleichzeitig mehrere Funktionen. Neben der Eigenschaft als Dünger, Bodenaufbereiter und Wasserabsorber, können durch die gezielte Auswahl von Lösungen weitere positive Effekte erreicht werden. Entscheidend hierbei ist die hohe Aufnahmekapazität der erfindungsgemäßen, festen beladenen Bestandteile des Seetangs, die es ermöglicht große Mengen an Zusatzstoffen in den Seetang zu bekommen.
Das„Beladen" der festen Bestandteile des Seetangs kann auf verschiedene Art und Weise erreicht werden. Die festen Bestandteile des Seetangs können z.B. in die Flüssigkeit bzw. Lösung getaucht werden. Selbstverständlich ist es möglich, die festen Bestandteile des Seetangs mit verschiedenen Flüssigkeiten bzw. Lösungen zu beladen. Dies kann z.B. dadurch erreicht werden, dass die festen Bestandteile mit der ersten Lösung bzw. Flüssigkeit beladen und getrocknet werden und in einem weiteren Schritt mit einer zweiten Lösung bzw. Flüssigkeit beladen und getrocknet werden. Alternativ können die festen Bestandteile des Seetangs auch mit einem Gemisch der zu beladenden Flüssigkeiten bzw. Lösungen beladen werden. Weiterhin umfasst die Erfindung auch die festen beladenen Bestandteile des Seetangs, welche durch das folgende Verfahren, umfassend oder bestehend aus den folgenden Schritten, erhalten werden:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 7,0, vorzugsweise 3,0 bis 6,0 und einer Inkubationsdauer im Bereich von 20 Minuten bis 60 Minuten, bevorzugt im Bereich von 20 Minuten bis 40 Minuten und einer Inkubationstemperatur im Bereich von 20°C bis 50°C,
3) Trennung des behandelten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige
Bestandteile.
4) Beladen der festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
5) Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen festen beladenen Bestandteile des Seetangs weiterhin den folgenden Schritt:
6) Ein- oder mehrmalige Wiederholung der Schritte 4) und 5).
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind feste beladene Bestandteile aus Seetang, erhältlich nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren, mit einem Restwassergehalt von weniger als 40 Gew.-%, wobei die festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel beladen sind. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn diese festen Bestandteile getrocknet sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sind erfindungsgemäß hergestellte, feste Bestandteile aus Seetang, in Kombination mit einer oder mehrerer Substanzen ausgewählt aus der Gruppe Lavagesteine, Mineraliengesteine umfassend, Zeolit, Kaolin, Bentonit, Perlit, Blähperlit und/oder synthetische Polyacrylate wie Natriumpolyacrylat.
Die festen Bestandteile (beladen und nicht beladen) des Seetangs, erhältlich nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren, eignen sich sehr gut zur Verwendung als Düngemittel oder Kultivierungsmittel oder Rekultivierungsmittel. Der Einsatz dieser festen beladenen Bestandteile des Seetangs als Düngemittel oder Kultivierungsmittel oder Rekultivierungsmittel erfolgt vorzugsweise in der Landwirtschaft, dem Gartenbau, in Trockenzonen und Wüsten sowie in nach Umweltkatastrophen betroffenen Gebieten. Dabei zeichnen sie sich dadurch aus, dass sie anders als Carrageen sowohl eine überraschend gute Wasserretentionskapazität aufweisen, als auch für Pflanzen wichtige Nähr- und Mineralstoffe enthalten. Dabei wird das Wasser verglichen mit
Mineraliengesteinen über einen längeren Zeitraum freigesetzt. Zudem zeichnen sich die festen Bestandteile des Seetangs durch eine gute biologische Abbaubarkeit aus. Somit eröffnen die erfindungsgemäßen festen beladenen Bestandteile des Seetangs ein breites Anwendungsspektrum, welches von der Verwendung als Düngemittel in der Landwirtschaft über die Kultivierung von Trockenzonen und Wüstenbereichen und dem Einsatz als Wasserspeicher bis zur Rekultivierung von dekontaminierten Flächen durch z.B. Öl, Chemikalien oder radioaktive Stoffen reicht.
Mit„mehrmaliger Beladung" ist gemeint, dass der Seetang mit einer Flüssigkeit bzw. Lösung beladen wird, um anschließend wieder getrocknet zu werden. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden. Die in der Flüssigkeit bzw. 5
Lösung enthaltenden Stoffe, Nährstoffe, Mineralien, Substanzen, aktiven Wirkstoffe, Chemikalien usw., verbleiben nach dem trocknen in den festen Bestandteilen des Seetangs. Wenn erwünscht, kann das Produkt unter einer Infrarot-Vorrichtung oder im Trockenschrank getrocknet werden. Dieser Schritt aus Trocknung und Beladung kann beliebig oft wiederholt werden.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Speicherkapazität der festen beladenen Bestandteile des Seetangs auch nach mehrmaliger Beladung nicht wesentlich abnimmt. Sind die festen beladenen Bestandteile des Seetangs erst einmal im Boden verteilt, können sie durch einfaches bewässern wieder vollständig getränkt werden. Weiterhin wird die Sickerwasserbildung und die damit einhergehende Nährstoffauswaschung reduziert. Mittel- bis Langfristig werden die festen beladenen Bestandteile des Seetangs im Boden abgebaut und hinterlassen somit keine unerwünschten Restprodukte.
Es ist bekannt, dass der flüssige Anteil des Seetangs nützliche Mineralien und Wachstumshormone (Indolessigsäure-Derivate) für das Wachstum von Pflanzen enthält (Zodape et al., International Journal of Plant Production, 3, April 2009, 1735). Somit besteht ein großes Interesse darin sowohl die festen Bestandteile des Seetangs als auch die flüssigen Anteil des Seetangs als Dünger einzusetzen.
Bevorzugter Weise werden daher die festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen getränkt, die in Schritt 3) des Verfahrens gewonnen werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, womit die festen beladenen Bestandteile ein Vielfaches an bioaktiven Stoffen aufnehmen können.
Versuche haben gezeigt, dass im Vergleich zu einer reinen Düngung mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs, die einmalige Behandlung des Bodens mit den erfindungsgemäßen festen beladenen Bestandteilen des Seetangs (beladen mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs), zu einem gesteigerten Pflanzenwachstum führt. Ohne sich auf eine Theorie festlegen oder beschränken zu wollen, wird angenommen, dass die verzögerte Freisetzung der bioaktiven Stoffe aus den festen beladenen Bestandteilen des Seetangs für diesen Effekt verantwortlich ist. Zusätzlich zu den Nährstoffen, welche durch Beladung auf die festen Bestandteile des Seetangs aufgebracht wurden, enthalten die festen Bestandteile des Seetang selber Nährstoffe, welche im Wege der Degradation der festen Bestandteile an die Umgebung bzw. an den Boden abgegeben werden.
Somit kombinieren die erfindungsgemäßen festen beladenen Bestandteile des Seetangs die Eigenschaften eines Wasserspeichers und Boden hilf sstoffs mit den Eigenschaften des Seetangs als Dünger. Die festen beladenen Bestandteile des Seetangs können damit z.B. in der Landwirtschaft als Wasserspeicher, Bodenaufbereiter, zur Bodenlockerung und auch als natürliches Düngemittel verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Seetang den weiteren Schritt:
3a) Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten,
Gebinden oder Geweben.
In dieser Ausführungsform werden die festen Bestandteile des Seetangs direkt zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben verarbeitet, welche dann erst im nachfolgenden Schritt mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel beladen werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren, durch welches die erfindungsgemäßen festen beladenen Bestandteile des Seetangs gewonnen werden, den weiteren Schritt:
4a) Verarbeitung der festen beladenen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben.
In dieser Ausführungsform werden die festen Bestandteile des Seetangs zuerst mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung 7 eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel beladen und anschließend die beladenen festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben verarbeitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den festen beladenen Bestandteilen des Seetangs um Seetang der Art Kappaphycus alvarezii.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Aufbereitung von Seetang folgende Schritte: 1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 7,0, vorzugsweise 3,0 bis 6,0 und einer Inkubationsdauer im Bereich von 20 Minuten bis 60 Minuten, bevorzugt im Bereich von 20 Minuten bis 40 Minuten und einer Inkubationstemperatur im Bereich von 20°C bis 50°C,
3) Trennung des ungetrockneten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile,
3a) (Optional) Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu Granulaten, rieselfähigen Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten, Gebinden oder Geweben.
4) Beladen der festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
4a) (Optional) Die Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu Granulaten, rieselfähigen Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben. Somit ergibt sich ein Verfahren mit den Schritten 1 ), 2), 3), 4) und 4a), wo das Beladen vor der Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben durchgeführt wird. Dabei werden die festen beladenen Bestandteile des Seetangs vorzugsweise getrocknet bevor die weitere Verarbeitung zu Granulaten Pellets, Streugut, Matten oder Gewebe erfolgt. Bei dem Verfahren mit den Schritten 1 ), 2), 3), 3a) erfolgt das Beladen nach der Verarbeitung zu Pellets, Streugut, Matten oder Gewebe. Wird hierin ein weiterer Schritt beschrieben, so folgt dieser Schritt entweder dem Schritt der vorhergehenden Nummer oder derselben Nummer ohne Buchstaben wenn der Schritt mit Nummer und a bezeichnet ist. Somit folgt Schritt 5) dem Schritt 4) oder 4a) und Schritt 3a) dem Schritt 3) und Schritt 4a) folgt dem Schritt 4).
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von festen Bestandteilen aus Seetang hergestellt nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren als Mittel zum Speichern von Wasser oder als Flüssigkeitsabsorber. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von festen Bestandteilen aus Seetang hergestellt nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren als Wasserspeicher zur Bodenbegrünung und/oder der Verbesserung der Bodenstruktur, als Öladsorptionsmittel oder als Flüssigkeitsabsorber in Gesundheitsprodukten und Hygieneartikeln wie Babywindeln, Inkontinenz- und Damenhygieneprodukten, in Verbandmaterial, Taschentüchern, Küchentüchern, in sog. Gelbetten oder als gelbildende Löschmittel in der Brandbekämpfung.
Hier können die erfindungsgemäßen Bestandteile des Seetangs sowie die erfindungsgemäßen, festen beladenen Bestandteile aus Seetang generell ein teilweiser oder auch ganzwertiger Ersatz für die momentan verwendeten polymeren Superabsorber (wie Natriumpolyacrylat), welche den Nachteil haben, dass sie nicht oder nur sehr schlecht biologisch abbaubar sind.
Mit dem Begriff „Flüssigkeit" ist jede Materie im flüssigen Aggregatzustand gemeint und entspricht damit dem allgemeinen Verständnis des Begriffs Flüssigkeit. Erfindungsgemäß können die festen Bestandteile des Seetangs als Absorber oder Speichersubstanz für jegliche Flüssigkeit dienen bzw. mit jeglicher Flüssigkeit getränkt werden, dies beschränkt sich nicht nur auf Wasser, sondern umfasst insbesondere auch flüssigen Dünger jeglicher Art, Lösungen eines Pflanzenschutzmittels oder Lösungen eines Insektenschutzmittels oder Lösungen eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit Lösungen eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung hat sich gezeigt, dass die Verwendung der erfindungsgemäßen festen Bestandteile des Seetangs bzw. der festen beladenen Bestandteile des Seetangs auch in Kombination mit einer oder mehrerer Substanzen ausgewählt aus der Gruppe Lavagesteine, Mineraliengesteine umfassend Zeolit, Kaolin, Bentonit, Perlit, Blähperlit und/oder synthetische Acrylatpolymere wie Natriumpolyacrylat vorteilhaft ist. Somit betrifft die Erfindung die Verwendung der Kombinationen aus festen Bestandteilen bzw. festen beladenen Bestandteilen des Seetangs herstellbar durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit einer oder mehrerer der genannten Substanzen. Je nach Bedarf kann die Düngung des Bodens zu Gunsten einer weiter gesteigerten Aufnahmekapazität oder eines anderen Effektes durch entsprechende Mischungen erreicht werden.
Weiterhin umfasst die Erfindung auch die festen beladenen Bestandteile des Seetangs, erhalten oder erhältlich nach folgendem Verfahren:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH im Bereich von 3,0 bis 7,0, vorzugsweise 3,0 bis 6,0 und einer Inkubationsdauer im Bereich von 20 Minuten bis 60 Minuten, bevorzugt im Bereich von 20 Minuten bis 40 Minuten und einer Inkubationstemperatur im Bereich von 20°C bis 50°C,
3) Trennung des ungetrockneten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile,
3a) optional Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten, Gebinden oder Geweben.
4) Beladen der festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
4a) optional Verarbeitung der festen beladenen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben.
5) Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs,
6) optional ein- oder mehrmalige Wiederholung der Schritte 4) und 5), in Kombination mit einer oder mehrerer Substanzen ausgewählt aus der Gruppe Lavagesteine, Mineraliengesteine umfassend Zeolit, Kaolin, Bentonit, Perlit, Blähperl it und/oder synthetische Acrylatpolymere wie Natriumpolyacrylat.
Die folgenden Beispiele beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sind als nicht limitierend für die Erfindung anzusehen. Für einen Fachmann gängige Alternativen und naheliegende Ausführungsformen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung gelten als durch die vorliegende Erfindung definiert durch die Patentansprüche abgedeckt.
Figurenbeschreibung
Figur 1 : Zeigt die Wasserresorptionskapazität der festen Bestandteile von
Seetang (Kappaphycus alvarezii), die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bei den pH-Werten 13, 1 1 , 9, 7, 5, und 3 und Inkubationszeiten von 10 Minuten (10'), 30 Minuten (30') und 60 Minuten (60') bei ca. 26°C hergestellt wurden. Beispiele
Beispiel 1
Seetang-Pellets
Herstellung von festen Bestandteilen des Seetangs 1 kg frischer Seetang Kappaphycus alvarezii wurde kurz mit Seewasser gewaschen und anschließend in einem Homogenisator mit einer Siebgröße von 200 - 500 μιτι zerkleinert. Der Brei wurde in einer Preßvorrichtung weiter verarbeitet. Aus der Preßvorrichtung wurden Pellets mit gleichförmiger Korngröße sowie einer Restfeuchtigkeit von ca. 40 - 50 % erhalten.
Die Pellets sind bereits rieselfähig. Wenn erwünscht können die Pellets unter UV-Strahler, im Trockenschrank oder unter Sonnenlicht weiter getrocknet werden. Durch die kleine Korngröße und größere Oberfläche der Partikel kann eine kürzere Trocknungszeit und eine niedrigere Restfeuchtigkeit erreicht werden (< 25%, die Restfeuchtigkeit von Seetang, der nach dem Ernten direkt getrocknet wurde beträgt 38 %).
Beispiel 2
Flüssigfraktion des Seetang (Seetang-Saft)
Aus der Verarbeitung des frischen Seetangs zu den festen Pellets entsteht als Nebenprodukt die flüssige Fraktion des Seetangs („Saft"), die bisher entsorgt werden musste, nun aber zu einem nützlichen Produkt umgewandelt werden kann.
Seetangpellets, wie nach Beispiel 1 hergestellt, wurden mit dem Saft getränkt und dann getrocknet. Ein Teil der Flüssigfraktion wurde durch das Sprühtrocknungsverfahren zu einem Pulver getrocknet. Substanzen und Mineralien in sprühgetrockneter
Flüssigfraktion aus Seetang-*)
Figure imgf000033_0001
*) Durch die Sprühtrocknung wird aus 1 kg Seetang-Liquidfraktion 38 g Pulver erhalten (3,8%)
Beispiel 3 - Aufnahmevermögen der Seetang-Pellets für Wasser, Öl und für die Flüssigfraktion aus Seetang
Die Aufnahmekapazität von Pellets, die aus ungetrocknetem Seetang bzw. getrocknetem Seetang hergestellt wurden, sollten untereinander und mit der Aufnahmekapazität von Perlit verglichen werden. Der getrocknete Seetang wurde frisch aus dem Meer geerntet und für ca. 2 Wochen in der Sonne getrocknet, bis sich eine Restfeuchtigkeit von ca. 35 % eingestellt hat. Der getrocknete Seetang wurde klein geschnitten (ca. 1 -2 mm Korngröße). Der ungetrocknete Seetang wurde ebenso frisch aus dem Meer geerntet, kurz gewaschen, geschnitten und dann durch Pressen in flüssige und feste Seetangbestandteile getrennt (Korngröße ca. 1 -2 mm). Die Schnitte aus konventionell-getrocknetem Seetang, die Pellets aus festen Bestandteile des Seetangs und das Blähperlit wurden mit Wasser bzw. mit der aus dem Seetang gewonnenen Flüssigfraktion beladen. Hierfür wurde Flüssigkeit auf je 0,5 g zerkleinertem getrockneten Seetang, Pellets bzw. Blähperlit gegeben. Nach 10 Minuten wurde die Flüssigkeit dekantiert, filtriert und dann die beladenen Produkte abgewogen. Die Gewichtszunahme nach der Behandlung wurde bestimmt und die Aufnahmekapazität der Produkte ermittelt (Tab. 3). Tab. 3. zeigt, dass die Pellets aus ungetrockneten Seetang hervorragende Eigenschaften als Speichersubstrat für Wasser und für die flüssigen Bestandteile aus Seetang besitzen, welcher sogar den von aufgeblähtem Perlit übersteigt.
Pellets, die aus frischem Seetang hergestellt wurden, zeigen überlegene Eigenschaften als Speichersubstrat für z.B. Wasser oder auch für die Flüssigfraktion aus Seetang. Überraschenderweise zeigte sich, dass die Pellets aus ungetrocknetem Seetang mehr Wasser als die Pellets aus getrocknetem Seetang aufgenommen haben (Faktor 20x) und sogar mehr Wasser als Blähperlit aufnehmen konnte. Dies traf insbesondere auch dann zu, wenn die Pellets mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs beladen wurden.
Tab. 3 Kapazität der Flüssigkeitsaufnahme von verschiedenen
Produkten
Beladungskapazität mit
Wasser Flüssigfraktion
des Seetangs
Pellets aus getrocknetem 36,23 %
Seetang *
Pellets aus ungetrocknetem 619,03 % 364,28 %
Seetang **
Aufgeblähtes Perlit 450 % 297,51 %
*) Restfeuchtigkeit 35%
**) Pellets, Restfeuchtigkeit 28% Beispiel 4 - Erfindungsgemäße Herstellung von festen Bestandteilen des Seetangs
1 kg frischer Seetang Kappaphycus alvarezii wurde kurz mit Seewasser gewaschen. Danach wurde dieser Seetang für 10, 30 und 60 min in wässrigen Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten (pH 13 - 1 1 - 9 - 7 - 5 - 3) inkubiert. Das Gewichtsverhältnis von Seetang zu wässriger Lösung betrug 1 :5. Der pH- Wert der wässrigen Lösung wurde durch Zugabe von NaOH bzw. HCl zu Leitungswasser eingestellt und während der Inkubation ständig überprüft und gegebenenfalls nachreguliert.
Anschließend wird der so erhaltene Seetang in einem Homogenisator zerkleinert. Die feste Fraktion wurde durch Filtrierung mit einer Siebgröße von 200 - 500 μιτι unter Druck vom Saft des Seetangs getrennt und bei 50°C in einem Trockenschrank getrocknet bis sie 15 - 20% Restflüssigkeit enthielten.
Beispiel 5 - Aufnahmevermögen der Seetang-Pellets gemäß Beispiel 4 für Wasser Die Aufnahmekapazität von Pellets, die aus ungetrocknetem Seetang erfindungsgemäß hergestellt wurden, sollten untereinander verglichen werden.
Die Pellets aus festen Bestandteilen des Seetangs wurden mit Wasser beladen. Hierfür wurde 1 Teil getrocknete Seetangpellets (1 g) erhalten gemäß Beispiel 4 in 30 Teile Wasser gegeben und bei Raumtemperatur (27°C) 10 Minuten lang gerührt. Danach wurde die Flüssigkeit dekantiert, filtriert und dann nach weiteren 10 Minuten die beladenen Produkte abgewogen. Die Gewichtszunahme nach der Behandlung wurde bestimmt und so die Aufnahmekapazität der Produkte ermittelt (Tab. 4 und Figur 1 ).
Pellets, die aus frischem Seetang hergestellt wurden, zeigen überlegene Eigenschaften als Speichersubstrat für z.B. Wasser oder auch für die Flüssigfraktion aus Seetang. Überraschenderweise zeigte sich, dass die Pellets aus ungetrocknetem Seetang, die mindestens 20 Minuten mit einer sauren Lösung inkubiert wurden, deutlich mehr Wasser aufnehmen als die Pellets ohne Inkubationsschritt oder mit einem Inkubationsschritt in basischer Lösung und auch mehr Wasser als die Pellets aus getrocknetem Seetang aufgenommen haben. 5
Kapazität der Flüssigkeitsaufnahme von Produkten erhalten nach Inkubation bei verschiedenen pH-Werten
Figure imgf000036_0001
Beispiel 6 - Beladungskapazität der Seetang-Pellets mit der Flüssigfraktion des Seetangs bei wiederholter Beladung Die Pellets (0,5 g), welche aus frischem, ungetrockneten Seetang hergestellt wurden, wie im Beispiel 1 bzw. 4 beschrieben, wurden mit der Flüssigfraktion aus dem Seetang bis zur Sättigung beladen (ca. 5 Minuten) und anschließend gewogen. Danach wurden die Pellets bei 70°C für 180 Minuten im Trockenschrank getrocknet. Nach der ersten Trocknung wurden die Pellets teilweise erneut beladen, gewogen und unter denselben Bedingungen getrocknet. Der Vorgang wurde wiederholt, sodass die Pellets insgesamt dreimal beladen wurden.
Tab. 5 zeigt, dass die Pellets mehrmals mit Seetang-Flüssigfraktion beladen werden können. Die so hergestellten Pellets können mit bis zu 1000% (1 g Pellets - 10 g Flüssigfraktion bei dreimaliger Beladung) ihres Eigengewichtes beladen werden. Somit können die Pellets als natürliches Trägersystem für Düngemittel, welches die bioaktiven Stoffe langsam über einen längeren Zeitraum abgibt, verwendet werden.
In diesem Zusammenhang ist erstaunlich, dass die Beladungskapazität der Pellets durch die mehrmalige Beladung nur wenig vermindert wurde (12-15% Minderung pro Beladung), sodass eine 5 bis 10-malige Beladung der Pellets möglich ist.
Aufnahme-Kapazität der Pellets nach mehrmaliger
Beladung mit der Flüssigfraktion aus dem Seetang
Figure imgf000037_0001
Die erfindungsgemäß aufgearbeiteten (pH 7, 60 Minuten), festen Bestandteile des Seetangs wurden auch mit Öl beladen. Die Aufnahmekapazität war vergleichbar zu der Beladung mit der Flüssigfraktion aus dem Seetang.
Beispiel 7 - Einflüsse der mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs beladenen Seetang-Pellets auf das Pflanzenwachstum
Die Einflüsse der mit Flüssigfraktion getränkten Seetang-Pellets auf das Wachstum von Pflanzen wurde an den schnellwachsenden 7
Wasser/Sumpfpflanzen Ipomoea rectans untersucht. Ipomoea rectans (ca. 15-20 cm, je 15g) wurden in einen Topf gepflanzt.
Der Topf enthielt entweder nasse Schlammerde ohne einen Zusatz, nasse Schlammerde mit Zusatz von flüssiger Seetangfraktion (Endkonzentration 5% der flüssigen Seetangfraktion) oder nasse Schlammerde mit beladenen Seetang- Pellets (Endkonzentration 5% berechnet auf die Konzentration der flüssigen Seetangfraktion). Die flüssige Seetangfraktion bzw. die mit flüssiger Seetangfraktion beladenen Seetang Pellets wurden nur einmal der nassen Schlammerde zugegeben und gut vermischt.
Die Pflanzen wurden im Freien bei Temperaturen von ca. 27 - 31 °C kultiviert. Die Beobachtungszeit betrug 10 Tage. Nach der Beobachtungszeit wurden die Pflanzen samt Wurzeln aus der Schlammerde entnommen, mit Wasser gespült, abgetrocknet und gewogen.
Tab. 6 zeigt, dass die Zugabe der flüssigen Bestandteile des Seetangs das Wachstum der Pflanze gefördert hat. Die Zugabe der beladenen Seetang-Pellets steigerte diesen Effekt jedoch noch weiter. Dies ist wahrscheinlich auf die Veredelung (Beladung) der Seetang-Pellets mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs zurückzuführen, die das Pellet mit weiteren bioaktiven Stoffe angereichert hat und damit die Freisetzung der bioaktiven Stoffe während der Degradation der Pellets weiter steigert.
Tab. 6 Einflüsse von mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs beladenen Seetang-Pellets auf das Pflanzenwachstum
Gewichtszunahme %
Ohne Zusatz (Kontrolle) 42
Mit Zusatz flüssiger Seetangfraktion
(Endkonzentration 5%; d.h. 5 g flüssige 72
Seetangfraktion auf 100 g Erde) o
Figure imgf000039_0001
Beispiel 8 - Beladungskapazität der Seetang-Pellets und Mischungen aus Seetang-Pellets mit verschiedenen Substanzen
Um die Aufnahmekapazität verschiedener Produkte miteinander zu vergleichen, wurden Pellets (1 g), welche aus frischem, ungetrocknetem Seetang wie im Beispiel 3 beschrieben hergestellt wurden, mit Wasser oder den flüssigen Bestandteilen des Seetangs bis zur Sättigung beladen (ca. 5 Minuten) und anschließend gewogen. Dieses Verfahren wurde ebenso mit Pellets aus frischem, getrocknetem Seetang durchgeführt und mit den Substanzen und Substanzgemischen, die in Tab.7 aufgeführt sind.
Nach der Beladung wurden die Produkte gewogen. Die Gewichtszunahme nach der Behandlung wurde bestimmt und die Aufnahmekapazität der Produkte ermittelt.
Dabei zeigte sich, dass die Wasseraufnahmekapazität der beladenen Seetang Pellets, die aus ungetrockneten Seetang hergestellt wurden, allen anderen getesteten Substanzen weit überlegen war. Die Wasseraufnahmekapazität der beladenen Seetang-Pellets konnte durch eine Beimischung mit Natriumpolyacrylat noch weiter gesteigert werden. Bereits eine kleine Beimischung von Natriumpolyacrylat (20%) steigerte die Wasseraufnahmekapazität auf über 1000%. Tab. 7 Wasseraufnahmekapazität verschiedener Substanzen und Substanzgemische
Figure imgf000040_0001
Inkubationsschritt bei pH 5,0 über 30 Minuten bei 28°C
ohne Inkubationsschritt hergestellt gemäß Beispiel 1
Inkubationsschritt bei pH 6,0 über 45 Minuten bei 27°C

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Aufbereitung von Seetang, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
1 ) Gewinnung von Seetang aus dem Meer,
2) mindestens 10 minütige Inkubation des ungetrockneten Seetangs mit einer wässrigen Lösung mit einem pH < 8,
3) Trennung des inkubierten Seetangs in feste Bestandteile und flüssige Bestandteile.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei in Schritt 2) die Dauer der Behandlung und der pH-Wert nach folgender Formel ausgewählt werden:
(9-pH) x Inkubationsdauer in Minuten x 16,7/Minute > 2000 wobei der pH einen Wert von 1 ,0 bis 8,0 hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewichtsverhältnis von Seetang zu wässriger Lösung zwischen 1 :3 und 1 :7 und bevorzugt bei 1 :5 liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Arbeitstemperatur zwischen 15°C und 60°C für das gesamte Aufarbeitungsverfahren liegt und zwischen 15°C und 60°C für den Inkubationsschritt 2).
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 4, wobei das Verfahren nach Schritt 3) des weiteren den Schritt 3a) umfasst:
3a) Verarbeitung der festen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten, Gebinden oder Geweben.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei das Verfahren nach Schritt 3) oder Schritt 3a) weiterhin folgende Schritte umfasst:
4) Beladen der festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs;
oder
Trocknen der festen Bestandteile des Seetangs und Beladen der festen getrockneten Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel,
Trocknen der festen beladenen Bestandteile des Seetangs.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren nach Schritt 5) des weiteren den Schritt 6) umfasst:
6) Ein- oder mehrmalige Wiederholung der Schritte 4) und 5).
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren nach Schritt 4) des weiteren den Schritt 4a) umfasst:
4a) Verarbeitung der festen beladenen Bestandteile des Seetangs zu rieselfähigen Granulaten, Pellets oder streufähigen Bestandteilen oder zu Matten oder Geweben.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 8, wobei während der Inkubation in Schritt 2 eine kontinuierliche pH-Messung und entsprechende Nachjustierung des pH-Werts stattfindet.
Bestandteile aus Seetang erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
Feste Bestandteile aus Seetang gemäß Anspruch 10, wobei die festen Bestandteile des Seetangs in Kombination mit einer oder mehrerer Substanzen ausgewählt aus der Gruppe Lavagesteine, Mineraliengesteine umfassend, Zeolit, Kaolin, Bentonit, Perlit, Blähperlit und/oder synthetische Polyacrylate wie Natriumpolyacrylat verwendet werden.
12. Feste beladene Bestandteile aus Seetang gemäß Anspruch 10 mit einem Restwassergehalt von weniger als 40 Gew.-%, wobei die festen Bestandteile des Seetangs mit den flüssigen Bestandteilen des Seetangs oder mit einer Lösung eines Düngers oder mit einer Lösung eines Pflanzenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Insektenschutzmittels oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen Toxine oder mit einer Lösung eines Schutzmittels gegen radioaktive Stoffe oder radioaktive Strahlung oder mit einer Lösung eines Bindemittels für Öl oder mit einer Lösung eines Gemisches zweier oder mehrerer der vorgenannten Mittel beladen sind.
13. Feste beladene Bestandteile des Seetangs gemäß Anspruch 10, in Form von rieselfähigen Granulaten, Pellets, streufähigen Bestandteilen, Matten oder Geweben.
14. Verwendung von festen Bestandteilen aus Seetang gemäß einem der Ansprüche 10 - 13 als Mittel zum Speichern von Wasser oder als Flüssigkeitsabsorber.
15. Verwendung gemäß Anspruch 14 als Wasserspeicher zur Bodenbegrünung und/oder der Verbesserung der Bodenstruktur, als Öladsorptionsmittel oder als Flüssigkeitsabsorber in Gesundheitsprodukten und Hygieneartikeln, Babywindeln, Inkontinenzprodukten, Damenhygieneprodukten, Verbandmaterialien, in Gelbetten oder als gelbildende Löschmittel in der Brandbekämpfung.
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