DE102015014823A1

DE102015014823A1 - Compostable papers and paper-like materials and their use

Info

Publication number: DE102015014823A1
Application number: DE102015014823.0A
Authority: DE
Inventors: Robert Kock; Gregor Luthe
Original assignee: SVD-VERPACKUNGEN GmbH
Current assignee: SVD-VERPACKUNGEN GmbH
Priority date: 2015-09-05
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-03-09
Also published as: DE102015013981A1

Abstract

Biologisch abbaubare und/oder kompostierbare, zumindest zeitweise fluiddichte und fluidpermeable Papiere und papierähnliche Materialien, enthaltend Kohlenstoffnanopartikel. Kohlenstoffmikropartikel und/oder Kohlenstoffmakropartikel, ihre Verwendung für die Herstellung von Dekorationsmaterialien, Behältern und Gebrauchsartikeln und deren Weiterverarbeitung zu Kompost.Biodegradable and / or compostable, at least temporarily fluid-tight and fluid-permeable papers and paper-like materials containing carbon nanoparticles. Carbon microparticles and / or carbon macroparticles, their use for the production of decorative materials, containers and articles of daily use and their further processing into compost.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Papiere und papierähnliche Materialien.The present invention relates to biodegradable and / or compostable papers and paper-like materials.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Papiere und papierähnlichen Materialien für die Herstellung von, biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Dekorationsmaterialien, Behältern und GebrauchsartikelMoreover, the present invention relates to the use of the biodegradable and / or compostable papers and paper-like materials for the manufacture of biodegradable and / or compostable decorative materials, containers and consumer articles

Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Papiere und papierähnlichen Materialien für die Herstellung von Terra Preta.Last but not least, the present invention relates to the use of the biodegradable and / or compostable papers and paper-like materials for the manufacture of Terra Preta.

Stand der TechnikState of the art

Der in der vorliegenden Anmeldung zitierte Stand der Technik wird durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.The prior art cited in the present application is incorporated by reference into the present application.

Kompostierung (auch Rotte) bezeichnet den biologischen Prozess des Nährstoffkreislaufs, bei dem leicht verwertbare organische Materialien unter Einfluss von Luftsauerstoff aerob von Bakterien und Pilzen, also heterotrophen Mikroorganismen, abgebaut werden. Dabei werden neben Kohlendioxid auch wasserlösliche Mineralstoffe freigesetzt wie z. B. Nitrate, Ammoniumsalze, Phosphate, Kalium- und Magnesiumverbindungen, die als Dünger wirken. Ein Teil der bei diesem Abbau entstehenden Zwischenprodukte wird zu Humus umgewandelt.Composting (also called rotting) refers to the biological process of nutrient cycling, in which easily exploitable organic materials are aerobically degraded by bacteria and fungi, ie heterotrophic microorganisms, under the influence of atmospheric oxygen. In addition to carbon dioxide and water-soluble minerals are released such. As nitrates, ammonium salts, phosphates, potassium and magnesium compounds that act as fertilizer. Some of the intermediates resulting from this degradation are converted to humus.

Es ist indes auch möglich, den biologischen Prozess des Nährstoffkreislaufs mit dazu geeigneten Mikroorganismen auch anaerob durchzuführen.However, it is also possible to perform the biological process of nutrient cycling with suitable microorganisms also anaerobically.

Heutzutage machen sich sowohl Hobbygärtner, die im kleineren Maßstab Eigenkompostierung betreiben, als auch die Abfallwirtschaft in großtechnischen Kompostierungsverfahren den Kompostierungsprozess zu Nutze, um aus Küchen- und Gartenabfällen, Bioabfall und Grünschnitt Kompost zu erzeugen.Today, both amateur gardeners who operate on a smaller scale in-house composting and waste management in large-scale composting processes make use of the composting process to produce compost from kitchen and garden waste, biowaste and green waste.

Kompostmaterial eignet sich zur Besserung der Bodeneigenschaften in der Garten- und Landwirtschaft, zur Rekultivierung von Flächen, aber auch für die Herstellung von Boden Substraten und Erdmischungen. Je nach Nährstoffgehalt ist ausgereifter Kompost ein vollwertiger Dünger und kann so den Einsatz zusätzlicher Düngemittel überflüssig machen.Compost material is suitable for improving the soil properties in gardening and agriculture, for recultivation of land, but also for the production of soil substrates and soil mixtures. Depending on the nutrient content, mature compost is a complete fertilizer and can therefore make the use of additional fertilizers superfluous.

Eine Schwachstelle des Nährstoffkreislaufs ist, dass die leicht verwertbaren organischen Materialien bis zur Kompostierung in Behältern gesammelt werden, die selbst nicht kompostierbar sind. Die kompostierbaren Materialien müssen darin gesammelt und gegebenenfalls länger gelagert werden, was sowohl unwirtschaftlich ist, als auch hygienische Probleme bereitet. Den hygienischen Problemen könnte man dadurch begegnen, dass auf den Behälterinnenwänden Bakterien abtötende oder statische Pestizide aufgebracht werden. Die Nachteile hierbei sind, dass die Pestizide in den Kompost eingetragen werden und/oder in der Küche freigesetzt werden. Außerdem sind die Pestizide nur auf der Oberfläche der Behälterinnenwände angebracht und durchdringen daher nicht die Gesamtmenge der kompostierbaren Materialien. Nicht zuletzt müssen die kompostierbaren Materialien für die eigentliche Kompostierung in kleinen oder großtechnischen Anlagen umgefüllt werden, wodurch sich die Gefahr, dass das Abfallmaterial und die Pestizide in der Umwelt verbreitet werden, erhöht. Dies muss aber unbedingt vermieden werden.A weak point of the nutrient cycle is that the easily recyclable organic materials are collected in composting containers until composting, which themselves are not compostable. The compostable materials must be collected in it and possibly stored longer, which is both uneconomical, as well as hygienic problems. The hygienic problems could be counteracted by applying bacteria-killing or static pesticides to the inner walls of the containers. The disadvantages here are that the pesticides are introduced into the compost and / or released in the kitchen. In addition, the pesticides are only applied to the surface of the container interior walls and therefore do not penetrate the total amount of compostable materials. Last but not least, the compostable materials needed for the actual composting have to be transferred to small or large-scale plants, thereby increasing the risk of spreading the waste material and pesticides in the environment. But this must be avoided at all costs.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Behälter selbst kompostierbar auszurüsten.There has therefore been no lack of attempts to equip the container compostable.

So sind aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 116 414 ein papierähnliches Blattmaterial bekannt das mindestens 25% synthetisches thermoplastisches Material und höchstens 75% Zellulosefasern enthält. Nachteilig ist hier aber der vergleichsweise hohe Gehalt an thermoplastischen Kunststoffen, die sich – wenn überhaupt – nur schwer kompostieren lassen.So are from the European patent application EP 0 116 414 a paper-like sheet material is known which contains at least 25% synthetic thermoplastic material and at most 75% cellulose fibers. The disadvantage here, however, is the comparatively high content of thermoplastics which, if at all, are difficult to compost.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 3622933 A1 ist eine Tragetasche aus Altpapier bekannt. An der Taschenaußenseite ist ein Fadengitter aufgelegt, dass Fäden aufweist, aber die Längsrichtung der Taschenseitenflächen verlaufen. Am oberen Ende der Taschenseitenflächen sind Tragegriffe angebracht. Das Fadengitter ist ein Netzwerk aus zwei sich kreuzenden Scharen von Fäden, die aus verrottbaren Naturfasern bestehen. Das Fadengitter gibt der Tragetasche auch im feuchten Zustand eine ausreichende Tragfähigkeit so dass sie als Müllbeutel geeignet ist, der zur Kompostierung vollständig verrottbar ist. Der verwendete Begriff „Fadengitter” soll alle aus Fäden und/oder Fasern bestehenden Anordnungen bezeichnen, also beispielsweise aus Fäden oder Fasern bestehende Gelege, Gewebe, Gewirke und auch aus einzelnen Wirrfasern bestehende Fasergelege, sofern nur ein wesentlicher Anteil der Fäden oder Fasern in Längsrichtung der Taschenseitenflächen, d. h. in der bei der Beanspruchung auftretenden Hauptzugrichtung verlaufen.From the German patent application DE 3622933 A1 is a carrying bag made of waste paper known. On the outer side of the bag, a thread grid is laid, which has threads, but extend the longitudinal direction of the bag side surfaces. Carrying handles are attached to the upper end of the pocket side surfaces. The thread grid is a network of two intersecting threads of threads made of degradable natural fibers. The thread grid gives the bag even when wet sufficient load capacity so that it is suitable as a garbage bag that is completely rotting for composting. The term "filament lattice" is intended to denote all consisting of threads and / or fibers arrangements, so for example, consisting of threads or fibers scrim, fabric, knitted fabric and also consisting of individual random fibers fiber fabric, if only a substantial proportion of the threads or fibers in the longitudinal direction of Pocket side surfaces, ie run in the main tensile direction occurring during the stress.

Die amerikanischen Patente US 5,849,401 und US 5,849,374 offenbaren eine kompostierbare mehrlagige Folie, die unter anderem hydrolysierbare Polymere wie Poly(trimethylencarbonat) und Polyester wie Poly(lactid), Poly(milchsäure), Poly(glykolid), Poly(hydroxybutyrat), Poly(hydroxybutyrat-co-hydroxyvalerat), Poly(caprolacton), Poly(1,5-dioxepan-2-on), Poly(1,4-dioxepan-2-on), Poly(p-dioxanon), Poly(delta-valerolacton) und andere Polyester von C2-C10-Diolen und Terephthalsäure umfasst.The American patents US 5,849,401 and US 5,849,374 reveal one Compostable multilayer film containing, inter alia, hydrolyzable polymers such as poly (trimethylene carbonate) and polyesters such as poly (lactide), poly (lactic acid), poly (glycolide), poly (hydroxybutyrate), poly (hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate), poly (caprolactone) , Poly (1,5-dioxepan-2-one), poly (1,4-dioxepan-2-one), poly (p-dioxanone), poly (delta-valerolactone) and other polyesters of C2-C10 diols and Terephthalic acid includes.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102 33 846 A1 offenbart einen Becken-Hygienebeutel, der aus kompostierbarem, kostengünstigem Material, wie zum Beispiel recyceltem Papier, besteht und der so stabil ist, dass er durch die sich in Sanitär- und Haushalts-Becken befindliche Nässe nicht reißt.The German patent application DE 102 33 846 A1 discloses a pelvic sanitary bag made of compostable, low-cost material, such as recycled paper, which is so sturdy that it will not rupture due to the moisture present in sanitary and domestic basins.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2005/0087293 A1 ist eine biologische abbaubarer, kompostierbarer, flüssigkeitsundurchlässiger, ausgekleideter Papierbeutel für nassen Abfall bekannt. Bei dem Herstellverfahren werden kalte Klebstoffe verwendet, die ohne sie zu erwärmen, in Form einer Punktmatrix appliziert werden.US Patent Application Publication No. 2005/0087293 A1 discloses a biodegradable, compostable, liquid-impermeable, lined wet waste paper bag. In the manufacturing process, cold adhesives are used which are applied in the form of a dot matrix without heating them.

Aus der malaiischen Patentanmeldung MY 129849 (A) ist ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Materials bekannt. Bei dem Verfahren wird zunächst eine vorgelierte Stärke-Suspension hergestellt und zwischen 0 und 60°C gehalten. Der Suspension wird eine trockene oder feuchte, homogene Mischung, die Holzfasern mit einem Aspektverhältnis zwischen 1:2 und 1:8 (Breite: Länge) zugesetzt. Es resultiert eine homogene formbare Masse, die in der Hitze zu einem biologisch abbaubaren Material geformt werden kann.From the Malay patent application MY 129849 (A) For example, a method for producing a biodegradable material is known. In the process, a pregelatinized starch suspension is first prepared and maintained between 0 and 60 ° C. To the suspension is added a dry or moist, homogeneous mixture containing wood fibers with an aspect ratio between 1: 2 and 1: 8 (width: length). The result is a homogeneous moldable mass that can be formed in the heat to a biodegradable material.

Aus der britischen Patentanmeldung GB 2 450 996 A ist ein kompostierbarer Beutel bekannt, der aus Materialien wie:

– Poly(milchsäure) und Blends mit Stärke oder aliphatischen Polyestern oder Poly(hydroxyalkanoaten),
– Stärke-Polymere und Blends mit Poly(caprolacton) oder Poly(hydroxybutyrat), Poly(hydroxyvalerat), Celluloseacetat oder Polyvinylalkohol,
– Polyvinylalkohole und Blends mit Poly(alkylenoxy) oder Poly(tetramethylensuccinat) oder Poly(butylensuccinat),
– Cellulosederivate und Blends wie Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutyrat sowie
– Poly(hydroxyalkanoat) und Blends wie Poly(hydroxybutyrat-hydroxyvalerat) mit Cellulosebutyrat oder Polycaprolactonen,

besteht.From the British patent application GB 2 450 996 A is known a compostable bag made of materials such as:

Poly (lactic acid) and blends with starch or aliphatic polyesters or poly (hydroxyalkanoates),
Starch polymers and blends with poly (caprolactone) or poly (hydroxybutyrate), poly (hydroxyvalerate), cellulose acetate or polyvinyl alcohol,
Polyvinyl alcohols and blends with poly (alkyleneoxy) or poly (tetramethylene succinate) or poly (butylene succinate),
Cellulosederivate and blends such as cellulose acetate, cellulose acetate propionate and cellulose acetate butyrate and
Poly (hydroxyalkanoate) and blends such as poly (hydroxybutyrate-hydroxyvalerate) with cellulose butyrate or polycaprolactones,

consists.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2009/0258172 A1 sind kompostierbare Behälter bekannt, die beispielsweise aus Kartoffelstärke, Maisstärke und Holzmehl oder aus Holzmehl, Maisstärke, vorgelierter Kartoffelstärke und Bentonit hergestellt werden.From the US patent application US 2009/0258172 A1 compostable containers are known, which are prepared for example from potato starch, corn starch and wood flour or from wood flour, corn starch, pregelatinized potato starch and bentonite.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2009/02835261 sind wiederverwendbare, recycelbare und kompostierbare Deckel von Trinkgefäßen bekannt, die aus geformtem Papier, Zellstoff, natürlichen Zellstofffasern, Tapioka, Holz, landwirtschaftlich recyceltem Getreidematerial, Kunststoffen, Metallen, Silikonen, PVC und Polyethylenterephthalat und Polystyrol hergestellt werden.US Patent Application 2009/02835261 discloses reusable, recyclable and compostable lids of drinking vessels made of molded paper, pulp, natural pulp fibers, tapioca, wood, agriculturally recycled cereal material, plastics, metals, silicones, PVC and polyethylene terephthalate and polystyrene ,

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2010/142940 A1 ist eine kompostierbare Toilette bekannt, die aus biologisch abbaubaren Material hergestellt wird. Die Toilette umfasst eine Schale zum Auffangen von Fäkalien und Urin und einen passgenauen Deckel. Die Oberfläche der Schale und des Deckels sind so geformt, dass, wenn eine gewisse Anzahl von gefüllten Behältern aufeinander gestapelt ist, Luftlöcher in dem Stapel gebildet werden. Die Lufteinschlüsse fördern die Kompostierung. Die Behälter werden aus einem faserförmigen Material auf der Basis von Kohlenstoff hergestellt. Die Dichtigkeit gegenüber Wasser wird durch ein bioabbaubares, feuchtigkeitsbeständiges Material wie Ton, Polyvinylalkohol oder Milchsäurepolymere gewährleistet.From the international patent application WO 2010/142940 A1 is a compostable toilet known that is made of biodegradable material. The toilet includes a bowl for catching faeces and urine and a custom-fit lid. The surface of the shell and lid are shaped so that when a certain number of filled containers are stacked on top of each other, air holes are formed in the stack. The air pockets promote composting. The containers are made from a fibrous material based on carbon. Watertightness is ensured by a biodegradable, moisture-resistant material such as clay, polyvinyl alcohol or lactic acid polymers.

Aus dem französischen Patent FR 2 970 952 ist ein bioabbaubarer und kompostierbarer Papiersack aus Kraftpapier, dessen Außenseite mit einem hydrophoben Material beschichtet ist, bekannt. Bei diesem Material kann es sich beispielsweise um Ethylen-Acrylsäure- oder Ethylen-Acrylamid-Copolymerisate handeln.From the French patent FR 2 970 952 is a biodegradable and compostable kraft paper bag, the outside of which is coated with a hydrophobic material known. This material may be, for example, ethylene-acrylic acid or ethylene-acrylamide copolymers.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2011/0176749 A1 sind bioabbaubare Nahrungsmittelbehälter in der Form von Briefhüllen auf der Basis von Naturfasern bekannt. Dabei werden die Seiten und die Basis der Briefhüllen mit einem Klebstoff auf Wasserbasis verklebt, wogegen die Verschlussklappe mit einem ablösbaren und wieder verschließbaren Kunststoff verklebt ist. Das bevorzugte Fasermaterial für den Nahrungsmittelbehälter ist Tarpon^®-Metzgerpapier, das frei von nicht biologisch abbaubaren, synthetischen organischen Materialien ist. Das Papier und die Klebstoffe werden innerhalb von Wochen durch Bakterien kompostiert.From the US patent application US 2011/0176749 A1 biodegradable food containers in the form of envelopes based on natural fibers are known. The sides and the base of the envelopes are glued with a water-based adhesive, while the flap is glued to a removable and resealable plastic. The preferred fibrous material for the food container is Tarpon ^® -Metzgerpapier, the degradable free of non-biological, synthetic organic materials. The paper and adhesives are composted by bacteria within weeks.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2012/0163736 A1 ist ein kompostierbarer, biologisch abbaubarer Container zum Entsorgen von Christbäumen bekannt. Der Container besteht im Wesentlichen aus billigen, biologisch abbaubaren Polymeren wie Mater-Bi^® oder Ecobra^®, deren Natur jedoch nicht weiter offenbart ist.From US patent application US 2012/0163736 A1 a compostable, biodegradable container for the disposal of Christmas trees is known. The container consists essentially of inexpensive, biodegradable polymers such as Mater-Bi ^® or Ecobra ^®, the nature of which is not further disclosed.

Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2015/0059651 A1 ist ein biologisch abbaubarer, kompostierbarer Einsatz in der Form einer Schüssel, die einen Rand mit zwei einander gegenüberliegenden Griffstellen aufweist, bekannt. Einsätze dieser Art werden typischerweise als Futterschüsseln für Haustiere verwendet. Im Rahmen dieser Patentanmeldung bedeutet „kompostierbares Material” ein Material welches den AST Standard 6400 , das heißt die Standardspezifikation für die Kennzeichnung von Kunststoffen, die zur aeroben Kompostierung in städtischen oder industriellen Anlagen gedacht sind, erfüllt. Weiter Einzelheiten zum Material werden nicht offenbart. From the US patent application US 2015/0059651 A1, a biodegradable, compostable insert in the form of a bowl having an edge with two opposite gripping points is known. Inserts of this type are typically used as pet food bowls. In the context of this patent application "compostable material" means a material which the AST Standard 6400 that is, the standard specification for marking plastics intended for aerobic composting in urban or industrial installations. Further details on the material are not disclosed.

Ein Nachteil all dieser bekannten, biologisch abbaubaren, kompostierbaren Materialien ist, dass sie zwar Kompost liefern, dessen Qualität jedoch nicht an die Qualität von Terra Preta heranreicht.A disadvantage of all these known, biodegradable, compostable materials is that while they provide compost, the quality does not match that of Terra Preta.

In der älteren deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 010 041.6 wird eine stabile, humus- und nährstoffreiche sowie wasserspeichernde Bodenform oder Terra Preta Humanidade mit Eigenschaften anthropogener Bodenformen wie Terra Preta do Indio beschrieben, die durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Verfahrensschritte, herstellbar ist:

(a) Herstellung von Biokohle oder pyrogenem Kohlenstoff durch Pyrolyse oder hydrothermale Karbonisierung von kohlenstoffhaltiger Biomasse,
(b) Animpfung des Gemisches durch Beimischung einer Starterkultur aus Mikroorganismen zur Durchführung einer anaeroben Fermentation von weiterer zu dem pyrogenen Kohlenstoff zugesetzter Biomasse zur Erzeugung von Terra Preta Humanidade Initial,
(c) Zugabe weiterer Mikroorganismen zur Erzeugung von Terra Preta Humanidade Aktiv und
(d) Zugabe von Bodenzusätzen zur Erzeugung von Terra Preta Humanidade, wobei die Terra Preta Humanidade mindestens einen Bestandteil enthält,
– der mindestens das Zehnfache seiner Trockenmasse an Wasser aufnehmen und zumindest teilweise wieder abgeben kann und der
– als Nanopartikel, Mikropartikel und/oder Makropartikel vorliegt.

In the older German patent application DE 10 2015 010 041.6 describes a stable, humus-rich and nutrient-rich and water-storing soil form or Terra Preta humanidade with properties of anthropogenic soil forms such as Terra Preta do Indio, which can be produced by a process comprising the following process steps:

(a) production of biochar or fumed carbon by pyrolysis or hydrothermal carbonization of carbonaceous biomass;
(b) inoculating the mixture by admixing a starter culture of microorganisms to effect anaerobic fermentation of further biomass added to the pyrogenic carbon to produce Terra Preta Humanidade Initial,
(c) adding further microorganisms to produce Terra Preta Humanidade Active and
(d) adding soil additives to produce Terra Preta Humanidade, the Terra Preta Humanidade containing at least one constituent,
- Take up at least ten times its dry weight of water and at least partially release it and the
- is present as nanoparticles, microparticles and / or macroparticles.

Aufgabe der vorliegenden ErfindungObject of the present invention

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde Materialien bereitzustellen, die als Wasserspeicher und/oder als Feuchtigkeitsregulator fungieren können, die eine bessere CO₂-Bilanz haben, die CO₂-Senken darstellen, die die Probleme, die mit raschem Durchnässen einhergehen, verhüten, die die Bildung unangenehmer Gerüche unterdrücken, die die Bildung von Nitriten aus Nitraten verringern helfen, die gesunde, Bakterien fördern und ungesunde, Bakterien unterdrücken und die die Nährstoffe, insbesondere die die Bio-Elemente wie Natrium, Magnesium, Calcium, Chrom, Zink, Eisen, Phosphor, Selen und/oder Fluor, besser fixieren, so dass sie nicht mehr ausgewaschen werden und in die Lithosphäre transportiert werden.It is an object of the present invention to provide materials that can function as water reservoirs and / or moisture regulators having a better CO ₂ balance, which are CO ₂ sinks that prevent the problems associated with rapid drenching, which suppress the formation of unpleasant odors that help reduce the formation of nitrites from nitrates, promote healthy, bacteria and unhealthy, suppress bacteria and reduce the nutrients, especially the bio-elements such as sodium, magnesium, calcium, chromium, zinc, iron , Phosphorus, selenium and / or fluorine, better fix so that they are no longer washed out and transported into the lithosphere.

Der vorliegenden Erfindung lag des Weiteren die Aufgabe zu Grunde, biologisch abbaubare und/oder kompostierbare Dekorationsmaterialien, Behälter und Gebrauchsartikel bereitzustellen, die fluidbeständig, insbesondere wasserbeständig, sind. Sie sollen mechanisch stabil sein, so dass sie bei Schlägen, Stößen, Kantenstichen oder bei langzeitiger statischer Belastung, z. B. in Stapeln, nicht reißen und/oder sich nicht so weit verformen, dass sie nicht mehr palettierbar sind und/oder sogar aufplatzen oder bersten.A further object of the present invention was to provide biodegradable and / or compostable decorative materials, containers and articles of daily use which are fluid-resistant, in particular water-resistant. They should be mechanically stable, so that they are in case of shocks, bumps, edge stitches or long-term static load, z. B. in stacks, do not tear and / or do not deform so much that they are no longer palettable and / or even burst or burst.

Der von den biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Papieren und papierähnlichen Materialien sowie den hiermit hergestellten Dekorationsmaterialien Behältern und Gebrauchsgegenständen aerob oder anaerob gelieferte Kompost soll in seiner Qualität und seiner Nützlichkeit den von den bekannten Materialien, Behältern und Gebrauchsgegenständen gelieferten Kompost übertreffen und eine Bodenform oder eine Terra Preta Humanidade bereitstellen, die den anthropogenen Schwarzerden (Terra Preta do Indio) mit den beschriebenen langwirkenden Nährstoff und Wasser speichernden Eigenschaften noch besser entspricht oder diesen noch ähnlicher ist als die bislang bekannten Bodenformen. Dadurch sollen sich bereits die Nutzungs- und Anwendungsmöglichkeiten dieser verbesserten, künstlich erzeugten Bodenformen signifikant erhöhen und zu besonders nachhaltigen Landnutzungs- und Siedlungssystemen führen.The compost delivered aerobically or anaerobically from the biodegradable and / or compostable papers and paper-like materials and the decorative materials containers and commodities produced therewith is said to exceed in its quality and usefulness the compost supplied by the known materials, containers and articles of daily use and a bottom mold or a bottom mold Terra Preta Humanidade, which even better matches or is even more similar to the anthropogenic black soil (Terra Preta do Indio) with the described long-acting nutrient and water-storing properties than the previously known soil forms. This should already significantly increase the possibilities of utilization and application of these improved, artificially produced soil forms and lead to particularly sustainable land use and settlement systems.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Demgemäß wurden die biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren fluiddichten oder fluidpermeablen, fluidbeständigen oder zeitweise fluidbeständigen Papiere und papierähnliche Materialien, umfassend und/oder enthaltend geometrisch regelmäßige oder unregelmäßige, freie oder aggregierte oder agglomerierte Kohlenstoffnanopartikel. Kohlenstoffmikropartikel und/oder Kohlenstoffmakropartikel, gefunden die im Folgenden als »erfindungsgemäße Materialien« bezeichnet werden.Accordingly, the biodegradable and / or compostable fluid-tight or fluid-permeable, fluid-resistant, or intermittent fluid-resistant papers and paper-like materials have been comprised and / or contain geometrically regular or irregular, free or aggregated or agglomerated carbon nanoparticles. Carbon microparticles and / or carbon macromolecules found hereinafter referred to as "materials of the invention".

Des Weiteren wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Materialien für die Herstellung von Dekorationsmaterialien, Behältern und Gebrauchsartikeln gefunden, die im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.Furthermore, the use of the materials according to the invention for the production of decorative materials, containers and articles of daily use has been found, which is referred to below as "use according to the invention".

Außerdem wurde ein aerobes oder anaerobes Verfahren zur Herstellung von Kompost, gefunden, bei dem man

(1) die erfindungsgemäßen Materialien mit zersetzbarer Biomasse in Kontakt bringt und
(2) die erfindungsgemäßen Materialien, die zersetzbare Biomasse und den Kohlenstoff zusammen kompostiert.

In addition, an aerobic or anaerobic process for the production of compost, was found in which

(1) contacting the materials of the invention with decomposable biomass, and
(2) composting the materials of the present invention which decompose decomposable biomass and the carbon together.

Im Folgenden wird das aerobe oder anaerobe Verfahren zur Herstellung von Kompost als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet.In the following, the aerobic or anaerobic process for producing compost is referred to as the "process according to the invention".

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Hinblick auf den Stand der Technik war es für den Fachmann überraschend und nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag mithilfe der erfindungsgemäßen Materialien, der erfindungsgemäßen Verwendung und des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst werden konnte.In view of the state of the art, it was surprising and unpredictable to the person skilled in the art that the object underlying the present invention could be achieved by means of the materials according to the invention, the use according to the invention and the method according to the invention.

Insbesondere überraschte, dass die erfindungsgemäßen Materialien als Wasserspeicher und/oder als Feuchtigkeitsregulatoren fungieren konnten, eine bessere CO₂-Bilanz hatten, CO₂-Senken darstellten, die Probleme, die mit Durchnässen einhergehen, verhüteten, die die Bildung unangenehmer Gerüche unterdrückten und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bildung von Nitriten aus Nitraten verringerten, gesunde Bakterien förderten und ungesunde Bakterien unterdrückten und die Nährstoffe, insbesondere die Bio-Elemente wie Natrium, Magnesium, Calcium, Chrom, Zink, Eisen, Phosphor, Selen und/oder Fluor, besser fixierten, so dass sie nicht mehr ausgewaschen wurden.In particular, it was surprising that the materials of the present invention could function as water reservoirs and / or moisture regulators, had a better CO ₂ balance, represented CO ₂ sinks, prevented the problems associated with drenching, suppressed the formation of unpleasant odors, and in which processes according to the invention have reduced the formation of nitrites from nitrates, promoted healthy bacteria and suppressed unhealthy bacteria and better fixed the nutrients, in particular the bio-elements such as sodium, magnesium, calcium, chromium, zinc, iron, phosphorus, selenium and / or fluorine, so that they were not washed out anymore.

Die aus den erfindungsgemäßen Materialien hergestellten, biologisch abbaubaren und/oder kompostierbaren Dekorationsmaterialien, Behälter und Gebrauchsartikel waren auf Dauer fluiddicht oder fluidpermeable sowie fluidbeständig oder temporär fluidbeständig, insbesondere wasserbeständig. Sie waren mechanisch stabil, so dass sie bei Schlägen, Stößen, Kantenstichen oder bei langzeitiger statischer Belastung, z. B. in Stapeln, nicht rissen und/oder sich nicht so weit verformten, dass sie nicht mehr palettierbar waren und/oder sogar aufplatzten oder barsten.The biodegradable and / or compostable decorative materials, containers and articles of daily use produced from the materials according to the invention were permanently fluid-tight or fluid-permeable as well as fluid-resistant or temporarily fluid-resistant, in particular water-resistant. They were mechanically stable, so that they are at impact, shock, edge stitching or long-term static load, z. B. in stacks, not cracked and / or not deformed so far that they were no longer palettable and / or even burst or burst.

Der von den erfindungsgemäßen Materialien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aerob oder anaerob gelieferte Kompost übertraf in seiner Qualität und seiner Nützlichkeit den von den bekannten Materialien gelieferte Kompost und lieferte eine Bodenform oder eine Terra Preta Humanidade, die den anthropogenen Schwarzerden (Terra Preta do Indio) mit den beschriebenen langwirkenden Nährstoff und Wasser speichernden Eigenschaften noch besser entsprach oder diesen noch ähnlicher war als die bislang bekannten Bodenformen. Dadurch konnten sich bereits die Nutzungs- und Anwendungsmöglichkeiten dieser verbesserten, künstlich erzeugten Bodenformen signifikant erhöhen und zu besonders nachhaltigen Landnutzungs- und Siedlungssystemen führen.The aerobically or anaerobically supplied compost of the inventive materials according to the method of the invention outperformed in its quality and usefulness the compost provided by the known materials and provided a soil form or a Terra Preta Humanidade containing the anthropogenic black soils (Terra Preta do Indio) with the described long-acting nutrient and water-storing properties corresponded even better or this was more similar than the previously known soil forms. This has already significantly increased the potential for use and application of these improved, artificially produced soil forms, leading to particularly sustainable land use and settlement systems.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Eigenschaften »biologisch abbaubar« und »kompostierbar« im herkömmlichen Sinne verwendet.In the context of the present invention, the properties "biodegradable" and "compostable" are used in the traditional sense.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »umfassend«, dass der Kohlenstoff als separate Lage auf dem Papier und papierähnlichen Materialien aufgebracht ist.In the context of the present invention, "comprising" means that the carbon is applied as a separate layer on the paper and paper-like materials.

Dabei handelt es sich bei der Kompostierung (auch Rotte) um den biologischen Prozess des Nährstoffkreislaufs, bei dem leicht verwertbare organische Materialien unter Einfluss von Luftsauerstoff aerob oder anaerob von Bakterien und Pilzen, also heterotrophen Mikroorganismen, abgebaut werden. Dabei werden neben Kohlendioxid auch wasserlösliche Mineralstoffe freigesetzt wie z. B. Nitrate, Ammoniumsalze, Phosphate, Kalium- und Magnesiumverbindungen, die als Dünger wirken. Ein Teil der bei diesem Abbau entstehenden Zwischenprodukte wird zur Humus umgewandelt.Composting (also known as rotting) is the biological process of the nutrient cycle in which readily utilisable organic materials under the influence of atmospheric oxygen are aerobically or anaerobically degraded by bacteria and fungi, ie heterotrophic microorganisms. In addition to carbon dioxide and water-soluble minerals are released such. As nitrates, ammonium salts, phosphates, potassium and magnesium compounds that act as fertilizer. Some of the intermediates resulting from this degradation are converted to humus.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »fluiddicht«, dass die betreffenden erfindungsgemäßen Materialien nur eine geringe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten haben, wie sie bei der Kompostierung anfallen. Dabei handelt es sich überwiegend um Wasser, wässrige Suspensionen und Dispersionen oder Pflanzensaft und Flüssigkeiten, die von verrottenden Tierabfällen herrühren.In the context of the present invention, "fluid-tight" means that the relevant materials according to the invention have only a low permeability to liquids, as they occur during composting. These are predominantly water, aqueous suspensions and dispersions, or vegetable sap and liquids derived from rotting animal waste.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »fluidpermeabel«, dass die betreffenden erfindungsgemäßen Materialien durchlässig für die Flüssigkeiten, wie sie bei der Kompostierung anfallenIn the context of the present invention, "fluid permeable" means that the relevant materials according to the invention are permeable to the liquids obtained during composting

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »fluidbeständig«, dass die erfindungsgemäßen Materialien nicht zu schnell durch kompostierbare oder kompostierte Materialien chemisch zersetzt werden, etwa im Sinne einer Hydrolyse oder eines enzymatischen Abbaus.In the context of the present invention, "fluid-resistant" means that the materials according to the invention are not decomposed too rapidly by compostable or composted materials, for example in the sense of hydrolysis or enzymatic degradation.

Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Material mechanisch soweit stabil sein, dass sie bei Schlägen, Stößen, Kantenstichen, Kantenstauchungen oder bei langzeitiger statischer Belastung, z. B. in Stapeln, nicht reißen und/oder sich nicht so weit verformen, dass sie nicht mehr palettierbar sind und/oder sogar aufplatzen oder bersten. In einer ersten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Material aus Papier aufgebaut. Vorzugsweise kann das Papier mehrlagig sein. Insbesondere wird Kraftpapier verwendet.In addition, the material according to the invention may be mechanically stable to such an extent that it can withstand blows, bumps, edge stitches, edge buckling or long-term static load, eg. B. in stacks, do not tear and / or do not deform so much that they are no longer palettable and / / or even burst or burst. In a first embodiment, the material according to the invention is constructed of paper. Preferably, the paper may be multi-layered. In particular, kraft paper is used.

Bei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Materialien sind diese aus papierähnlichen Materialien aufgebaut. Vorzugsweise handelt es sich bei den papierähnlichen Materialien um Karton, Pappe, Wellpappe, Zellstoff, natürlichen Zellstofffasern, Tapioka, Holz und landwirtschaftlich recyceltem Getreidematerial.In further embodiments of the materials according to the invention, these are constructed from paper-like materials. Preferably, the paper-like materials are cardboard, paperboard, corrugated board, pulp, natural pulp fibers, tapioca, wood, and agriculturally recycled cereal material.

Insbesondere werden Wellpappe, mehrlagige Papiere und auxetische Materialien verwendet. Diese haben den besonderen Vorteil, dass der partikuläre Kohlenstoff in die Hohlräume der betreffenden Strukturen eingebracht werden kann.In particular, corrugated board, multilayer papers and auxetic materials are used. These have the particular advantage that the particulate carbon can be introduced into the cavities of the structures in question.

Der erfindungsgemäß wesentliche Bestandteil ist elementarer Kohlenstoff, der als geometrisch regelmäßige oder unregelmäßige, freie oder aggregierte oder agglomerierte Kohlenstoffnanopartikel, Kohlenstoffmikropartikeln und/oder Kohlenstoffmakropartikel vorliegt.The essential constituent of the invention is elemental carbon which is present as geometrically regular or irregular, free or aggregated or agglomerated carbon nanoparticles, carbon microparticles and / or carbon macroparticles.

Dabei haben die Kohlenstoffnanopartikel eine mittlere Teilchengröße d₅₀ von 1 nm bis < 1000 nm, die Kohlenstoffmikropartikel eine mittlere Teilchengröße d₅₀ von ≥ 1000 nm bis < 1000 μm und die Kohlenstoffmakropartikel eine mittlere Teilchengröße d₅₀ von ≥ 1000 μm Vorzugsweise wird der Kohlenstoff aus der Gruppe, bestehend aus Biokohle, Pflanzenkohle, Holzkohle, Siebrückständen von Holzkohle, Holzasche, Aktivkohle, Steinkohle, Tierkohle, Tierabfallkohle, pyrogener Kohlenstoff unterschiedlichen Pyrolysegrades, funktionalisierten Kohlen, vorbehandelten Kohlen, gewaschenen Kohlen und extrahierten Kohlen, ausgewählt.The carbon nanoparticles have an average particle size d ₅₀ of from 1 nm to <1000 nm, the carbon micro-particles have a mean particle size d ₅₀ of ≥ 1000 nm to <1000 microns and the carbon macro particles have a mean particle size d ₅₀ of ≥ 1000 microns Preferably, the carbon from the Group consisting of biochar, biochar, charcoal, sifting residues of charcoal, wood ash, activated carbon, hard coal, animal charcoal, animal waste coal, fumed carbon of different pyrolysis degree, functionalized coal, pretreated coal, washed coals and extracted coals.

Vorzugsweise umfassen der Kohlenstoff und die Biokohle die durch die starke Erhitzung von organischem und/oder ligninhaltigem Material entstandenen Kohlenstoffstrukturen.Preferably, the carbon and biochar comprise the carbon structures resulting from the intense heating of organic and / or lignin-containing material.

Vorzugsweise wird pyrogener Kohlenstoff als integrierter Bestandteil der Struktur der erfindungsgemäßen Materialien verwendet.Preferably, pyrogenic carbon is used as an integral part of the structure of the materials of the present invention.

Des Weiteren kann der erfindungsgemäß zu verwendende Kohlenstoff funktionalisiert, oberflächenmodifiziert, eingesumpft, eingesumpft und getrocknet, eingesumpft, getrocknet und angefeuchtet sowie eingesumpft und teilgetrocknet sein.Furthermore, the carbon to be used according to the invention may be functionalized, surface-modified, sumped, trimmed and dried, crushed, dried and moistened, as well as partially crushed and partially dried.

Vorzugsweise sind die Materialien für die Funktionalisierung und Oberflächenmodifizierung Polysaccharide, insbesondere Stärke und/oder Zeine.Preferably, the materials for functionalization and surface modification are polysaccharides, especially starch and / or zeins.

Die verwendeten Mengen an Kohlenstoff, insbesondere pyrogenem Kohlenstoff, können sehr breit variieren und richten sich in der Hauptsache nach der Größe des jeweiligen erfindungsgemäßen Behälters und nach der Menge des kompostierbaren Materials. Vorzugsweise liegen die verwendeten Mengen bei 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 25 Gew.-% und insbesondere 0,3 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge aus erfindungsgemäßem Material und kompostierbarem Inhalt.The amounts of carbon used, in particular pyrogenic carbon, can vary very widely and depend in the main on the size of the respective container according to the invention and on the amount of compostable material. Preferably, the amounts used are from 0.1 to 30 wt .-%, preferably 0.2 to 25 wt .-% and in particular 0.3 to 20 wt .-%, each based on the total amount of inventive material and compostable content.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Materialien gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung für die Herstellung von Dekorationsmaterialien, Behältern und Gebrauchsartikel verwendet.Preferably, the materials according to the invention are used according to the use according to the invention for the production of decorative materials, containers and articles of daily use.

Beispiele geeigneter Dekorationsmaterialien sind Etiketten, Tapeten und dreidimensionale dekorative Figuren.Examples of suitable decorative materials are labels, wallpaper and three-dimensional decorative figures.

Beispiele geeigneter Behälter sind Beutel, Säcke, Eimer, Dosen, Schachteln, Briefkuverts und Kartonagen.Examples of suitable containers are bags, sacks, buckets, cans, boxes, envelopes and cardboard.

Haben die Briefkuverts Sichtfenster, so ist es von Vorteil, wenn biologisch abbaubare Kunststoffe hierfür verwendet werden. Beispiele geeigneter biologisch abbaubare Kunststoffe sind

– Poly(milchsäure) und Blends mit Stärke oder aliphatischen Polyestern oder Poly(hydroxyalkanoaten),
– Stärke-Polymere und Blends mit Poly(caprolacton) oder Poly(hydroxybutyrat), Poly(hydroxyvalerat), Celluloseacetat oder Polyvinylalkohol,
– Polyvinylalkohole und Blends mit Poly(alkylenoxy) oder Poly(tetramethylensuccinat) oder Poly(butylensuccinat),
– Cellulosederivate und Blends wie Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutyrat sowie
– Poly(hydroxyalkanoat) und Blends wie Poly(hydroxybutyrat-hydroxyvalerat) mit Cellulosebutyrat oder Polycaprolactonen.

If the letter envelopes have viewing windows, it is advantageous if biodegradable plastics are used for this purpose. Examples of suitable biodegradable plastics are

Poly (lactic acid) and blends with starch or aliphatic polyesters or poly (hydroxyalkanoates),
Starch polymers and blends with poly (caprolactone) or poly (hydroxybutyrate), poly (hydroxyvalerate), cellulose acetate or polyvinyl alcohol,
Polyvinyl alcohols and blends with poly (alkyleneoxy) or poly (tetramethylene succinate) or poly (butylene succinate),
Cellulosederivate and blends such as cellulose acetate, cellulose acetate propionate and cellulose acetate butyrate and
Poly (hydroxyalkanoate) and blends such as poly (hydroxybutyrate-hydroxyvalerate) with cellulose butyrate or polycaprolactones.

Bevorzugt sind es Beutel wie Tüten, Druckverschlussbeutel, Gefrierbeutel, Müllbeutel Allzweckbeutel, Stoffbeutel, Einkaufsbeutel, Einkaufsnetze, luftdurchlässige Beutel für die Lagerung von Lebensmitteln sowie Staubsaugerbeuteln.Preferably, there are bags such as bags, ziplock bags, freezer bags, garbage bags, all-purpose bags, fabric bags, shopping bags, shopping nets, air-permeable bags for the storage of food and vacuum cleaner bags.

Bevorzugt sind außerdem Ventilsäcke, Kreuzbodensäcke, Klotzbodensäcke, Pinchsäcke, Flachsäcke oder FaltensäckeAlso preferred are valve sacks, crossfloor sacks, block bottom sacks, pinch sacks, flax sacks or fold sacks

Besonders bevorzugt geklebte, geleimte, heiß geklebte, geheftete, genähte, gelaserte, verschweißte, gebördelte, gepresste, vernagelte und verfilzte, gefaltete, heiß gepresste und wasserdampfverbundene Beutel und Säcke.Particularly preferred are glued, glued, hot-glued, stapled, sewn, lasered, welded, crimped, pressed, nailed and felted, folded, hot-pressed and steam-bonded bags and sacks.

Beispiele geeigneter Gebrauchsartikel sind Teebeutel, Teefilter, Kaffeefilter, Kaffeepads Windeln, Toilettenpapier, Servietten, Papiere für Handtuchspender, Wischpapier, Packpapier, Einlegeböden für Gegenstände, Teile für die sichere Fixierung von Gegenständen in Behältern, Schuheinlagen, Schuhkartons und Hockerverpackungen wie z. B. Eierkartons. Examples of suitable consumer goods are tea bags, tea filters, coffee filters, coffee pads diapers, toilet paper, napkins, towel dispensers, wiping paper, wrapping paper, shelves for items, items for secure fixation of items in containers, shoe inserts, shoe boxes and stool packages such. Eg egg cartons.

Der Kohlenstoff, insbesondere der pyrogene Kohlenstoff, könnte in unterschiedlicher Art und Weise in und/oder an den erfindungsgemäßen Materialien bzw. den erfindungsgemäßen Dekorationsmaterialien, Behältern und Gebrauchsartikel so angebracht, dass der Kohlenstoff sicher verwahrt werden kann aber in einfacher Weise für die Kompostierung zur Verfügung gestellt werden kann.The carbon, in particular the pyrogenic carbon, could be mounted in different ways in and / or on the inventive materials or decorative materials, containers and articles of daily use such that the carbon can be safely stored but readily available for composting can be made.

Beispielsweise kann der Kohlenstoff in das erfindungsgemäße Material, insbesondere das erfindungsgemäße Papier, durch Beimischung in der Produktion, beispielsweise durch Beimischung in die Papiermaische, oder als lose Füllung in Hohlräumen oder als Klebestreifen, insbesondere Klebestreifen auf der Basis von Polysacchariden, insbesondere Stärke oder Zeine, während oder nach der Produktion eingearbeitet werden.For example, the carbon in the material according to the invention, in particular the paper according to the invention, by admixing in production, for example by incorporation into the paper mash, or as a loose filling in cavities or as adhesive strips, in particular adhesive strips based on polysaccharides, in particular starch or zeins, be incorporated during or after production.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Kohlenstoff bei einem mehrlagigen Papier in und/oder auf der innersten Lage angereichert sein, indes nicht in den Decklagen, so dass weniger Kohlenabrieb stattfindet.In a further embodiment, the carbon may be enriched in a multi-ply paper in and / or on the innermost layer, but not in the cover layers, so that less carbon abrasion takes place.

Des Weiteren kann der Kohlenstoff gepunktet und/oder anderweitig strukturiert aufgebracht werden.Furthermore, the carbon can be spotted and / or applied in a structured manner.

Der pyrogene Kohlenstoff wird in das kompostierbare Material eingebracht. Dieser kann als separate Füllmenge oder als integrierte Füllmenge bei Beuteln oder Säcken

(i) in der Wandung zwischen zwei Papierlagen oder in der Wellpappe,
(ii) auf der inneren Wandung mit direktem Kontakt zum kompostierbaren Material oder
(iii) in einer Tasche, die aufgerissen werden kann, wobei der pyrogene Kohlenstoff als Schüttgut über das kompostierbare oder kompostierte Material fällt und dieses komplett abdeckt,

vorliegen.The pyrogenic carbon is introduced into the compostable material. This can be used as a separate filling quantity or as an integrated filling quantity for bags or sacks

(i) in the wall between two paper layers or in the corrugated board,
(ii) on the inner wall in direct contact with the compostable material or
(iii) in a pocket that can be ruptured, whereby the fumed carbon as bulk material falls over and completely covers the compostable or composted material,

available.

Die Ausführungsform (iii) ist erfindungsgemäß bevorzugt, weil sie der Erzeugung von Terra Preta, die besonders nährstoffreich sind und Wasser halten können, entspricht.The embodiment (iii) is preferred according to the invention because it corresponds to the production of Terra Preta, which are particularly nutrient-rich and can hold water.

Zu diesem Zweck kann der pyrogene Kohlenstoff

(iiia) in einer Tasche oberhalb der zersetzbaren Biomasse, die am Ende oder zu Anfang oder zwischenzeitlich geöffnet wird,
(iiib) in mehreren Taschen, die nacheinander oder gleichzeitig geöffnet werden, und/oder
(iiic) in einer durchlaufenen Tasche, die den pyrogenen Kohlenstoff überall verteilt, vorzugsweise in der Form einer Spirale und/oder eines Bandes,

vorliegen.For this purpose, the pyrogenic carbon

(iiia) in a bag above the decomposable biomass which is opened at the end or at the beginning or in between,
(iiib) in multiple pockets that are opened one after the other or simultaneously, and / or
(iiic) in a continuous bag which distributes the pyrogenic carbon everywhere, preferably in the form of a spiral and / or a band,

available.

Bei der Ausführungsform (iiic) kann die Taschen geöffnet werden, indem ein Verschlussfaden gezogen wird. Oder aber die Taschen werden durch mechanische äußere Einwirkung wie Brechen, Herausdrücken, Durchstoßen und/oder Perforieren geöffnet.In the embodiment (iiic), the pockets can be opened by pulling a closure thread. Or the pockets are opened by mechanical external action such as breaking, pushing out, piercing and / or perforating.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird bei einem Kraftpapiersack der pyrogene Kohlenstoff in eine Papiertasche eingefüllt und in zwei Portionen aufgetragen und zwar einmal mittig und ein weiteres Mal später am Ende der Abdeckung. Der besondere Vorteil liegt in der vollständigen Abdeckung der Biomasse. Es können aber auch unterschiedliche Kammern mit einem Faden aufgerissen werden, wonach der pyrogene Kohlenstoff in einzelnen Portionen herausrieselt.In a particularly preferred embodiment, the fumed carbon is filled into a paper bag and applied in two portions, namely once in the middle and again later at the end of the cover in a kraft paper bag. The particular advantage lies in the complete coverage of the biomass. But it can also be torn open different chambers with a thread, after which the pyrogenic carbon trickles out in individual portions.

Im Grunde entspricht dies der Herstellung von einer mit Schwarzerde vergleichbaren Bodenform wie Terra Preta allgemein.Basically, this corresponds to the production of a black soil comparable bottom mold as Terra Preta in general.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Kohlenstoff in Leim, biologisch abbaubaren Kunststoffen wie Polylactonen und Klebstoffen wie Polysacchariden, insbesondere Stärke und/oder Zeine, einzubetten und so in die erfindungsgemäßen Materialien einzubringen.However, it is also possible to embed the carbon in glue, biodegradable plastics such as polylactones and adhesives such as polysaccharides, in particular starch and / or zeolines, and thus incorporate them into the materials according to the invention.

Die erfindungsgemäßen Materialien sind hervorragend für die Herstellung von Kompost geeignet. Dazu werden die erfindungsgemäßen Materialien zusammen mit dem Kohlenstoff und den zersetzbaren Biomassen in Kontakt gebracht, wonach die erfindungsgemäßen Materialien, der Kohlenstoff und die zersetzbaren Biomassen zusammen kompostiert werden.The materials according to the invention are outstandingly suitable for the production of compost. For this purpose, the materials according to the invention are brought into contact together with the carbon and the decomposable biomass, after which the materials according to the invention, the carbon and the decomposable biomasses are composted together.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der kompostierbaren Biomasse noch Holz, insbesondere in der Form von Holzschnitzeln zugesetzt. In den Holzschnitzeln sind die beim Wachstum der Pflanzen, insbesondere der Bäume, eingelagerten Bio-Elemente enthalten. Diese werden vom entstehenden Kompost gebunden, so dass sie in verwertbarer Form vorliegen und nicht ausgewaschen werden und in die Lithossphäre gelangen.In a further advantageous embodiment, the compostable biomass is added to wood, in particular in the form of wood chips. The wood chips contain the organic elements stored in the growth of the plants, especially the trees. These are bound by the resulting compost, so that they are available in usable form and not washed out and get into the lithosphere.

Gleiches gilt natürlich für die erfindungsgemäßen Materialien, wenn sie Holzprodukte wie z. B. Papier sind. The same applies, of course, for the materials according to the invention, if they wood products such. B. are paper.

Zusätzlich zu dem erfindungswesentlichen pyrogenen Kohlenstoff kann der zersetzbaren Biomasse noch kompostierbare und nicht kompostierbare, übliche und bekannte Zusatzstoffe wie Mineralien und/oder Huminsäuren zugegeben werden. Vorzugsweise werden Superabsorber und/oder Nanoclay verwendet.In addition to the pyrogenic carbon essential to the invention, the decomposable biomass can still be added to compostable and non-compostable, customary and known additives such as minerals and / or humic acids. Preferably, superabsorbers and / or nanoclay are used.

Es ist ein großer Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens, dass der resultierende Kompost zu Schwarzerden weiterverarbeitet werden kann, wobei als Schwarzerde Terra Preta bevorzugt ist.It is a great advantage of this process according to the invention that the resulting compost can be further processed to black earth, Terra Preta being preferred as the black soil.

Beispielexample

Es wurde ein mit Stärke und Zeine verklebter Müllbeutel aus Kraftpapier mit einem Fassungsvermögen von 10 l etwa 10 cm unterhalb seiner Öffnung mit einer mit einem herausziehbaren Verschlussfaden verschlossenen Tasche ausgerüstet. Die verschlossene Tasche enthielt 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge von Kohlenstoff, kompostierbarer Biomasse und Müllbeutel, Kohlenstoffnanopartikel einer mittleren Teilchengröße d₅₀ und Kohlenstoffmikropartikel einer mittleren Teilchengröße d₅₀ im Gewichtsverhältnis von 1:1. Der Müllbeutel wurde 10 cm unterhalb seiner oberen Öffnung mit kompostierbarer Biomasse gefüllt. Anschließend wurde der Verschlussfaden herausgezogen, wonach der Kohlenstoff aus der Tasche auf die Biomasse rieselte. Der gefüllte Müllbeutel wurde mit einer Baumwollschnur geschlossen und in einen für die Hochtemperaturverrottung geeigneten Kompostierungsbehälter platziert. Der Fortschritt der Kompostierung wurde im Abstand von 2 Tagen visuell begutachtet. Die Kompostierung war nach zehn Wochen vollständig abgelaufen.It was equipped with a strength of ten pounds of kraft paper with a capacity of 10 liters about 10 cm below its opening with a closed with a pull-out closure thread pocket. The sealed bag contained 1.0% by weight, based on the total amount of carbon, compostable biomass and garbage bags, carbon nanoparticles of average particle size d ₅₀ and carbon microparticles of average particle size d ₅₀ in the weight ratio of 1: 1. The garbage bag was filled 10 cm below its upper opening with compostable biomass. Subsequently, the closure thread was pulled out, after which the carbon trickled out of the pocket onto the biomass. The filled garbage bag was closed with a cotton cord and placed in a suitable for the Hochtemperaturverrottung composting container. The progress of the composting was visually inspected every two days. Composting was complete after ten weeks.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

AST Standard 6400 [0024]

Claims

Biodegradable and / or compostable at least temporarily fluid-tight or fluid-permeable papers and paper-like materials, comprising and / or containing geometrically regular or irregular, free or aggregated or agglomerated carbon nanoparticles, carbon microparticles and / or carbon macroparticles.

Papers and paper-like materials according to claim 1, characterized in that the carbon nanoparticles have an average particle size d ₅₀ of 1 nm to <1000 nm, the carbon microparticles have an average particle size d ₅₀ of> 1000 nm to <1000 μm and the carbon macroparticles have an average particle size d ₅₀ of ≥ 1000 μm.

Papers and paper-like materials according to claim 1 or 2, characterized in that the carbon is selected from the group consisting of biochar, biochar, charcoal, sieve residues of charcoal, wood ash, activated carbon, hard coal, animal charcoal, animal waste coal, pyrogenic carbon of different pyrolysis degree, functionalized coal, pretreated coals, washed coals and extracted coals are selected.

Papers and paper-like materials according to claim 3, characterized in that the carbon and the biochar comprise the carbon structures formed by strong heating of organic and / or lignin-containing material.

Papers and paper-like materials according to any one of claims 1 to 3, characterized in that they contain pyrogenic carbon as an integral part of their structure.

Papers and paper-like materials according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the carbon is functionalized, surface-modified, crushed, crushed and dried, crushed, dried and moistened, and crushed and partially dried.

Papers and paper-like materials according to claim 6, characterized in that the materials for functionalization and surface modification are polysaccharides.

Paper and paper-like materials according to claim 7, characterized in that the polysaccharides are starch and / or zeins.

Papers and paper-like materials according to any one of claims 1 to 8, characterized in that they contain undulating structures and / or auxetic structures as an integral part of their structure.

Papers and paper-like materials according to claim 9, characterized in that they contain the wave-shaped and / or auxetic structures sandwiched in each case between two planar surfaces of the papers and / or paper-like materials.

Papers and paper-like materials according to claim 9 or 10, characterized in that the carbon is incorporated in the cavities of the undulating and / or auxetic structures.

Papers and paper-like materials according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the papers are Kraft papers and the paper-like materials are selected from the group consisting of cardboard, paperboard, corrugated cardboard, pulp, natural pulp fibers, tapioca, wood, woven and / or not woven textiles and agricultural recycled cereal material.

Use of the papers and the paper-like materials according to any one of claims 1 to 12 for the production of decorative materials, containers and articles of daily use.

Use according to claim 13, characterized in that - the decorative materials are labels, wallpapers and three-dimensional decorative figures, - the containers are bags, sacks, buckets, boxes, boxes, envelopes and cardboard and - the use articles are teabags, tea filters, coffee filters, coffee pads diapers , Toilet paper, paper towel dispensers, wiping paper, wrapping paper, object shelves, parts for secure fixing of objects in containers, shoe inserts, shoe boxes and bump packages.

Use according to claim 13 or 14, characterized in that - the bags glued, glued, hot-glued, sewn, lasered, welded, crimped, pressed, hot-pressed, nailed and felted, folded and / or steam-connected bags, ziplock bags, freezer bags, trash bags , All-purpose bags, cloth bags, shopping bags, shopping nets, air-permeable bags for food storage and vacuum bags are: - the bags glued, glued, hot-glued, sewn, lasered, welded, crimped, pressed, hot-pressed, nailed and felted, folded and / or steam-connected valve sacks, cross-bottom sacks, block bottom sacks, pinch sacks, flax sacks or pleated bags,

Aerobic or anaerobic process for the production of compost, characterized in that (1) contacting the materials of the invention according to any one of claims 1 to 8 with decomposable biomass and (2) composting the materials according to the invention, the decomposable biomass and the carbon together.

An aerobic or anaerobic process for producing compost according to claim 16, characterized in that (3) compostable and non-compostable additives are added.

Aerobic or anaerobic process according to claim 16 or 17, characterized in that wood is added as a compostable additive and nanoclay and / or superabsorber as non-compostable additive.

An aerobic or anaerobic process according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the compost is further processed to black earth.

An aerobic or anaerobic process according to claim 19, characterized in that the black earth is Terra Preta.