[发明专利]受控释放的肥料

说明书

本发明涉及包含营养素的固体肥料，所述营养素被吸附到包括碳酸盐矿物的芯材料上。本发明还涉及生产固体肥料的方法，该方法包括将营养素从厌氧消化液剂吸附到包括碳酸盐矿物的芯材料上。

厌氧消化（AD）过程在人类废弃物的管理方面变得越来越重要。在AD过程中，废弃物诸如污水或食物废弃物被暴露于氧气限制环境中的细菌以产生生物气（通常是甲烷和二氧化碳的混合物）形式的可再生能量。能量在氧气的存在下通过甲烷的燃烧得以释放。

AD过程还产生消化物（digestate）-固体、污泥和液体副产物的富营养素混合物。固体组分通常从混合物中分离出来并且制粒以得到肥料。液体副产物（在本文中被称为AD液剂）也可被用作肥料。

AD液剂被用作肥料的一种方法是将液体简单地喷射在农作物之上。然而，未立刻被农作物吸收的任何营养素可渗透到水系中并且导致富营养化。在富营养化中，水系变得富有营养素。这可导致过度生长和腐烂，这进而使水系进一步不平衡。例如，藻华可导致水系中的氧气的消耗。在农作物之上简单地喷射AD液剂的另一个缺点在于液体肥料必须被重复地应用于农作物。这是因为不存在营养素从AD液剂的控制释放机制。

韩国专利第10-0822377B1号描述了将由牲畜排泄物的AD产生的液体转变成固体肥料的工艺。该工艺涉及浓缩液体，并且混合浓缩的液体与沸石以形成固体产物。然而，本发明人已发现，沸石仅能够有限地吸收营养素，特别是对用作磷源的化合物具有弱的吸收。因此，将需要大量的这样的基于沸石的肥料以对农作物提供足够量的所需的营养素。

除沸石以外的无机矿物材料诸如白云石和石灰石也被用于固体肥料。这些碳酸盐矿物材料被称为增浓剂（即，填满其它材料），因为它们能够增加土壤的pH而被称为石灰浸物质以及被称为钙和镁的源。例如，US2009/241624描述了土壤改良剂，其包括可通过有机材料与农业用石灰浸物质诸如石灰石或白云石的AD产生的堆肥的组合。

US2003/084693描述了用于将可通过有机废弃物的AD产生的污泥转变成固体肥料的工艺。在该工艺中，沸石被用作氨保留剂，并且石灰石被用作增浓剂。在这样的工艺条件下，例如由于水含量过低，营养素在增浓剂上的吸附（如果有的话）最低。

因此，在本领域中对固体肥料和用于从AD液剂生产固体肥料的方法（其中固体肥料具有吸附在其上的高浓度的营养素）存在需求。

根据本发明的第一方面，提供了一种肥料，所述肥料包含吸附到包括碳酸盐矿物的芯材料上的磷，其中磷以每1g碳酸盐矿物至少50mg的量存在。

惊奇地发现，碳酸盐矿物展现出对农作物有利的营养素的意想不到的高吸附。特别地，当与肥料中已知的其它矿物诸如沸石相比时，碳酸盐矿物展现出特定营养素例如磷的改善的吸附。

本发明的肥料可包含每1g芯材料至少100mg的量的磷，优选地每1g芯材料至少150mg的量的磷，更优选地每1g芯材料至少200mg的量的磷，并且最优选地每1g芯材料至少250mg的量的磷。本发明的肥料可包含每1g芯材料高至500mg的量的磷，每1g芯材料高至400mg的量的磷，或者每1g芯材料高至350mg的量的磷。本发明的肥料可包含每1g芯材料从50mg到500mg的磷，优选地每1g芯材料从100mg到400mg的磷，并且更优选地每1g芯材料从150mg到350mg的磷。如上所述，磷被吸附到芯材料上。

本发明的肥料还可包含以每1g芯材料至少15mg的量被吸附到芯材料上的氮，优选地每1g芯材料至少40mg的量的氮，更优选地每1g芯材料至少55mg的量的氮，并且最优选地每1g芯材料至少80mg的量的氮。本发明的肥料可包含每1g芯材料高至350mg的量的氮，每1g芯材料高至250mg的量的氮，或者每1g芯材料高至150mg的量的氮。本发明的肥料可包括每1g芯材料从15mg到350mg的氮，优选地每1g芯材料从40mg到250mg的氮，并且更优选地每1g芯材料从55mg到150mg的氮。

本发明的肥料还可包含以每1g芯材料至少10mg的量被吸附到芯材料上的钾，优选地每1g芯材料至少20mg的量的钾，更优选地每1g芯材料至少30mg的量的钾，并且最优选地每1g芯材料至少40mg的量的钾。本发明的肥料可包含每1g芯材料高至100mg的量的钾，每1g芯材料高至80mg的量的钾，或者每1g芯材料高至60mg的量的钾。本发明的肥料可包括每1g芯材料从10mg到100mg的钾，优选地每1g芯材料从20mg到80mg的钾，并且更优选地每1g芯材料从30mg到60mg的钾。