188543. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lignocellulóz-alapu anyagok fémkelátjainak előállítására az alapanyag teljes feltárásával
1 188 543 2 A találmány tárgya eljárás fokozott komplexképző kapacitással rendelkező lignocellulóz-alapú anyagok fémkelátjainak előállítására az alapanyag teljes feltárása útján. Ismert, hogy az egyre intenzívebbé váló mezőgazdasági termelés következtében a termőtalaj egyre inkább kimerül, aminek egyik jele az, hogy fokozatosan csökken a termőtalajokban levő esszenciális fémvegyületek (pl. magnézium-, vas-, cink-, réz-, mangán-, kobalt-, bőr- és molibdénvegyületek) mennyisége. Ezek az esszenciális fémvegyületek a növények normális fejlődéséhez nélkülözhetetlenek, és hiányuk növényklorózist, a növény kártevőivel (pl. gombakártevőkkelj szembeni csökkent védekezőképességet, a termés mennyiségének és minőségének romlását, sőt a kultúrnövények elhalását is eredményezheti. Ezért igen nagy szükség van arra, hogy a termőtalajokban, illetve a növények termesztésére alkalmazott más közegekben (például vízkultúrákban) biztosítsuk a növények normális fejlődéséhez szükséges eszszenciális fémvegyületek megfelelő koncentrációját. A növények esszenciális fémion-szükségletének kielégítésére, illetve a mikroelem-hiány pótlására alkalmazható mezőgazdasági kezelési eljárások két fő csoportra oszthatók. Az egyik eljárásmód szerint a mikroelem-forrást a növények leveleire viszik fel (levcltrágyázás), míg a másik megoldás szerint a növények gyökereire vagy azok környezetébe, tehát a termesztő közegbe juttatják a mikroelem-forrást (gyökértrágyázás). Ismert, hogy a levélzet kezelésére csak híg mikroelem-oldatok alkalmazhatók, mert a túl tömény oldatok leperzselik a leveleket. Ismert az is, hogy a levélzeten keresztül csak viszonylag kis mennyiségű tápion juthat a növény szervezetébe (A. Wallace: „Regulation of the microiuitrient status of plant by chelating agents and other factors”, UCLA 34P51-53, Los Angeles, California, 267, 242 (1971)), ezért a levéltrágyázással elsősorban csak a kisebb mikroelem-hiányok pótolhatók. A súlyosabb mikroelem-hiányok pótlására mindenekelőtt a gyökértrágyázás alkalmas. A gyökértrágyázásra felhasználható mikroelem-kompozíciókkal szemben támasztott alapvető követelmény az, hogy az esszenciális fémionokat a növény számára jól hasznosítható formában tartalmazzák; pontosabban az, hogy a mikroelem-kompozíciók formájában bevitt eszszenciális fémionok lehetőleg teljes mennyisége a növényi szervezet számára abszorbeálható és transzlokálható állapotban legyen jelen. További követelményt jelent, hogy a mikroelem-kompozíciók anyagai könnyen hozzáférhetőek legyenek, és a mikroelem-kom pozíciók ne szennyezzék a környezetet és ne veszélyeztessek a kezelőszemélyzet egészségét. A gyökértrágyázásra jelenleg alkalmazott mikroelemkompozíciók ezeknek a követelményeknek nem tesznek maradéktalanul eleget. A gyökértrágyázásra kezdetben felhasznált, vízben oldódó szervetlen fémsók, illetve kis stabilitású fémkomplexek (például fémkloridok, fémnitrátok, fémacetátok, ligninszulfonsavak fémkomplexei stb.) egyszerűen előállítható, könnyen hozzáférhető anyagok. Hátrányt jelent azonban, hogy az ilyen anyagok formájában a talajba juttatott fémionokkal a talaj és a természetes növényi tápközegek (pl. istállótrágya, tőzeg stb.) nagymolekulasúlyú luinuiszanyagai vízben oldhatatlan, igen nagy stabilitású, belsőszférás kelát típusú komplexeket képeznek (lásd például Acta Agron. Hung. 26, 259 (1977), 27, 31 és 313 (1978), 28, 75 és 335 (1979); Geoderma 75, 231 (1976), 19, 149 és 319 (1977); Szőlő- és gyümölcstermesztés 1, 75 (1976)), amelyekből a növények már nem képesek a számukra szükséges mikroelemeket felvenni. Ezért észlelhető hatás eléréséhez a mikroelemforrást olyan nagy — a tényleges szükséglet ezerszeresét is meghaladó - mennyiségben kel! alkalmazni, ami a nagyüzemi felhasználás szempontjából rendkívül gazdaságtalan, és egyúttal környezetszennyezéshez is vezethet (Soil Sei. Soc. Amer. Proc. 15, 97 (1951)); J. M. Mortvedt, P. M. Giordano, W. L. Lindsay: Micronutrients in agriculture (kiadó: Soil Sei. Soc. Amer.,Madison, Wisconsin, USA) 1972, 357-358. és 516. oldal). A fenti vegyületekből humuszos, meszes, illetve lúgos (pH = 7,0—7,4) talajokban oldhatatlan fémvegyületek képződnek, amelyekből a növények egyáltalán nem vagy csak igen nehezen és lassan képesek felvenni a szükséges fémionokat (Prace Nauk. Inst. Techn Nieorg.-i Naw. Min. Politechn. Wroclaw, 1973, No. 6, 98; J. Sei. Agr. Soc. Finland 51, 51 (1979); Ann. Rep. Agr. Hort. Res. Station, Long Ashton, Bristol 1955, 87-92, cf. C. A. 51, 1519g). A nagy stabilitású, vízoldékony kelát-típusú fémkomplexek, elsősorban az EDTA-komplexek (lásd például Soil Sei. Soc. Am. J. 47/3), 531 (1977); Mortvedt id. m. 351-387. oldalai), az EDTA-komplexek fenil-analógjai (J. Am. Chem. Soc. 79, 2024 (1957); Soil Sei. 84, 51 (1957); 2 921 847, 3 038 793 és 3 248 207 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás), valamint az egyéb vízoldható nehézfémkelátok (154 287 és 162 649 sz. magyar szabadalmi leírás) a vízben oldódó szervetlen fémsóknál, illetve kis stabilitású fémkomplexeknél lényegesen kedvezőbb eredménnyel használhatók fel a termesztőközeg mikroelem-hiányának pótlására. A jelenlévő ligandumok ugyanis széles pH-tartományban megvédik a komplexben kötött fémionokat a kicsapódástól, illetve a talajban levő komplexképzőkhöz való kötődéstől, így gyakorlatilag teljes egészükben változatlanul eljuthatnak a növények gyökereihez. A nagy stabilitású fémkelátok alkalmazása azonban a gyakorlatban nem vált általánossá, ami elsősorban annak tulajdonítható, hogy ezek komplexképző liganudmokként nehezen hozzáférhető, bonyolult szerkezetű, költségesen előállítható anyagokat igényelnek. A ligandumként fenol-kondenzátumokat tartalmazó készítmények további hátránya, hogy a ligandum előállításában toxikus vegyületeket (fenolt és fenol-származékokat) használnak fel, ami különleges óvórendszabályok bevezetését teszi szükségessé. A nagy stabilitású fémkelátok alkalmazhatóságának az a körülmény is határt szab, hogy azokat a növény rendszerint nem változatlan állapotban veszi fel, hanem a növény számára főként a komplex disszociációja révén felszabaduló fémkationok abszorbeálhatok. Minél nagyobb a komplex stabilitása, annál kevésbé diszszociál, így a megfelelő halékonyság érdekében ezekből a komplexekből is viszonylag nagy fölösleget kell alkalmazni a növény tényleges esszenciális fémion-szükségletének kielégítésére (soil Sei. Soc. Am. J. 47(3), 531 (1977)). Olyan mikroelem-forrásokra van tehát szükség, amelyek a talajok humuszanyagaival, a termesztőközeg esetleges nagy hidroxil-ion koncentrációjával, valamint a termesztőközegnek a fémionokkal oldhatatlan csapadekot képező komponenseivel szemben még kellő stabilitással rendelkeznek, ugyanakkor azonban könnyen képesek átadni a fémionokat a növényi kelátoroknak, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
