Az innováció alapjául az a gondolat szolgált, hogy mind a mezőgazdaságból, mind az iparból, mind a szolgáltató iparból sok – egyébként – jól hasznosítható melléktermék, vagy nem veszélyes hulladék kerül lerakásra, végzi hu lladék lerakóban, amiket észszerűen felhasználva, feldolgozva hasznosíthatnánk a mezőgazdaságban, mint tápanyagpótló, vagy termésnövelő anyag. Ezeket felmérve, kiválogatva a tényleg könnyen hasznosítható anyagokat visszaforgathatjuk a termesztésbe a körkörös gazdálkodás normális elvárása szerint. Kiválthatunk velük az élelmiszertermelésben alkalmazott kemikáliák. Például szolgálhat ez a pazarló és környezetkárosító fogyasztói gazdaságok számára. A kutatásban hasznosított melléktermékek és nem veszélyes hulladékok kiváló tápanyagot szolgáltatnak az élelmiszer és takarmány alapanyagok termesztéséhez.

A társadalom és a jelenkor gazdasági, társadalmi történései is támogatják ezt a gondolkodást és ezeknek az eddig kevéssé, vagy nem hasznosított anyagoknak a mezőgazdaságba való felhasználását. A jelenkori kihívások, a környezetvédelmi problémák, a nyersanyagok drágulása, beszerzési nehézségek sokasága jól érzékelhető. Emellett az egészséges, jó minőségű minimális maradvány anyagot tartalmazó élelmiszer termelését, fogyasztást igénylő emberek, már erőteljesen követelik a kemikáliák, vegyszerek visszaszorítását. A vásárlók, már pontosan tudják milyen körülmények között előállított élelmiszereket szeretnének fogyasztani és ehhez nekünk funkcionális, organikus termésnövelő anyagokat előállítóknak és élelmiszer termelőnek meg kell felelnünk.

Ahhoz, hogy ezeket az igényeket kielégítsük a mi kutatási célkitűzéseink és kutatási munkánk innovációs tevékenységünk és végül eredményeink is hozzájárulnak.

A kutatás fő célja, hogy a szántóföldeken körülményesen hasznosítható komposztok, szennyvíziszap komposztok, biomassza hamu, élelmiszeripari melléktermékek és egyéb értékes anyagok tápanyag-tartalmának felhasználását elősegítsük. Ezzel a mezőgazdaságban részben kiválthatjuk a tápanyagpótlásra használt kemikáliák (műtrágyák) egy részét. A kutatás másik fontos iránya az említett anyagok megfelelő arányának megállapítása, homogenizálása, formázása, a termék kialakításhoz szükséges eszközök, technológia fejlesztése, kialakítása.

A technológiai fejlesztés kétirányban történt.

Az egyik irány az alap- és adalékanyagok feldolgozhatóságára alapuló technológiai fejlesztés, a másik irány, a termék előállítását végző feldolgozó sor technológiájának fejlesztése volt.

A technológiai fejlesztések részben tervezettek voltak a kiindulási alapanyagok ismerete miatt, részben az eredeti terveket módosítanunk kellett az előre nem látható nehézségek miatt.

A kutatási program tartalmazta az alap- és adalékanyagok előkészítését, készterméké történő feldolgozását, ami közben számos előre tervezett fejlesztést hajtottunk végre. Eredményes volt az alapanyagok kiválogatása, azok meghatározása, amikkel a gyakorlatban tudunk dolgozni, ezek előkezelése, feldolgozása is megvalósulhat. Megoldottuk az alapanyagok, adalékanyagok megfelelő aprítását, keverhetőségét. Az alapanyagok feldolgozásakor az optimális méretre darabolás megvalósítása sok időt és próbálkozást igényelt, amiben egyes alapanyagok nedvességtartalmának meghatározása döntő szerepet játszott. A sikeres aprítást követően az egyes alapanyagok keveréséhez, az adagolás arányát, majd optimális idejét kellett meghatároznunk, amiket sikeresen megoldottunk. A technológiai fejlesztés egyik kulcsfontosságú eleme, az alapanyagok ipari méretekben történő keverésének beállítása, szabályozása, majd ezek után a késztermékek gyártása. A pályázatban megjelölt egyik célunkat a funkcionális tápanyaggyártáshoz szükséges gépsort, technológiát sikeresen kifejlesztettük.

Az elkészített funkcionális összetételű organikus tápanyag mezőgazdasági felhasználhatóságát a speciális beltartalmi összetételén kívül a kiszórhatósága –, azaz valós gazdálkodási körülmények közötti elvárt minőségű kiadhatóság – határozza meg. Ez utóbbi nagymértékben eldöntheti az ilyen típusú termékeknek a sikeres alkalmazását. Az üzemi próbák alátámasztották, hogy a granulált funkcionális növényi tápanyag műtrágyaszóróval és egyes szervestrágya szórókkal szabályszerűen, probléma mentesen és az elvárt szórásképpel kiadagolhatók.

A növényi tápanyagok kijuttatása általában gépi szórással történik, ehhez a legmegfelelőbb, ha az adott anyag szemcsés, granulált formában van jelen. A por, vagy komposzt alakú anyag egyenletes kiszórását igen nagymértékben nehezíti, hogy az apró szemcsék hajlamosak egymáshoz tapadni, esetleg lebegni a levegőben, a légmozgással máshová szállítódni és a kiszórást végző gép sem tudja egyenletesen kijuttatni a talajra. Az optimális kijuttatáshoz pár milliméteres, közel egyenletes szemcseméretű anyagra van szükségünk, amik elég nehezek ahhoz, hogy a célterületet fedjék le velük, miként a műtrágyák esetében is tapasztaljuk.

A granulálás előtti frakció stabilitási vizsgálatokhoz szabad levegőn tárolt őrölt keverékből kéthetente mintákat vettünk, amiket 2 mm, és 6 mm-es rostán átengedtük.

Ezekkel elértük, hogy a keverékek homogén anyagként érkezhettek a következő technológiai lépéshez, a termék gyártásához. Itt is számos nehézséget kellett legyőznünk a fizikai előállítás során. Az anyagáram mennyiségének beállítása a termék előállítására döntő hatást gyakorol. Nagymértékben meghatározza a késztermék méretét, alakját, állagát, tárolhatóságát. A következő lépés a méret szerinti osztályozás, szárítás és a megfelelő minőségű végtermék elérése. A beltartalmi (funkcionális összetétel ismerete), kémiai vizsgálatok mellett nagy fontosságú a granulálási vizsgálatok elvégzése.

A méret szerint szétválasztással a termékek felhasználás szerinti igényeket elégítjük ki. Az egyes frakciók tömegeit megmértük, majd az eredeti tömeghez viszonyítva %-os arányában kiszámítottuk a szemcseeloszlást. A késztermék granulátumok döntő részének (80%) frakcióméretei 5-10 mm között, illetve 10 mm felett vannak. 12% 2-4mm közötti, a többi 5mm-nél nagyobb átmérőjű. Valamennyi frakcióméret könnyen és pontosan kijuttatható a mezőgazdasági területekre. A szántóföldi kísérletek alkalmával megállapítottuk, hogy műtrágyaszórókkal olyan pontosan és ¾ távolságra kiadható, mint a műtrágyák. A műtrágyszórókkal való kijuttatás, nem járt jelentős kiporzással. Lényegében megegyezett a műtrágyázáskor megfigyelhető csekély kiporzással.

Igény szerint összeállítva az alapanyag arányokat, starter tápanyagforrásként is alkalmazható a funkcionális és organikus tápanyag. A 2-5mm közötti nagyobb nitrogénmennyiséget tartalmazó granulátum frakciók a tavaszi időszakban harmonikusan beilleszthetők a tápanyagpótlási rendszerbe.

A szárazanyag-tartalom változás nincsen jelentős hatással a granulátumok méretváltozására bizonyos korlátok között. Ugyanakkor megállapítottuk, hogy a granulátumok szárazanyag tartalmának növekedésével a mechanikai ellenálló képességük (mechanikai szilárdság) csökken. Az eredmények alapján bebizonyosodott, hogy a granulátum szárazanyag tartalmának növekedésével a finomhányad (morzsalékozódás) frakció is növekszik. Ez szignifikánsan megfigyelhető eredmény a késztermék gyártásakor és a későbbi tárolás során és a szántóföldi kiadagoláskor is. Vizsgálatainkból megállapítottuk, hogy a 2-5 mm-es frakció körülbelül 10%-a aprózódik a vizsgált két hónapos intervallum alatt. Azt is megállapítottuk, hogy az aprózódás felezési ideje 2-3 hét körüli érték.

A felszínre kijuttatott granulátumok akár az őszi alaptrágyázáskor, akár a tavaszi fejtrágyázáskor könnyen bedolgozhatók voltak. Akár szántás, akár tárcsázás, akár kombinátorral történt a tápanyagok talajba dolgozása, tökéletesen be tudták munkálni a granulátumokat.

A tápanyaghasznosulás vizsgálat során megfigyeltük, hogy az ősziárpa biomassza és terméshozamára a terméknek a homoktalajok esetében 8,5g/1000g talaj, közepes tápanyag ellátottságú talaj esetében 5g/1000g talaj koncentrációja bizonyult a legkedvezőbb hatásúnak. Az eredmények a feltételezett elvárásoknak megfelelően alakult. A homoktalajok nagyobb tápanyagmennyiséget igényelnek, mint a kedvezőbb adottságokkal rendelkező talajok a megfelelő terméshozam elérése érdekében. A termékünk kijuttatására az őszi alaptrágyázáskor került sor a vizsgálatok összehasonlítása érdekében. A talajok pH-ja lúgosabb lett, ami a tápanyagpótló organikus trágyánk lúgos összetételének ismeretében elvárható volt.

A tápanyag kioldási kísérletek alapján megállapítottuk, hogy a növényélettani szempontból fontos N, P, K, Ca, K, Mg, Mn, Na a termékben jelenlévő mennyiség 90%-a oldhatóvá válik. Ehhez összességében, minimum 120-140mm beszivárgó csapadékmennyiség szükséges a tenyészidőszakban. A csapadék hatására egyre csökkenő kimosódott elemkoncentráció tapasztalható. Az oldódott, kimosódó sókat a növények maradéktalanul hasznosíthatják, mivel felvehető formába kerültek.

A késztermék tápanyaghasznosítási vizsgálatából megállapítottuk, hogy a talajban a felvehető tápanyagtartalom csökken a tenyészidőszakban. A tápanyag beoldódás és felvétel a talaj nedvességtartalmával szoros korrelációt mutat. A felvehető vízkészletbe oldódott tápanyagokat a növények jó hatásfokkal felvették. Ez a jelenség a szerves trágyaféleségekkel, komposztokkal hasonló folyamatot mutat.

A felvehető tápanyag csökkenés dinamikusan változik a csapadékhullás és a növények növekedésével összefüggésben. Azaz a késztermék szerves anyag hatásának olyan jellemzői vannak, mint amit a szerves trágyáknál is megfigyelhetünk, azonban gyorsabb a tápanyagok felvehetősége, míg a szerves anyag tartalom a talaj számára ugyanolyan pozitív hatású, mint a szerves trágyázásnál.

Az általunk előállított funkcionális organikus tápanyagkeverékek kedvező hatásúak a növények termesztésére. A tápanyag kioldódás állandó felvehető tápanyagot biztosít a növények növekedéséhez a tenyészidőszak jelentős részében. A csapadékellátottság azonban jelentős befolyással van a ténylegesen felvehető tápanyagmennyiségre.

Összeségében megállapíthatjuk, hogy a célkitűzéseinket megvalósítottuk.

A fejlesztéseinknek, innovációs gondolatainkban megfogalmazottoknak megfelelően megalkottuk azt a technológiai eljárást, amivel olyan funkcionális granulált tápanyagot állítunk elő, ami a jelenlegi nehéz nyersanyag és műtrágya hiányos helyzetben különösen nagy jelentőségű lehet a mezőgazdasági termelők számára.

Jelen cikk a Funkcionális növényi tápanyagok előállítása melléktermékekből (azonosító szám: GINOP-2.2.1-15-2017-00091) projekt keretében készült. (X)