生物碳配合物的制作方法

专利名称：生物碳配合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含生物碳配合物的组合物。
背景技术：
生物碳是在低和/或排除氧气条件下通过加热诸如木材的有机物制备的材料。其主要由碳组成，并通常具有通道、空洞和气孔。这些在某些情况下源自制备生物碳的木材的相应结构。由于生物碳主要是碳，因此其降解非常慢(通常经过数百年或甚至数千年)。因此，有人提议将其作为用于隔离碳的媒介物以对抗由环境中二氧化碳的累积导致的全球变暖。已经发现，将生物碳应用于土壤能提高土壤的营养保留能力和其它性质，由此提高农作物产率。将生物碳应用于土壤表现出对碳-氮平衡具有很少的影响。相反，其保留住水和营养物从而将它们提供给土壤生物群和生长的植物。通常，实现显著改善的应用速率非常大，并需要专门化的设备以实现产率的显著提高。因此，对于个体或团体而言有很少的诱因来使用生物碳，因为碳信用的价值不足以补偿有关的损失。因此，亟需生物碳基组合物，其能提高适于使用现有的农业设备使用的农作物生长的数量。这类组合物提供超过使用生物碳的碳信用的额外经济效益。亚马逊当地居民有效使用结合加热的有机物、灰和陶瓷物质的生物碳形式来长期生产称为黑土(Terra ft~eta)(“黑土”)的肥沃土壤。还使用其若干变体。然而，黑土是使用高度变化的原材料制成的并需要持续加入这些材料许多年来制备。对农业非常有利的是制备与黑土相似的施肥和/或生长促进材料，优选具有提高的施肥和/或生长促进能力，以及提供用于制备它的快速和便宜方法。发明目的本发明的目的是基本上克服或至少改善一个或多个上述缺点。发明概述广义而言，本发明提供了含生物碳的组合物，其包含生物碳、粘土、矿物(例如非粘土矿物)、有机物和至少一种植物生长促进剂(例如auxofuran或丁烯羟酸内酯)。本发明的含生物碳组合物可为含生物碳的配合物。有机物可为蛋白质的或可从蛋白质物质获得。其可包含多糖或可从多糖和/或寡糖和/或单糖获得。所述至少一种植物生长促进剂可选自含氮聚合物、生物聚合物和小分子氧和/或氮功能性生长促进剂。矿物可选自白云石，磷酸石，作为其硫酸盐、氯化物，氧化物，氢氧化物或碳酸盐形式的钙、钾和镁、含钛矿物 (例如金红石和钛铁矿)、砂、二氧化硅、硅酸盐和稀土金属及其硫酸盐、氧化物、氢氧化物或碳酸盐。在本发明的第一方面，提供了含生物碳的组合物(或配合物)，其包含 在其中和/或在其上具有有机物的生物碳； 插入所述有机物的粘土 ； 至少一种非粘土矿物；以及 至少一种植物生长促进剂。
在第一方面的变型中，提供了含生物碳的组合物(或配合物)，其包含在其中和/或在其上具有有机物的生物碳； 与所述有机物结合的粘土 ； 至少一种非粘土矿物；以及 任选至少一种植物生长促进剂。所述粘土可通过至少部分插入的粘土(如在上述第一方面中描述的)与有机物结合和/或可将所述粘土至少部分片状剥落。有机物可沉淀在粘土片上。其可与粘土片静电结合或静电束缚于粘土片上。有机物可为混合肥料、粪肥、污泥、纸厂废料、生物固体和绿色废物或其任意组合。在本发明第一方面的另一变型中，提供了含生物碳的组合物，其包含 在其中和/或在其上具有有机物的生物碳； 插入所述有机物的粘土 ；以及 至少一种非粘土矿物。可单独地或以任何合适的组合与第一方面(包括上述变型中的任一个)组合使用下列选择。至少一种植物生长促进剂可选自含氮聚合物、生物聚合物和小分子氧和/或氮功能性生长促进剂。含氮聚合物可为脲甲醛聚合物。因此，所述组合物可包含含氮聚合物。其可包含丁烯羟酸内酯或auxofuran。其可包含水杨酸。其可包含甲壳质和/或壳聚糖。其可包含茉莉酮酸。至少一种植物生长促进剂可为组合物质量的约1至约20%。其组合形式可为组合物固体质量的约至10%、至5%、5%至20%、10%至20%或5%至10%，例如约 1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%或 20%。所述至少一种非粘土矿物可选自白云石，磷酸石，作为其硫酸盐、氯化物，氧化物， 氢氧化物或碳酸盐形式的钙、钾和镁、含钛矿物(例如金红石和钛铁矿)、砂、二氧化硅、硅酸盐和稀土金属及其硫酸盐、氧化物、氢氧化物或碳酸盐。生物碳或粘土或二者可至少部分插入至少一种非粘土矿物。其可以某些其它方式与其结合。其可与至少部分片状剥落的粘土片结合。其可通过静电结合或以某些其它方式进行结合。在存在多于一种矿物的情况下， 生物碳或粘土或二者可插入至少一种所述非粘土矿物。可从木材和/或诸如绿色废物或花园枝叶的绿色物质至少部分获得生物碳。其可从至少部分纤维质的物质获得。可将其表面氧化。可将其电镀。可使用一种或多种金属硫酸盐、氯化物或氢氧化物将其表面涂覆。有机物可为蛋白质或可从蛋白质物质获得。有机物可包含多糖或可从多糖和/或寡糖和/或单糖获得。其可包含废弃物质。其可包含动物衍生废物和/或昆虫衍生废物和 /或细菌衍生废物和/或真菌衍生废物和/或植物衍生废物。在某些情况下，有机物对植物有毒。这种有毒物质包括例如一些混合肥料。这种情况可能例如针对某些混合肥料物质。 这可通过使用酸处理所述有机物来克服。酸可为有机酸或其可为矿物酸。其可为含磷的酸。 其可为例如硫酸或硝酸或磷酸或亚磷酸。优选地，其不是诸如盐酸的卤代酸。其可为不含卤素的酸。可在约5重量％至约20重量％，例如约10重量％的浓度下使用酸。可以接近中和有机物的足够的量加入酸。可以足够的量将其加入以使有机物的PH为约6. 5至约7。 有机物可为酸处理的有机物。其可为PH为约6. 5至约7的有机物。其可为处于接近中性或弱酸PH的有机物。所述组合物可另外包含除粘土之外的另外的矿物。这些可例如包括以其硫酸盐、 氯化物、碳酸盐、氧化物或氢氧化物状态形式存在的稀土、钙、镁、锰、铁磷、钾等和/或含钛矿物(例如金红石和钛铁矿)、砂、二氧化硅、硅酸盐等。粘土可与这些非粘土矿物结合，例如插入或者以其他方式结合。所述组合物可为颗粒的形式。至少一些颗粒可具有其中生物碳由粘土的颗粒层包围的结构。所述组合物可为小粒、小丸、小球等的形式。这些可代表颗粒的聚集体。所述组合物可为浆的形式，通常为颗粒浆。其可为干粉末或干颗粒或粒状物质的形式。在本发明的一个实施方案中，提供了含生物碳的组合物，其包含 在其中和/或在其上具有有机物的生物碳，所述有机物选自蛋白质物质，单糖、 寡糖和多糖以及从这些中的任何一种或多种获得的物质； 插入所述有机物的粘土，所述有机物选自蛋白质物质，单糖、寡糖和多糖以及从这些中的任何一种或多种获得的物质， 至少一种非粘土矿物；以及 含氮聚合物、丁烯羟酸内酯、水杨酸以及甲壳质和/或壳聚糖。在本发明的另一实施方案中，提供了含生物碳的组合物，其包含 在其中和/或在其上具有有机物的生物碳，所述有机物选自蛋白质物质，单糖、 寡糖和多糖以及从这些中的任何一种或多种获得的物质； 插入所述有机物的粘土，所述有机物选自蛋白质物质，单、寡和多糖以及从这些中的任何一种或多种获得的物质， 至少一种非粘土矿物选自白云石，磷酸石，其硫酸盐、氯化物、氧化物、氢氧化物或碳酸盐形式的钙、钾、锰和镁，以及稀土金属及其硫酸盐、氧化物、氢氧化物或碳酸盐；以及 含氮聚合物、丁烯羟酸内酯、水杨酸和甲壳质和/或壳聚糖，所述组合物为颗粒的形式，其至少一些具有其中生物碳由粘土层包围的结构，且所述颗粒聚集成为小粒。在本发明的第二方面中，提供了用于制备含生物碳组合物的方法，所述方法包括(i)将有机物、一种或多种非粘土矿物、生物碳和膨胀粘土混合并在足够的温度下在用于柱撑所述粘土的混合容器中进行混合以形成柱形混合物；(ii)在烘干机中烘烤所述柱形混合物以形成烘干的产物和废气，其中在所述烘烤过程中将加热的气体注入烘干机；以及(iii)将所述烘干的混合物冷却至例如约环境温度(例如约15°C至约30°C )并将冷却的烘干混合物与至少一种植物生长促进剂混合以形成组合物。术语“烘烤”是指热处理。通常，其在约100°C至约290°C或约120°C至约290°C下进行。本发明的优选温度范围为约150°C至约M0°C，或约150°C至约250°C或约160°C至约 240°C。例如，其可在约180°C下进行。术语“柱”是指在粘土的氧化铝和氧化硅层之间夹插入有机物和/或矿物的方法，并通常在适度的高温下进行。可单独地或以任何合适的组合结合第二方面来使用下列选择。
在步骤⑴之前，已将生物碳电镀。所述方法可包括使用所述废气以加热混合容器。通常，废气包含在烘烤过程中产生或释放的烟化学品。在使用废气以加热混合容器中，可从废气中冷凝含烟化学品的水性液体。废气可包含蒸汽，例如水蒸汽。可将冷凝的水性液体与烘干的混合物和至少一种植物生长促进剂混合以形成浆形式的组合物。或者或此外，可制备烟化学品单独的浓缩物并用于制备浆。所述方法可另外包括将所述浆干燥和压缩、增稠和/或团聚(例如球化、粒化等)以形成小粒、小丸、小球形式或一些其它合适形式的组合物。可从制备的生物碳获得加热的气体。其可从一些其它来源获得，例如合适原料的热解、低温燃烧等。步骤(i)的足够的温度可为约50°C至约100°C，通常为约80°C。可在约100°C至约290°C，或约120°C至约290°C，或约150°C至约240°C，或约150°C至约250°C，或约160°C 至约240°C，或约110°C至约230°C下进行步骤(ii)。所述方法可包括在步骤(i)之前化学氧化生物碳的表面。其可包括在步骤(i)之后化学氧化生物碳的表面。其可包括在步骤(i)之前电镀或电涂生物碳的表面。电镀可使金属离开其盐或其它化合物或配合物而沉积在生物碳的表面上。在电解液中金属优选为离子形式以使可以盐的形式加入金属，所述金属以其离子形式溶解，然后通过电场/电流输送至生物碳的表面。或者，生物碳的表面可充当金属或其盐或配合物的冷凝点或结晶点。金属可选自铁、锰、铜、镁、钙和钾且所述盐可为例如这些中任何一种或多种的氧化物或氢氧化物、硫酸盐、氯化物或碳酸盐。在本发明的实施方案中，提供了用于制备含生物碳组合物的方法，所述方法包括(i)混合有机物、生物碳、一种或多种非粘土矿物和膨胀粘土并在约80°C下在混合容器中混合以形成柱形混合物；(ii)在约200°C至约240°C下在烘干机中烘烤所述柱形混合物以形成烘干的产物和废气，其中在所述烘烤过程中将从生物碳的制备获得的加热气体注入所述烘干机；(iii)使用所述废气以加热混合容器，由此冷凝来自所述废气的含烟化学品的水性液体；以及(iv)将烘干的混合物与含氮聚合物、丁烯羟酸内酯、水杨酸、甲壳质和/或壳聚糖以及含烟化学品的水性液体混合以形成组合物。在本发明的另一实施方案中，提供了用于制备含生物碳组合物的方法，所述方法包括(i)混合有机物、生物碳、一种或多种非粘土矿物和膨胀粘土并在约80°C下在混合容器中混合以形成柱形混合物；(ii)在约200°C至约240°C下在烘干机中烘烤所述柱形混合物以形成烘干的产物和废气，其中在所述烘烤过程中将从生物碳的制备获得的加热气体注入所述烘干机；(iii)使用所述废气以加热混合容器，由此冷凝来自所述废气的含烟化学品的水性液体；(iv)将烘干的混合物与含氮聚合物、丁烯羟酸内酯、水杨酸、甲壳质和/或壳聚糖以及含烟化学品的水性液体混合以形成浆形式的组合物；以及
(ν)将所述浆干燥并制丸以形成小粒形式的组合物。本发明还提供了通过第二方面的方法可获得或通过第二方面的方法获得的生物碳组合物。所述组合物可包含生物碳、粘土、矿物(例如非粘土矿物)、有机物和至少一种植物生长促进剂。其可包含在其中和/或在其上具有有机物的生物碳、插入有机物的粘土、至少一种非粘土矿物和至少一种植物生长促进剂。在本发明的第三方面中，提供了用于在土壤中种植包含种子的农作物的方法，其包括将所述种子插入至土壤中并将本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和/或所述种子上和/或邻近所述种子。所述放置可在种子上。其可邻近所述种子。其可在所述种子上并邻近所述种子。 其可为邻近但不接触所述种子。其可为围绕所述种子。可与插入同时进行所述放置或其可在插入之前进行或其可在插入之后进行。可使用现有机械化种植设备进行所述方法。可以浆的形式将所述组合物放置在所述土壤中。可以小粒的形式将其放置在土壤中。在本发明第三方面的变型中，提供了用于在土壤中种植包括不成熟植物的农作物的方法，其包括将所述不成熟植物插入在土壤中并将本发明第一方面的组合物放置在所述土壤中和/或所述不成熟植物上和/或邻近所述不成熟植物。在本发明第三方面的其它变型中，提供了用于在土壤中种植包含籽苗的农作物的方法，其包括将所述籽苗插入至所述土壤中并本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和/或所述籽苗上和/或邻近所述籽苗。在本发明第三方面的另一变型中，提供了用于在土壤中种植包含种子、籽苗和/ 或不成熟植物的农作物的方法，其包括将所述种子、籽苗和/或所述不成熟植物插入至土壤中并将本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和/或所述种子、籽苗和/或所述不成熟植物上和/或邻近所述种子、籽苗和/或所述不成熟植物。在本发明第三方面的变型中，提供了用于在土壤中种植包含植物的农作物的方法，其包括将所述植物插入至土壤中并将本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和 /或所述植物上和/或邻近所述植物。在本发明第三方面的变型中，提供了用于在土壤中种植包含成熟植物的农作物的方法，其包括将所述成熟植物插入至所述土壤中并将本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和/或所述成熟植物上和/或邻近所述成熟植物。在本发明的另一方面中，提供了用于在土壤中对农作物施肥的方法，其包括将本发明第一方面的组合物放置进入所述土壤中和/或所述农作物上和/或邻近所述农作物。 农作物可包括植物。农作物可包括种子、籽苗、不成熟植物或成熟植物或其任意组合。本发明第一方面的组合物进入所述土壤中和/或所述植物上和/或邻近所述植物的应用比率可为有效以至少部分对植物施肥的量。本发明第一方面的组合物进入所述土壤中，和/或所述种子和/或籽苗和/或不成熟植物和/或成熟植物上，和/或邻近所述种子和/或籽苗和/或不成熟植物和/或成熟植物的应用比率可为有效以至少部分对种子、籽苗、不成熟植物和/或成熟植物施肥的量。本发明第一方面的组合物可至少部分代替诸如磷酸盐的传统化学肥料。应用比率依赖包括土壤质量和农作物性质在内的各种因素。例如， 为对最终农作物产率的提高发挥作用，贫瘠土壤可需要比优质土壤所需的那些更低的应用比率的本发明第一方面的组合物。在几个季节期间的数次应用之后，本发明第一方面的组合物可在土壤中累积并可逐渐累积土壤的碳含量。第三方面以及上述任何变型还可包括在放置组合物的步骤之前，在放置所述组合物的位置或邻近放置所述组合物的位置向所述土壤应用氮基肥料(例如胺基肥料)的步骤。所述方法还另外包括在应用所述肥料和应用所述组合物之间等待一段时间。一段时间可为约1周至约3个月或约1至约2个月。在第三方面的另一变型中，提供了用于在土壤中种植农作物的方法，其包括将本发明第一方面的组合物应用于所述土壤并在邻近应用所述组合物的土壤的土壤中种植所述农作物的植物。在第三方面另一变型中，提供了用于在土壤中种植农作物的方法，其包括将本发明第一方面的组合物应用于所述土壤并在邻近应用所述组合物的土壤的土壤中种植所述农作物的种子、籽苗、不成熟植物和/或成熟植物。所述方法可另外包括在所述应用和所述种植之间等待一段时间。一段时间可为约1周至约3个月或约1至约2个月。在第三方面的另一变型中，提供了用于在土壤中种植包含至少一种植物的农作物的方法，其包括在放置在盆中的土壤中种植一种或多种所述植物，使用本发明第一方面的组合物建造所述盆，或者所述盆包含本发明第一方面的组合物。在第三方面的其它变型中，提供了用于在土壤中种植农作物的方法，其包括在放置在盆中的土壤中种植所述农作物的一种或多种种子、籽苗、不成熟植物和/或成熟植物， 使用本发明第一方面的组合物建造所述盆，或者所述盆包含本发明第一方面的组合物。通过加压和/或轻微加热和/或干燥可将任选为浆形式的组合物制成盆。产生的盆能够向生长的植物释放营养物以促进植物生长的改善。在本发明中，盆可在土地上或至少部分插入土地或大部分土壤中。在所述方法的操作中，生长的植物的根可穿透盆到达盆外部的土壤。在本发明的第四方面中，提供了用于制备生物碳组合物的装置，所述装置包括 用于在适度的高温下混合起始材料的混合器，·用于烘烤在所述混合器中制备的柱形混合物的烘干机， 用于混合来自所述烘干机的烘干产物与添加剂的后置混合器，以及 用于将混合物从所述混合器转移至所述烘干机的转移设备，其中所述烘干机包含至少一个用于传送热气进入所述烘干机的热气入口以加热使用中的烘干机的物质。可单独地或以任何合适的组合结合第四方面来使用下列选择。所述装置可包含制备用于所述混合器的生物碳的生物碳燃炉。所述燃炉可包含与所述烘干机的至少一个热气入口连接的废气出口以在使用中将热气从所述燃炉输送至烘干机。所述混合器可包含用于加热所述混合容器的物质的至少部分围绕混合容器的加热套。烘干机可包含与所述加热套气体互通的烘干机气体出口。在使用中，来自所述烘干机的加热气体可离开所述烘干机气体出口并传送至加热套中。加热套可包含与所述后置混合器连接的排水管道，由此在使用中，将源自所述烘干机的加热气体的冷凝物输送至所述后置混合器并与在其中的烘干产物混合。所述装置可另外包含用于将生物碳组合物压缩、增稠、聚集、粒化或球化的设备， 例如与后置混合器的出口连接的制粒机(pelletiser)或造粒机(granulator)用于从烘干产物和添加剂的混合物制备生物碳组合物颗粒。制粒机制粒机可包含在颗粒形成之前或颗粒形成过程中用于干燥混合物的干燥器。所述装置可包含用于从生物碳组合物形成形状的模具。所述装置可另外包含用于烧制成形的组合物的低温烧窑以形成所述组合物的固体形状。低温烧窑能够在约250°C至约350°C或约290°C至300°C的温度下烧制所述组合物。附图简述现在仅通过实例并参考附图描述本发明的优选实施方案，其中

图1为例示用于制备本发明所述组合物的方法的图表；图2为用于制备所述组合物的流程图；图3示出用于制备所述组合物的简化流程图；图4为显示比较对不同的肥料组合反应的Bruce Rock小麦作物的平均总产率(t/ ha)的图表；图5示出由粘土矿物层包围的生物碳；图6示出围绕气孔中的一个的具有高浓度的Al、Si、P、K、Ca和！^的烘干的木材
颗粒；图7示出在表面上具有一系列矿物的烘干的鸡粪；图8示出用酸氧化并用粘土和矿物涂覆以提供高表面积和高阳离子交换的生物碳；图9示出BMC (生物碳矿物配合物)微观结构的TEM (透射电镜)的显微图；图9a示出一部分BMC的TEM显微图；图9b至9i示出在图9a的显微图上分别标记为1至8的8个点的EDX(能量色散 X射线光谱)轨迹以提供不同矿物的定量分析，比表面部分上的碳和氧含量处于微米级；图10是显示BMC内部结构的一系列基本图；图11示出来自微探针的元素的内部分布；图12示出木材生物碳元素的内部分布；图13示出用于制备本发明的含生物碳的组合物的试验程序；图14是3吨/小时工厂布置的示意图；图15示出表面元素和BMC化合物的XPS(X射线光电子光谱)的表面特征结果；图16示出第二 BMC的XPS的表面特征结果；图17是BMC 5的FTIR (傅里叶变换红外光谱)光谱；图 18 是 BMC 6 的 FTIR 光谱；图19是五种BMC的溶解度的图表；图20是作为时间函数的围绕BMC颗粒的土壤pH的图表；图21示出在水中的生物碳的液相色谱分析；图22是与木炭相比的BMC的一系列NMR (核磁共振)光谱；图23示出TG-MS (热重分析法-质谱)结果；图24示出TG-MS结果；图25示出TG-MS结果；图26示出TG-MS结果；
图27是在高粱和向日葵上使用BMC的试验的照片；图观是显示对于应用于高粱的不同肥料比率的每仓谷物产量的图表；图四是显示对于不同肥料处理在播种时的谷物产量和总应用的磷之间的关系的图表；图30示出在小麦上使用BMC的试验的结果；图31示出小麦盆试验的结果；图32示出作为应用生物碳比率函数的小麦作物的高度；图33示出与植物根连接的聚集颗粒；图34是显示磷使用提高的结果；图35是显示真菌生长提高的结果；图36示出生物碳矿物配合物工厂；以及图37示出使用生物碳矿物配合物的农作物数据。优选实施方案的详细描述本发明的含生物碳的组合物提供了许多环境效益1)生物碳隔绝了否则会释放进入环境中的二氧化碳。因此，本发明生物碳的使用可对抗全球变暖。2)所述组合物通常使用废弃物，例如代表污染物的废弃排泄物质。3)所述组合物促进植物生长。在某些情况下，这还可增加隔绝碳进入那些植物 (依赖生长植物的命运)。4)通过促进植物生长，其减少了对已知是污染物的人造肥料的需求。此外，用于制备组合物的方法在可能的情况下可适于利用废热和废品以减少所述方法的环境足迹。废热可用于使土壤消毒、用于加热土壤以延长植物在土壤中的生长期、用于消灭病原体、用于水产业等。通过提供经济实用产品，所述方法促进所述产物的使用，因此促进二氧化碳的隔绝。所述方法可为净碳负的。本发明组合物的使用可减少杀虫剂和/ 或除草剂的使用，同时保持或增加农作物产率和/或质量。这可能本身是环境有益的，并还可有助于减少使用所述组合物的农业过程的碳足迹。在用于制备本发明组合物的方法中，将有机物、生物碳、非粘土矿物和膨胀粘土混合并在合适的温下在混合容器中进行混合用于粘土的柱撑。柱撑是其中将粘土插入有机物的方法。用于所述方法的膨胀粘土包含至少部分在粘土的天然状态彼此平行对齐的多个片。在膨胀和柱撑过程中，物质插入在所述片之间以形成柱撑粘土。可通过使用加热和水的存在而促进该过程。因此，混合物通常开始为上述组分的水性浆的形式。在混合和柱撑的过程中，通常将空气或一些其它合适的气体注入混合容器中。这通过蒸发去除不需要的水，并还有助于混合。通常，在约50°C至约100°C，任选50°C至70°C、7(TC至100°C或70°C 至90°C的温度下混合，例如约50°c、60°c、7(rc、8(rc、9(rc或100°C。所需的时间可为约1 至约8小时、或约2至约8小时、或约1至5小时、2至5小时、5至8小时或3至6小时，例如约2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时或8小时。典型条件为在约80°C下约5 小时。用于制备柱形混合物的组分包括牛物碳-这主要是碳，并可另外包含氢、氧和各种矿物，并从可为废弃生物质的生物质获得。用于制备生物碳的合适的生物质包括农业残留物(例如农作物残留物、玉米秸秆、大米或花生壳等)、动物粪肥、工业废弃物(例如纸厂污泥、来自糖厂的残留物和工业过程的其他有机衍生的副产物)、木材制品(木材、木材纸浆、木屑、树皮绉)。因此，在低或零氧条件下的生物质的加热能制备生物碳以及生物能量。通常，在约290°C至约800°C、或约 300 "C 至 800 "C、400 V 至 800 V、600 V 至 800 V、290 V 至 600 V、290 V 至 400 V、300 V 至 600"C、300"C至 450"C、450"C至 600°C或:350°C至 550"C 的温度下加热，例如约 290"C、300"C、 350"C、400"C、450"C、500"C、550"C、600"C、650"C、700"C、750°C或 800"C。因此，当需要起始能量输入以将生物质升高至合适的温度用于形成生物碳时，一旦在该温度下，有机物转化为生物碳就可提供过剩能量，可将其用于其它地方。产生的生物能量可为例如加热气体或易燃气体的形式。这可包含二氧化碳、一氧化碳、含氮物种或这些的组合。其可在约300°C 至约 800°C、或约 350°C至 800°C、40(TC至 800°C、60(TC至 800°C、29(TC至 600°C、29(TC至 400 "C、300 "C 至 600 "C、300 "C 至 450 "C、450 "C 至 600 °C、或:350°C 至 550°C 的温度下产生，例如约 300"C >3500C >400 V、450 V、500°C、550°C、600°C、650°C、700°C、750°C或 800 V。通常，生物碳为细颗粒，多孔木炭物质。其可具有从制备生物碳的木材的韧皮部和木质部获得的气孔/通道。在土壤中，生物碳提供用于土壤微生物茂盛生长的合适条件。生物碳基本上不被那些微生物降解，因此大多数加入至土壤的生物碳能在土壤中保留数百年至数千年。用于本方法的生物碳可具有约10微米至约1000微米、或约10微米至500微米、10微米至200 微米、10微米至100微米、100微米至500微米、200微米至500微米、50微米至500微米或 50微米至200微米的平均粒径，例如约10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、 70微米、80微米、90微米、100微米、150微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400 微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1000微米的平均粒径。 其可为多分散的。颗粒可具有不规则形状。在某些情况下，需要粉碎(例如压碎或磨碎) 生物碳以达到上述平均粒径。在某些情况下，在将其加入至混合室之前，可将生物碳表面修饰。例如，可使用诸如浓氨的表面处理剂将其氧化或处理。通常，这可使用已知的氧化剂， 例如磷酸、硝酸、有机过酸(例如过氧乙酸)、过氧化氢、有机过氧化氢或这些中任何两种或多种的混合物。可将生物碳电镀。这可例如包括将金属的硫酸盐或氯化物(因为这些通常是水可溶的)应用于生物碳的步骤。合适的金属包括铁、锰和铜。在水中，这些可形成相应的氢氧化物，其可结晶并沉积在生物碳上。例如，氢氧化物形式的针铁矿大部分不溶于水， 然而当源自硫酸铁时，其为可溶于水的，通过电场的帮助针铁矿能沉积在生物碳的表面上。 通过使用生物碳作为带负电的电极，可将金属电沉积在生物碳的表面上。如此形成的涂层可为约Inm至约100微米厚或约Inm至10微米、Inm至1微米、Inm至lOOnm、Inm至10nm、 IOnm至100微米、IOOnm至100微米、1微米至100微米、10微米至100微米、IOnm至20微米、IOOnm至20微米、1微米至20微米、10微米至20微米、IOnm至1微米、IOnm至lOOnm、 IOOnm至10微米、IOOnm至1微米、1微米至10微米、10微米至100微米或50nm至500nm，例如约 lnm、2nm、3nm、4nm、5nm、10nm、120nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、lOOnm、 200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm 或 900nm 或约 1 微米、2 微米、3 微米、4 微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、15微米、20微米、25微米、30微米、35微米、40微米、45微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米。表面修饰可发挥将反应基团任选为亲水性基团引入生物碳表面上的作用。其可发挥使表面具有更多反应性或更多亲水性，或更多吸附或多于这些中的一种的作用。其可例如在生物碳的表面上引入过氧化氢基团。粘土优选为或优选包含膨胀粘土。这使允许有机物渗透在粘土片之间，即插入或柱撑粘土。将该过程称为“柱撑”。粘土可为非膨胀和膨胀粘土的组合。合适的膨胀粘土材料可为例如蒙脱石。通常，由于其成本而不使用蒙脱石本身，然而，包含蒙脱石的粘土或其它膨胀粘土通常为合适的。有机物-有机物通常包含蛋白质、寡肽和/或氨基酸。其可为或可包含废物或混合肥料，或可从废物或混合肥料获得。例如鸡粪、猪粪或源自其它动物或源自植物的农业废物可用作有机物。这些废物通常含氮量高，例如为蛋白质和/或其降解产物的形式。混合物中的含有物提供有价值的含氮物质来源和任选的微量矿物。其可另外或者为，或包含诸如锯屑、碎树皮、树叶覆盖物等的这种有机物，或从这种有机物获得。其可为固体和/或液体形式。在一些实例中，在没有合适处理的情况下，有机物可能对与所述组合物一起使用的植物有毒。这可通过有机物的酸处理克服。酸处理可包括向有机物加入酸。合适的酸包括矿物酸和/或磷类酸，例如硫酸、硝酸、磷酸、亚磷酸。在一些情况下，还可使用诸如强有机酸的有机酸。在酸处理之前，有机物的PH可为约9至约11，或约10至11，例如约10. 5。酸处理可使有机物的PH为约6至约7，或约6至6. 5，或6. 5至7，例如约6、6. 1,6. 2,6. 3,6. 4、 6. 5、6. 6、6. 7、6. 8、6. 9或7。在一些实例中，自然状态下，有机物的pH为约6至约7，或约6 至 6. 5，或 6. 5 至 7，例如约 6,6. 1,6. 2,6. 3,6. 4,6. 5,6. 6,6. 7,6. 8,6. 9 或 7。非粘土矿物-可将这㈣单独加入，或可为上沭有机物的一部分。例如，它们可为微量矿物，例如铁、锰、钛或稀土金属(例如镧、铯、钍、钕、钐和镱)或钛、钒、钴、铌、钌或钼，通常为盐(例如硫酸盐或氯化物或氧化物或氢氧化物或碳酸盐)和/或其配合物的形式。可使用这些中的任何一种或多种。非粘土矿物可另外包含含硅的物质，例如二氧化硅、砂、硅酸盐或这些中任何两种或多种的混合物。其它合适的物质包括例如来自海贝壳、矿床或其它来源的碳酸钙。可使用砂和/或二氧化硅以提供低坍塌物质。还可使用钙砂(即砂和碳酸钙的混合物)。可使用可溶或部分可溶或难溶形式的二氧化硅以向有需要的农作物提供硅源。在形成柱形混合物的混合步骤中，可将混合容器加热。可将其电加热或通过加热套将其加热。在一些情况下，可向加热套供应热气。这可以来自烘干机的废气的形式获得， 由此使用废气的热量并减少系统的能量输入。在本发明的一些实施方案中，以连续过程进行混合，例如使用单或双螺杆混合器作为混合容器。在其它实施方案中，可以半连续过程进行所述方法。在该情况下，提供两种或多种混合容器。在其它实施方案中，在与烘干相同的容器中进行混合。在一个实例中，在第一混合容器中混合混合物以形成柱形混合物。一旦在第一混合容器中完成柱撑，就将其传送至连续烘干机(参见下文)。当进行该传送时，在第二混合容器中混合混合物以形成柱形混合物。当完成传送第一混合容器的物质时，将第二混合容器中的柱形混合物传送至烘干机。当进行该传送时，在第一混合容器中混合混合物以形成柱形混合物从而重新开始所述过程。以该方式将连续来源的柱形混合物供给烘干机。在柱撑的过程中，使用粘土和矿物涂覆生物碳颗粒。这可至少部分由于生物碳、矿物和粘土之间的静电、共价、离子和/或配位键。生物碳上的粘土和矿物涂层可为数微米至数纳米厚。其可为约IOnm至约10微米，或约IOnm至1微米，IOnm至500nm，IOnm至lOOnm， IOOnm至10微米，1微米至10微米或IOOnm至1微米，例如约10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、 60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、 600nm、700nm、800nm或900nm，或约1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8
微米、9微米或10微米厚。另外可能的是有机物的颗粒还涂覆有粘土和矿物。柱形混合物是高度不均勻的混合物，具有大量不同类型和大小的颗粒。至少一些颗粒包含具有粘土和矿物涂层的生物碳颗粒。可将有机物或其衍生物放置在粘土中，特别是至少部分插入粘土片，并部分放置生物碳中，即或者在其气孔/通道中或在表面上或二者。如在其它地方描述的，其中发生柱撑的混合容器可为有外罩的。其可为间歇式混合器或连续式混合器。其可为带状混合器。其可为浆式混合器。其可为一些其它类型的混合器。其可具有包含与其连接的混合部件的中心轴用于混合其中的混合物。混合部件可例如包含用于混合所述混合物的螺旋带。将柱形混合物传送至烘干机，在那里将其加热至合适的温度。这通常为约100°C至约四01，或约120°C至约^0°C，或约150°C至约250°C，或可为约160°C至约250°C，或可为约 150°C至 200°C，160°C至 200°C，20(TC至 250°C，220°C至 250°C，180°C至 230°C，180°C至 210°C，或 220°C至 240°C，例如约 150°C、160°C、180°C、190°C、200°C、210°C、220°C、230°C、 240°C或250°C。通常，用于烘干机的温度越高，所需的停留时间越短。然而，在某些情况下， 短的停留时间对于使用较低的温度是足够的。烘干机中的温度可超过250°C，然而，优选的是柱形混合物的表面温度(即柱形混合物颗粒的表面温度)不超过约250°C。烘干机中气体的温度可能使得其不超过250°C。烘干机中颗粒的表面温度可能使得其不超过250°C。在烘烤过程中，柱形混合物颗粒的表面温度可能保持在约150°C至约250°C。典型的停留时间为约0. 5至约8小时，或约0. 5至1，1至5，5至8，或3至7小时，例如约0. 5、1、2、3、4、5、 6、7或8小时。因此，合适的条件包括约180°C，持续约1小时。可将烘干机电加热或以一些其它方式加热。在一个选择中，通过将加热的气体注入烘干机中来直接加热烘干机的物质(即柱形混合物)。这可在一个注入点，例如在烘干机的开始位置，或可在沿着烘干机的多个注射点。在后面的情况下，这些可由约0. 5m至an的直线距离隔开，例如约0. 5m、lm、 1.5m或an。通常，加热的气体处于高于烘干机中期望温度的温度下。其可为比烘干机中期望的温度高约50至约200°C，例如比期望的温度高约50°C、100°C、15(rC或200°C。其可为例如处于约250°C至约450°C，或约250°C至350°C、350°C至450°C，或300°C至400°C，例如约250°C、300°C、350°C、400°C或450°C。在一些情况下，加热的气体可为来自单独过程的废气。其可为来自燃烧过程或热解过程的废气。特别地，其可为来自生物碳的生产的废气。以该方式，从生物碳生产获得的废热能用于烘干机。加热的气体可包含二氧化碳、一氧化碳、 含氮物种或这些的组合。在一些实例中，可将这些物质中的一种或多种至少部分混合进入烘干的混合物中。这可发挥增加烘干的混合物的碳含量的作用。其还可发挥隔绝一部分二氧化碳并延迟或防止其释放进入环境中的作用。烘干机可包含具有从其中延伸的一串突出物的中心轴。可将这些以螺旋方向围绕中心轴排列以混合混合物并沿着烘干机的长度运输它。烘干机优选具有沿着其长度的许多热气入口，任选与歧管气体互通用于传送热空气进入烘干机以加热其中的混合物。可布置这些热气入口以允许空气以与烘干机的内壁接近正切的方向进入烘干机。在烘干机的一端还可有热空气入口用于使热气进入烘干机。还可有另外的加热，例如电加热。还可将烘干机外部加热。外部加热装置的实例包括热气、液体外套或电加热。还可将中心轴与发动机连接用于驱动轴。其可为变速发动机以实现混合物在烘干机中期望的停留时间(例如约5 小时)。烘干机可具有外套用于保留烘干机中的热量。烘干机具有位于入口端的入口和位于出口端的出口分别用于使混合物进入烘干机和使烘干的混合物离开烘干机。其还可具有废气出口或若干出口(任选为歧管的)用于使在烘干机中产生的气体离开，例如烟化学品、 蒸汽、热空气等。烘干机可能类似于工业型烘箱并设计以去除水份并烘烤生物质。当混合物传送通过烘干机时，烘干机能物理和化学改变混合物。可在低氧环境中操作烘干机，然而当其烘干时存在一些氧气以氧化混合物中的各种物种是有利的。在烘干机中，认为发生一些有机物的分解。特别地，有机物中蛋白质物质的水解可从蛋白质中提供寡肽和/或氨基酸。当柱形混合物包含约5重量％至约20重量％的水 (例如约5重量％、10重量％、15重量％或20重量％，通常约10重量％ )时，该水可用于蛋白质的水解。另外，在烘干机中，各种物种可移动至组合物内的其它位置。例如，有机分子(例如氨基酸、寡肽、蛋白质、糖、糖类等)可在组合物中的粘土和生物碳之间，或粘土和固体有机物之间移动。烘干机中柱形混合物上的加热作用产生废气。该气体通常包含水蒸汽以及从有机物的热降解中形成的多种化合物。这些化合物共同称为烟化学品，并可包含芳香族和/或脂肪族化合物。这些可为各种羰基化合物，例如烟化学品中的醛和酮。该废气通常在接近烘干机中的温度下即通常为约160°C至约250°C产生。然后，可将该气体传送至用于制备柱形混合物的混合容器的外套。这发挥了加热混合容器的作用并由此使用由烘干机产生的废热。当废气加热混合容器时，废气冷却。在该情况下，包含至少一些烟化学品的水性液体可冷凝。当混合物通过烘干机时，烘干机至少部分干燥了混合物。可将烘烤视为轻微热解。离开烘干机的烘干产物通常为干粉末的形式。在该阶段，一种或多种植物生长促进剂可与干粉末混合。合适的生长促进剂包括小分子氧和/或氮功能性生长促进剂这些包括小分子(通常分子量小于约 1000，通常小于约500)，其包含官能团，例如丁烯羟酸内酯、羧基、醌基、内酯基、羰基、羟基、 环状酰胺、胺、腈基、酯、酮或吡咯类基团。可例如为或可包含腐殖酸和/或灰黄霉素。这些化合物可具有生长增强和/或生长促进性质和/或信号传输性质。任选与组合物中的其它物种组合，它们还能改变土壤生物相和植物中的基因表达。它们可能开启沉默基因序列，例如玉米中每杆多棒形成或玉米的若干轴中多杆形成或向日葵中的多头形成，或能够使不期望的基因序列沉默，例如玉米中的顶端优势等。它们还能诱导叶片中叶绿素浓度的增加，增加根形成、改变气孔开放触发水平和/或增加热量、干燥度和/或植物中盐的耐受性。丁烯羟酸内酯这些化合物为2-呋喃酮，例如3-甲基-2H-呋喃并[2，3_c]吡喃-2-酮。它们可促进种子发芽。水杨酸水杨酸(邻羟基苯甲酸)是有助于植物健康生长和发育的植物激素。它促进光合作用、离子运输、离子摄取和蒸腾。它还充当植物的免疫系统刺激剂的作用，促进了植物病原体的耐受。含多种官能团的分子，特别是在碳化或烘烤过程中源自生物质的含氧和/或氮官能团(例如羧基、醌基、内酯基、羰基、羟基、环状酰胺、胺、腈基、酯、酮或吡咯类基团)结合诸如水杨酸、甲壳质、壳聚糖、jasmonine等的加入的化合物不仅可具有生长增强或促进性质以及信号传输性质，而且还能够改变土壤生物相和植物中的基因表达。甲壳质/壳聚糖壳聚糖是源自甲壳质的多糖。已经将其用作种子处理和植物生长增强剂。它还发挥刺激植物对病原体的免疫反应的作用。含氮聚合物这㈣是用于培育棺物的氮来源。减慢可能由土壤中微生物介导的土壤中聚合物的降解，提供了能促进植物生长的低分子量的氮物种。合适的聚合物包括脲醛和三聚氰胺甲醛聚合物，其可分别产生脲和三聚氰胺。通常，以粉末形式将其用于本发明的方法以最大化其表面积。因此，含氮聚合物可充当减慢向植物释放氮源的作用。通常，在与上述植物生长促进剂混合之前、期间或之后，将干粉末与液体混合以形成湿粉末或浆。液体通常为水性液体，例如水。从混合容器外套中的废气冷凝的水性液体可适用于形成湿粉末或浆，因此使烟化学品进入浆。通常，以约至约50%重量比的干粉末的方式将液体与干粉末混合，或约1 %至30 %，1 %至10 %，10 %至30 %，20 %至50 %，或 20%至40%重量比的干粉末，例如约1%、5%、10%、20%、30%、40%或50%重量比的干粉末。当其离开烘干机时，与水性液体的混合可发挥冷却烘干产物的功能，因此如果需要能实现更快速的进一步处理。在一些情况下，浆料可用作用于种植农作物的组合物。在一些实例中，来自烘干机的干粉末或腐殖化的粉末可用作用于种植农作物的组合物。然而，更通常地，将上述浆料制粒以形成组合物颗粒，其可用于种植农作物。制粒的方法可包括将所述组合物应用于加热的表面，例如加热滚筒以生成组合物的小球或颗粒。在这些颗粒中，粉末组合物的颗粒聚结在一起形成较大的结构。颗粒的平均直径可为约Imm至约5mm，或约Imm至 3mm、3mm至5mm，或2mm至4mm，例如约1mm、2mm、3mm、4mm或5mm。当一些植物生长促进剂可溶于水时，制浆和制粒的方法可发挥将颗粒中至少一些生长促进剂混合进入例如生物碳中的粘土和/或气孔/通道的作用。为促进通过制粒机制粒机制备的颗粒的聚结，可在制粒之前将粘合剂溶液或混合物加入至浆。粘合剂可为生物可降解的。例如，其可为淀粉。在一些情况下，可将任选为浆或糊形式的组合物形成期望的形式并燃烧以制备固体产物。期望的形式可为例如砖或容器，例如盆。因此，例如可从组合物制备粘土盆。通常， 在相对低的温度下烧制以避免不利地影响组合物，特别是其有机部分。因此，可在约250°C 至约 350 "C，或约 250 "C 至 300 V，300 V 至 350 V，280 V 至 320 V，280 V 至 300 V，290 V 至 310°C，290°C至 300°C，或 295°C至 300 V，例如约 250°C、260°C、270°C、280 V、290 V、300 V、 310°C、320°C、330。C、340。C或350。C下烧制。从所述组合物制备的盆可为至少部分多孔的。 在使用中，可将土壤放置在盆内，并在其中种植植物或种子或籽苗。可将盆放置在土壤上或至少部分放置在土壤中。在这样的情况下，当植物生长时，植物的根可生长穿过或任选破坏盆以进入盆外的土壤。因此，所述组合物提供所述组合物其它形式的生长益处而不防止根进入充足的土壤用于生长。此外，当雨水或其它水(例如灌溉水)落在或应用于土壤时，其能溶解所述组合物的组分以使其更容易被植物的根利用。可将粉末或浆或颗粒形式的烘干的产物与微生物制剂混合。微生物制剂可例如包含固定微生物的氮、开采微生物的磷、降解微生物的纤维素和半纤维素、制备微生物的激素、菌根等。可以喷雾(微生物在水中的分散体)的形式将其加入。微生物例如通过从环境中固定氮或通过使磷束缚于植物可利用的磷常能帮助植物生长，在本实例中，微生物通过帮助含氮聚合物(若存在)降解以制备植物用的含氮化合物。重要的是在任何高温度处理之后已经完成加入微生物从而避免杀死微生物。本发明的组合物可提供用于微生物繁殖的合适环境的许多特征。然而，在许多实施方案中，所述组合物通常为干燥的。因此，所述组合物可能不促进微生物生长直至加入水。当种植农作物时，在将所述组合物放置在土壤时这是方便的。以广泛的形式，本发明的组合物包含生物碳、插入的粘土、矿物和一种或多种植物生长促进剂。可将其视为稳定的有机-矿物-配合物。生物碳和粘土包含(例如在粘土的情况下插入，或在生物碳的情况下放置在气孔/通道中)有机物并还可能包含矿物。因此， 所述组合物可首先代表用于防止碳重新进入环境中的隔绝介质，并且其次代表用于种植种子的减慢释放组合物。后者使所述组合物能提供用于从种子健康培育的植物的营养物和特殊的植物生长促进剂。植物生长促进剂代表已知例如通过增强或刺激植物的免疫反应来增强植物生长的减慢释放的氮源或特殊化合物。所述组合物可为粉末或浆或颗粒组合物的形式。特殊形式至少部分依赖于将所述组合物应用于土壤的期望装置。通常，用作该目的的颗粒组合物方便使用并减少与灰尘和小粒径粉末结合的危害。然而，不论以何种形式提供所述组合物，它将包含平均粒径为约10 微米至约1000微米，或约10微米至500微米，10微米至200微米，10微米至100微米，100 微米至500微米，200微米至500微米，50微米至500微米，或50微米至200微米，例如约 10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、150 微米、200微米、250微米、300微米、350微米、400微米、450微米、500微米、600微米、700微米、800微米、900微米或1000微米的颗粒。这些颗粒中的一些包含由含有粘土和矿物层包围的生物碳颗粒，尽管还可存在其它结构，例如源自有机物并由粘土和矿物层包围的固体颗粒。粘土和矿物可发挥对涂覆的物质提供保护的作用，由此可发挥控制从组合物中释放有机物至土壤的作用。本发明的组合物可稳定相当长的时间，特别是如果保持基本上干燥。其在室温下可稳定至少约一年或至少约2年、3年、4年或5年，或约1年至约10年，或约2至10年，5 至10年，1至5年，或2至5年，例如约1年、2年、3年、4年、5年、6年、7年、8年、9年或10 年或更长。在该上下文中，“稳定的”表示其保持能够进行其意图的功能而在规定的时间之后(即在结束时)基本上保持相同的效力。本发明的组合物可用于促进农作物生长。所述组合物可促进微生物和/或植物生长。其可促进有益真菌的生长。其可提高土壤的碳含量。其可提高发芽速度。因此，当种子插入土壤中时，所述组合物还位于土壤中。从种子形成的非常小的根与所述组合物的直接接触可能对那些根是破坏性的。因此，优选地，如果距离种子一些距离放置所述组合物， 使得根在遇到组合物之前有机会生长的更大。然而，组合物的组分，特别是诸如丁烯羟酸内酯、水杨酸、甲壳质/壳聚糖、氨基酸等的可溶组分可扩散通过土壤到达种子以促进种子从最早阶段生长为植物。可将所述组合物放置在种子旁的土壤中。其可位于种子下面的土壤中。通常，以与种植农作物时通常使用的肥料(例如化学肥料或通常用于特殊类型农作物的常规肥料)的量可比较的量加入所述组合物。其可为例如小于肥料正常量约200%，或小于肥料正常量约150%或100%或50%或10%，或约至约200%，或约至100%，至 50%，至 20%，至 10%，10%至 100%，10%至 50%，50%至 100%，100%至 200%， 或 100% 至 150%，例如约 1%、5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、 100%、110%、120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190%或 200%。可以约 1 吨至约5吨每公顷，或约1吨至3吨，3吨至5吨，或2吨至4吨每公顷加入所述组合物，例如约1吨、1. 5吨、2吨、2. 5吨、3吨、3. 5吨、4吨、4. 5吨或5吨每公顷。有时，应用率可大于5 吨每公顷或小于1吨每公顷，这依赖于农作物的需求和目前土壤的质量。种植农作物的方法可包括评价目前土壤质量的步骤。其还可包括使用产生的评价以确定在特殊土壤中待种植的特殊农作物的适当应用的步骤。可将所述组合物以离种子约3至约15cm的距离放置在土壤中，或离种子约5cm至 15cm, 5cm 至 10cm, IOcm 至 15cm,或 3cm 至 10cm,例如离所述种子约 3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、 8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、14cm或15cm的距离放置在土壤中。通常，使用与通常用于种植种子和邻近所述种子放置肥料的相同技术，使用种植机将其放置在土壤中。用于本组合物的离种子的距离可与用于常规肥料的距离相当。其可为例如小于用于常规肥料的距离约200%，或小于用于常规肥料的距离约150%或100%或50%或10%，或约至约 200%，或约至 100%，至 50%，至 20%，至 10%，10%至 100%，10%至 50%， 50% 至 100%，100%至 200%，或 100 至 150%，例如约 1 %、5 %、10 %、20 %、30 %、40 %、 50 %,60 %,70 %,80 %,90 %,100 %、110 %、120 %、130 %,140 %,150 %,160 %,170 180%、190%或 200% ο本发明的组合物可用于促进以籽苗和/或不成熟植物形式种植的农作物的生长。 其可提高农作物的产率。其可提高农作物(例如蛋白质值或蛋白质含量)的质量。其可提高农作物的生命力。其可增加农作物的生长速度。因此，当将籽苗和/或不成熟植物插入土壤中时，还将所述组合物放置在土壤中。从籽苗和/或不成熟植物形成的非常小的根与所述组合物的直接接触可能对那些根是破坏性的。因此，优选地，如果离籽苗和/或不成熟植物一些距离放置所述组合物，使得在遇到组合物之前所述根有机会生长的更大。然而，组合物的组分，特别是诸如丁烯羟酸内酯、水杨酸、甲壳质/壳聚糖、氨基酸等的可溶组分可扩散通过土壤到达籽苗和/或不成熟植物以促进籽苗和/或不成熟植物从最早阶段生长成为植物。可将所述组合物放置在籽苗和/或不成熟植物旁的土壤中。可将其放置在种子下面的土壤中。通常，以与种植农作物时通常使用的肥料(例如化学肥料或通常用于特殊类型农作物的常规肥料)的量可比较的量加入所述组合物。其可为例如小于肥料正常量的约 200 %，或小于肥料正常量的约150 %或100 %或50 %或10 %，或约1 %至约200 %，或约1 % 至 100%，至 50%，至 20%，至 10%，10%至 100%，10%至 50%，50%至 100%， 100% 至 200%，或 100% 至 150%，例如约 1 %、5 %、10 %、20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、 70 % ,80 % ,90 % UOO % UlO % ,120 % ,130 % ,140 % ,150 %, 160 % ,170% ,180%, 190 % 或 200%。可将所述组合物以离籽苗和/或不成熟植物约3至约15cm的距离放置在土壤中， 或离籽苗和/或不成熟植物约5cm至15cm，5cm至10cm，IOcm至15cm，或3cm至10cm，例如离所述籽苗和 / 或不成熟植物约 3cm3cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、11cm、12cm、13cm、 14cm或15cm的距离放置在土壤中。通常，使用与通常用于种植籽苗和/或不成熟植物和邻近所述籽苗和/或不成熟植物放置肥料的相同技术，使用种植机将其放置在土壤中。用于本组合物的离籽苗和/或不成熟植物的距离可与用于常规肥料(例如常规化肥)的距离相当。其可为例如小于用于常规肥料的距离的约200%，或小于用于常规肥料的距离的约 150%或 100%或 50%或 10%，或约至约 200%，或约至 100%，1 %至 50%，1 % 至 20 %，1 % 至 10 %，10 % 至 100 %，10 % 至 50 %，50 % 至 100 %，100 % 至 200 %，或 100 至 150%，例如约 1%,5% ,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%,90% ,100% ,110%, 120%、130%、140%、150%、160%、170%、180%、190% 或 200%。本发明的组合物可用于广泛的土地耕种、草地/苗圃应用、其它园艺应用、树木生产和农地复耕。其可发挥增加土壤的持水能力的作用。其可发挥增加土壤的阳离子交换能力的作用。其可促进植物较大或较快的生长。其可刺激种子发芽。其可改变土壤生物相和植物中的基因表达。其可改善植物的免疫系统。其可提高生长植物的生命力。其可促进植物生长比不存在组合物的情况快至少约5%或快至少约10%或更大。其可促进植物生长比不存在组合物的情况快至少5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%或更大。还可使用与本发明的组合物结合的已经对本发明的组合物处理或单独获得的生物碳。可在本发明的组合物之前或与本发明的组合物一起使用这种生物碳。所述组合物可提高成熟农作物以及诸如种子、籽苗等的不成熟农作物的生长和/ 或产率和/或质量。因此，如果将所述组合物应用于邻近所述成熟农作物的土壤(应用于其表面或其表面下或二者)，那么这可促进农作物的健康、生命力等。农作物可为树、谷物、 蔬菜或任何其它种类的期望植物。用于制备所述组合物的设备包括与干燥机连接的混合器。其可另外包含用于所述过程的制备生物碳的生物碳燃炉。生物碳燃炉可具有用于表面氧化或电镀在燃炉中制备的生物碳的后处理单元。生物碳燃炉可包含通向干燥机的排气管路用于向烘干机传送加热的废气以加热其操作中的物质。烘干机包含烘干机排气管路用于从烘干机传送废气至混合器的加热套以加热混合器。加热套可包含排水管道，用于排出从来自干燥机的废气形成的冷凝物。在混合器和烘干机之间可放置滚压机/压碎机用于在其进入烘干机之前压碎来自混合器的柱形混合物。可有另外的滚压机/压碎机用于破碎在烘干机中形成的聚集物。可提供后置混合器用于加入植物生长促进剂并任选加入其它添加剂。与混合器的排水管道连接的进料管路还可供料至后置混合器用于向后置混合器供给冷凝水性液体以形成浆或湿粉末。配置后置混合器以向造粒机供给浆用于产生组合物的颗粒，并可在造粒机之后提供用于向颗粒加入微生物的接种器。图1示出所述方法的图形表示。图2示出用于制备本发明组合物的方法的流程图。 参考图2，编号是指下列
1010 城市用水 1020 肥料生物质 1030混合器粘土
权利要求
1.含生物碳的组合物，其包含 具有有机物的生物碳，所述有机物在所述生物碳中和/或在所述生物碳上； 插入所述有机物的粘土 ；以及 至少一种非粘土矿物。
2.如权利要求1所述的组合物，其另外包含至少一种植物生长促进剂。
3.如权利要求2所述的组合物，其中所述至少一种植物生长促进剂选自含氮聚合物、 丁烯羟酸内酯、水杨酸、小分子氧和/或氮功能性生长促进剂、甲壳质、壳聚糖，以及它们中任何两种或多种的混合物。
4.如权利要求3所述的组合物，其中所述含氮聚合物为脲甲醛聚合物。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的组合物，其中所述至少一种非粘土矿物与所述生物碳或所述粘土或二者结合。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的组合物，其中所述生物碳或所述粘土或二者插入所述至少一种非粘土矿物。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的组合物，其中所述至少一种非粘土矿物选自白云石，磷酸石，硫酸盐、氯化物、氧化物、氢氧化物或碳酸盐形式的钙、钾和镁，含钛的矿物，砂，二氧化硅，硅酸盐，和稀土金属以及所述稀土金属的硫酸盐、氧化物、氢氧化物和碳酸盐。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的组合物，其中所述生物碳至少部分源自木材和/或植物剪切物。
9.如权利要求1至7中任一权利要求所述的组合物，其中所述生物碳源自至少部分纤维质的材料。
10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的组合物，其中所述生物碳为表面氧化和/ 或电镀的。
11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的组合物，其中所述有机物为蛋白质的或源自蛋白质物质。
12.如权利要求1至11中任一权利要求所述的组合物，其中所述有机物包含或源自多糖和/或寡糖和/或单糖。
13.如权利要求1至12中任一权利要求所述的组合物，其中所述有机物为酸处理的有机物。
14.如权利要求1至13中任一权利要求所述的组合物，其中所述有机物的pH为约6.5 至约7。
15.如权利要求1至14中任一权利要求所述的组合物，其为颗粒形式，并且其中至少一些所述颗粒具有其中所述生物碳被包含所述粘土和所述非粘土矿物的层包围的结构。
16.如权利要求15所述的组合物，其被制成小颗粒。
17.如权利要求15或16所述的组合物，其为浆的形式。
18.如权利要求1至14中任一权利要求所述的组合物，其为容器的形式。
19.如权利要求18所述的组合物，其中所述容器为用于种植植物的盆。
20.如权利要求15所述的组合物，其为干粉末或湿粉末的形式。
21.用于制备含生物碳的组合物的方法，所述方法包括(i)混合有机物、一种或多种非粘土矿物、生物碳和膨胀粘土，并在用于柱撑所述粘土的足够温度下在混合容器中混合以形成柱形混合物；(ii)在烘干机中烘烤所述柱形混合物以形成烘干的产物和废气，其中在所述烘烤过程中将加热的气体注入所述烘干机；以及(iii)冷却所述烘干的混合物以形成所述组合物。
22.如权利要求21所述的方法，其另外包括将所述冷却的、烘干的混合物与至少一种植物生长促进剂混合的步骤。
23.如权利要求21或22所述的方法，其中在步骤(i)之前已经将所述生物碳电镀。
24.如权利要求21至23中任一权利要求所述的方法，其包括在步骤(i)之前酸处理所述有机物的步骤。
25.如权利要求M所述的方法，其中所述酸处理使所述有机物的pH为约6.5至约7。
26.如权利要求21至25中任一权利要求所述的方法，其另外包括使用所述废气以加热所述混合容器，由此从所述废气中冷凝含有烟化学品的水性液体。
27.如权利要求沈所述的方法，其中将所述水性液体与所述烘干的混合物和至少一种植物生长促进剂混合以形成浆形式的组合物。
28.如权利要求27所述的方法，其另外包括将所述浆制粒以形成颗粒形式的组合物。
29.如权利要求21至观中任一权利要求所述的方法，其包括将所述组合物形成容器的形状。
30.如权利要求21至四中任一权利要求所述的方法，其中从所述生物碳的制备中获得所述加热的气体。
31.如权利要求21至30中任一权利要求所述的方法，其中所述步骤(i)的足够温度为约 50°C至约 100"C。
32.如权利要求21至31中任一权利要求所述的方法，其中在约200°C至约250°C下进行步骤(ii)。
33.如权利要求21至31中任一权利要求所述的方法，其中在约160°C至约240°C下进行步骤(ii)。
34.如权利要求21至33中任一权利要求所述的方法，其中步骤(ii)的停留时间为约 0. 5小时至约3小时。
35.如权利要求21至33中任一权利要求所述的方法，其中步骤(ii)的停留时间为约 3小时至约5小时。
36.如权利要求21至35中任一权利要求所述的方法，其包括在步骤(i)之前化学氧化所述生物碳的表面。
37.如权利要求21至36中任一权利要求所述的方法，其包括在步骤(i)之前电镀所述生物碳的表面。
38.用于在土壤中种植农作物的方法，其包括将所述农作物的种子插入土壤中，并在所述种子上和/或邻近所述种子处将权利要求1至20中任一权利要求所述的组合物放置在所述土壤中。
39.如权利要求38所述的方法，其中邻近而不接触所述种子处放置所述组合物。
40.如权利要求38或39所述的方法，其中以浆的形式将所述组合物放置在所述土壤中。
41.如权利要求38或39所述的方法，其中以颗粒的形式将所述组合物放置在所述土壤中。
42.如权利要求38或39所述的方法，其中所述组合物为容器的形状，由此将至少一部分所述土壤放置在所述容器中。
43.如权利要求38至42中任一权利要求所述的方法，其另外包括在放置所述组合物的步骤之前，在待放置所述组合物的位置或邻近待放置所述组合物的位置将氮基肥料应用于所述土壤的步骤。
44.如权利要求43所述的方法，其另外包括在应用所述肥料和应用所述组合物之间等待一段时间的步骤。
45.如权利要求44所述的方法，其中所述一段时间为约1周至约3个月。
46.用于制备生物碳组合物的装置，所述装置包括 混合器，其用于在适度高温下混合起始材料， 烘干机，其用于烘烤在所述混合器中制备的柱形混合物， 后置混合器，其用于将来自所述烘干机的烘干产物与添加剂混合，以及 转移设备，用于将来自所述混合器的混合物转移至所述烘干机，其中所述烘干机包含至少一个用于传送热气进入所述烘干机的热气入口以在使用中加热所述烘干机的内容物。
47.如权利要求46所述的装置，其另外包括制备用于所述混合器的生物碳的生物碳燃炉或亚化学计量的燃烧器，所述燃炉或燃烧器包括与所述烘干机的至少一个热气入口连接的废气出口以在使用中将来自所述燃炉或燃烧器的热气输送至所述烘干机。
48.如权利要求46或47所述的装置，其中 所述混合器包括用于加热混合容器内容物的至少部分围绕所述混合容器的加热套；以及 所述烘干机包括与所述加热套气体互通的烘干机气体出口 ； 由此，在使用中，来自所述烘干机的加热气体离开所述烘干机气体出口并进入所述加热套。
49.如权利要求48所述的装置，其中所述加热套包括与所述后置混合器连接的排水管道，由此在使用中，将源自所述烘干机的加热气体的冷凝物输送至所述后置混合器并与在其中的烘干产物混合。
50.如权利要求46至49中任一权利要求所述的装置，其另外包括与来自所述后置混合器的出口连接的制粒机，所述制粒机用于由所述烘干产物与所述添加剂的混合物制备所述生物碳组合物的颗粒。
51.如权利要求50所述的装置，其中所述制粒机包括干燥机。
52.如权利要求46至49中任一权利要求所述的装置，其包括用于从所述生物碳组合物形成形状的模具。
53.如权利要求52所述的装置，其另外包括用于烧制所述成形的组合物的低温烧窑以形成所述组合物的固体形状。
54.含生物碳的组合物，其包含 具有有机物的生物碳，所述有机物在所述生物碳中和/或在所述生物碳上； 眷与所述有机物结合的粘土；以及 至少一种非粘土矿物。
55.如权利要求M所述的含生物碳的组合物，其另外包含至少一种植物生长促进剂。
全文摘要
本发明涉及含生物碳的组合物，其包含在其中和/或在其上具有有机物的生物碳、与所述有机物结合，任选插入所述有机物的粘土、非粘土矿物并且还任选包含植物生长促进剂。
文档编号C10B47/00GK102459509SQ201080029926
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月15日
发明者史蒂芬·大卫·约瑟夫, 尼古劳斯·佛依德尔 申请人:安斯若特拉私人有限公司