Brevet FR2615689A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne un substrat réaction nel de synthèse à usages multiples, utilisable notamment dans les domaines horticole et agricole, pour 1 1élevage d'animaux de laboratoire, l'épuration de l'eau etc... On connaît déjè des substrats de ce genre qui sont utilisés comme terreau de synthèse, pour les plantes supérieures, au stade semis, bouturage, repiquage, pour la cul turne des champignons supérieurs, d'algues, de microorganismes divers (bactéries, algues, champignons inférieur), support de culture pour la culture in vitro, support nutritif ou inerte pour l'élevage d'animaux de laboratoire (insectes, mollusques, petits mammifères...) ou encore matériel réactionnel ou inerte pour l'épuration de l'eau. Ainsi pour les usages horticoles ou agricoles, ces substrats sont élaborés à partir d'éléments naturels prélevés dans différents gisements : tourbe brune, tourbe blonde, terre de jardin, sables, argiles, terreaux de feuilles, écorce de pin, fumiers de différentes origines, composts fabriqués à partir de déchets végétaux ou d'ordures ménagères, etc.. A ces éléments naturels peuvent être ajoutés des éléments artificiels ou synthétiques : fibres de bois, charbon de bois, fibres synthétiques, éléments divers de synthèse Ces terreaux ou substrats peuvent, enfin, être enrichis en engrais, minéraux ou organiques, en correcteurs de pH, en rétenteurs d'eau etc... Tous ces éléments naturels d'origines très diverses ont rarement des compositions constantes d'un lot à l'autre ou d'une provenance à l'autre. Pour obtenir des qualités plus ou moins constantes, les fabricants de terreaux sont obligés, actuellement, d'une part de gérer des stocks très importants, d' autre part d'effectuer des mélanges et des corrections physico-chimiques. Enfin, le mélange élaboré a besoin de subir une stérilisation pour éliminer la microfaune, et toute la macro et microflore pathogène ou concurrentielle. Ces produits, bien que souvent conçus très sérieusement, présentent, outre les inconvénients et contraintes déjà cités, d'autres défauts inhérents à leur mode de fabrication et leur origine - Poids souvent important. les terreaux et les tourbes supportant mal la dessication. - Irrégularité dans la composition, la granulométrie, ou l'humidité @@@@ l'utilisateur à des corrections et des adaptations, lors de l'achat se vaque lot. - Présence de graines étrangères ou d'organismes pathogènes, malgré la stérilisation parfois imparfaite. - Parfois présence d'éléments toxiques, provenant soit de la stérilisation par voie chimique, soit de déséquilibres dus à l'origine des matériaux. - Abrasion importante des appareils de manutention due au sable souvent présent dans les mélanges. - Enfin salissure non régligeable du matériel, du personnel et des locaux. A côté de ces terreaux directement prêts à I' em- ploi, contenant parfois tous les éléments nécessaires à un usage prolongé sans ajout de matières nutrifiantes, on connaît également les substrats de culture d'origine minérale ou organique, naturels ou de synthèse, ayant uniquement un rôle mécanique ou physique de support plus ou moins hygroscopique, auxquels il faut ajouter les éléments nécessaires à la vie de l'organisme cultivé ou élevé. Tel est le cas des laines de roches, laves volcaniques, sables, argiles ou mica expansés, fibres synthétiques, etc..., employés seuls pour la culture hydroponique des végétaux par exemple. Sur les terreaux, ces produits qui ont également une utilisation en matière d'assainissement, présentent 1-avan- tage de la propreté, de la facilité de stockage à sec et de la régularité. Mais ils présentent encore un certain nom bres d'inconvénients @ prix parfois élevés, poids impor- tants pour certains, pouvoir nu @@@if nul nécessitant l'apport réc-t - utions plus ou moins complexes délicates à élaborer, rétention en eau parfoi-s difficile à contrôler. On connaît enfin, depuis quelques années, l'apport en ce domaine des mousses de synthèse telles que les mousses de polyuréthane ou phénolique ou urée formol. En dehors de la conservation des fleurs coupées, ces mousses n'ont jus qu'à présent pas dépassé le stade de l'expérimentation. Les raisons de leur non utilisation actuelle sont nombreuses présence de gaz résiduaires toxiques, produits trop compacts ou trop durs, non pénétrables par les racines, rétention en eau trop importante, présence de cellules fermées inutilisa- bles comme réserve d'air ou d'eau facilement disponible. La présente invention vise à remédier à ces divers inconvénients. A cet effet ce substrat réactionnel de synthèse à usages multiples, utilisable dans les domaines horticole et agricole, pour l'élevage d'animaux de laboratoire, l'épuration de l'eau etc..., est caractérisé en ce qu'il comprend une matrice artificielle poreuse à pores ouverts, composée d'un polymère, copolymère alliage ou composite synthétique, et au moins un composé actif retenu à l'intérieur de la matrice à pores ouverts, ce composé actif étant constitué par un corps présentant des propriétés d'adsorption. Le substrat suivant l'invention- présente les caractéristiques suivantes Précision, homogénéité et reproductibilité de dosages des qualités suivantes (qui peuvent être règlées à la demande): - rétention en eau et en air, - mouillabilité, - pH, - adsorption et absorption, - pouvoir nutritionnel, - pouvoir tampon. Aspect, structure et couleur pouvant rappeler l'as- pect d'un terreau traditionnel pour l'usage horticole ou autre aspect pour d'autres applications (traitement des eaux) Présentation en poudre, flocons, minimottes ou pains s'adaptant à tous les usages actuels des terreaux traditionnels ou des substrats artificiels ou synthétiques. La matrice artificielle est constituée en une matière qui présente au moins les qualités suivantes - possibilité d'expansion en mousse, soit par des gaz produits naturellement lors de la réaction de polymérisation, soit par des w s srs de cette même réaction. - absence d'éléments toxiques pot les organismes destinés à être cultivés sur cette matrice support. - non solubilité dans les solvants aqueux - mouillabilité par l'eau. - friabilité suffisante pour permettre le passage des racines des plantes sans contraintes et sans provoquer à terme d'étranglements racinaires. A ces qualités de base, il convient d'ajouter la possibilité d'obtenir des pores ouverts, soit naturellement lors de la réaction chimique de polymérisation, en la modifiant au besoin avec un catalyseur, soit mécaniquement par déchirure des pores, provoquée par l'incoporation au mélange réactionnel de fibres courtes synthétiques, naturelles ou artificielles, ou d'autres ajouts (granulats abrasifs de divers matériaux). A titre d'exemple non limitatif, la matrice peut être une mousse de polyuréhane, ou une mousse phénolique fortement expansée, où la réaction de polymérisation est accélérée par un catalyseur. Elle peut être également -un alliage de plusieurs polymères ou un composite. Cette matrice de base est typiquement enrichiepar un ou plusieurs composés actifs, ayant pour but de lui apporter des qualités physiques, chimiques et biologiques bien définies en rapport avec l'usage recherché. Par qualités physiques, Qn entend la couleur, la structure, la porosité, .e e des pores, la friabi- lité ité, la dureté, les capcités d'absorption. Si certaines de ces qualités sont propres à une matrice donnée et ceci implique au départ le choix d'une matrice déterminée, la plupart de ces qualités peuvent être aisément modifiées par des additifs, ou des conditions de réaction (température, présence de catalyseurs ou d'activateurs). Ainsi, la couleur peut être modifiée par un colorant, l'ouverture des pores par l'adjonction de fibres courtes ou grandes synthétiques, artificielles ou naturelles, la mouillabilité et la rétention en eau par des rétenteurs d'eau de type polyacrylamide par exemple, des argiles ou des mouillants, l'adsorption par des adsorbants à usage général tels que charbon actif, alumine, argiles, terre à foulon, oxyde de magnésium activé, silicate de magnésium activé, phosphate de calcium, phosphate de magnésium, cellulose naturelle ou microcristalline, gel de silice, kieselguhr, magnésie, talc, adsorbants synthétiques élaborés pour les techniques de chromatographie d'adsorption, le choix de l'adsorbant étant déterminé par le type d'adsorption recherchée : sélective, réversible, irréversible, faible ou forte. Pour certains usages particuliers, tels que l'épura- tion de l'eau, il peut être fait appel à des adsorbants particuliers non utilisables dans la constitution d'un substrat synthétique pour les plantes supérieures en raison de leur toxicité pour celles-ci ou des interaction nutritionnelles qu'elles peuvent entraîner. Les oxydes de zinc, de plomb, les sulfates de baryum, de zinc, de manganèse, l'oxa- la te de calcium, l'hydroxyde de calcium, le saccharose, l'amidon, l'inuline, l'hydroxy-8 quinoléine etc... rentrent dans cette catégorie. Les qualités chimiques découlent en partie de la matrice et des enrichissements liés aux qualités physiques du produit. Cependant, la plus grande partie de ces qualités dépendent du pH, du pouvoir tampon, de la présence d'un sel ou d'un mélange de sels plus ou moins fixé, ou d'une façon plus générale de la présence d'un ou plusieurs réactifs inclus dans la matrice pendant, ou après sa fabrication. Les qualités biologiques dépendent fortement des qualités chimiques ou physiques. Elles sont cependant encore modifiables par l'adjonction de matières nutritives minérales ou organiques ou par l'enrichissement préalable en microorganismes (bactéries lyophilisées par exemple). Ainsi cet enrichissement peut s'effectuer par des produits très divers, qui, selon leur forme et leur moment d'apport, pe . - @duire à modifier les caractéristiques physiques, chimiques, et bic-giques déjà cités, mais qui peuvent également être plus ou moins fixés dans la matrice. Ainsi, selon le degré de fixation recherché, l'enrichissement, par un sel soluble à l'eau, d'une mousse de polyuréthane, par exemple, peut s'effectuer - soit après la polymérisation par imbibition de la mousse per la solution aqueuse du sel; elle conduit dans ce cas à une fixation faible, le sel étant remis en solution par une simple humectation - soit avant la polymérisation - par mélange aux réactifs du sel ou poudre, plus ou moins micronisé. a finesse de la p-oudre détermine alors son degré d'enrobage par le polymère et sa vitesse de 1-ibération, - par mélange d'une poudre encapsulée, - par mélange au réactif aqueux (polyol) d'une solution de ce sel qui dans ce cas se trouve totalement intégré au polymère, - par combinaison de ces différentes formes. La vitesse de libération de ce sel, lors de l'imbibition de la mousse, peut être ainsi finement prédéterminée, suivant la nature du produit enrichissant, la matrice employée, le mode et le moment d'incorporation. La forme d'apport peut ainsi être une poudre plus ou moins micronisée, une émulsion, une solution dans un solvant miscible à l'un des composés réactionnels de polymérisation, une solution non miscible à l'un ou " ces composés, mais pouvant créer svec Ce mode d'apport conditionne le degré de fixation intrinsèque du produit enrichissant dans la matrice. Cette fixation peut être encore modifiée par co-enrichissement avec un adsorbant ou un absorbant simple ou complexe, par exemple du charbon actif, des argiles, etc... Le produit final peut être à usage unique ou régéné fable Dans le cas d'une utilisation dans le traitement de l'eau par un adsorbant sélectif incorporé à la matrice, le composé adsorbé peut être éventuellement élué par un solvant et l'adsorbant est ainsi régénéré. Selon l'usage déterminé, le produit final peut être débité ou réduit en blocs, en pains, en plaques, en morceaux, en granulats, en flocon.s ou en poudre. La grande diversité des produits incorporables en enrichissement, la diversité dans le degré de fixation, les différents types et variétés de matrices possible, utilisables, leur mode de conditionnement permettent une gamme d'utilisation très élevée : support de culture en laboratoire, terreau artificiel en horticulture ou en agriculture, matériel d'élevage pour petits animaux de laboratoire, matériel pour l'épuration de l'eau etc... A titre d'exemple non limitatif, on indiquera cidessous quelques unes des possibilités d'enrichissement possibles, pour la fabrication d'un terreau artificiel pour la culture des plantes. Ces composés qui peuvent être apportés simultanément ou individuellement sont typiquement: lo) un adsorbant tel que le charbon actif dont le rôle final est triple - il apporte une coloration gris-noir, rappelant celle des terreaux naturels; - il adsorbe les composé toxiques, éventuellement formés lors de la réaction de polymérisation ou lors de la dégradation naturelle ou artificielle du produit; - il adsorbe les composés- toxiques émis par la plante cultivée sur le terreau artificiel, ou apportés accidentelle- ment lors d'un arrosage ou pulvérisation de produit sanitaire. Le charbon employé peut être un charbon végétal, de granulométrie moyenne inférieure è 80 micromètres, et appor té à une dose d'environ 1 à 2 grammes par litre de matrice expansée. - il peut être remplacé en partie ou totalement, ou complété par un ou plusieurs autres absorbant tels que l'alumine, des silicates, etc... 20) des substa; @@tritives : Suivant l'usage final du terreau artificiel, ces substances nutritives peuvent être des engrais solubles à libération plus ou moins rapide, et apportés sous forme pulvérulente ou liquide avant la réaction de polymérisation, des engrais à libération lente sous forme microencapsulée par exemple, des matières minérales utilisables par des microorganismes (soufre par exemple), des matières organdi ques complexes. 3 ) des amendements et des correcteurs de pH Les amendements peuvent être calcaires sous forme de poudres finement broyées (poudre de lithothame, craie ou poudre d'os par exemple). Ils jouent alors à la fois un rôle sur le pH- du terreau artificiel, et un rôle éventuellement nutritif. Les amendements peuvent être également argileux, l'argile ayant un rôle -physico-chimique de rétention en eau et d'absorption réversible des composés minéraux notamment, en complexage avec des acides humides qui peuvent faire partie des amendements apportés. Les correcteurs de pH peuvent être, outre les amendements déjà cités, des acides, des bases ou des solutions tampons à base de phosphates par exemple. 4 ) des mouillants et rétenteurs d'eau: Pour régler la mouillabilité et la rétention en eau du terreau artificiel, il est possible de jouer avec la dimension, l'orientation et l'ouverture des pores. I1 est également possible d' ajouter à s as ré tent eurs d'eau, tels que IXaveslt -- @@@@e, ou des composés a base de polyscrylamide par exemple. wo) des'produits de traitements pesticides: La culture des plantes nécessite très souvent l'adjonction au terreau de fongicides ou insecticides de synthèse. Ces produits peuvent être avantageusement incorporés à la matrice lors de se fabrication. 60) des régulateurs de croissance qui dans l'usage horticole peuvent être des auxines d'enracinements, des gibbérélines pour l'élongation ou des nanifiants. 7 ) des microorganismes, bactéries ou champignons, sous forme lyophilisée ou sèche pour la constitution de rhizosphère artificielle. Comme support d'élevage d'insectes de laboratoire, la matrice peut être enrichie avec des farines de maïs et des antiseptiques par exemple, et comme support pour la culture in vitro par un milieu de culture complet comprenant des sels minéraux, des sucres, des vitamines, des substances de croissance. Ces quelques exemples qui ne sont nullement limitatifs, illustrent la grande diversité d'utilisation de la matrice enrichie. REVENDICATIONS 1.- Substrat réactionnel de synthèse à usages multiples, util-isable dans les domaines horticole et agricole, pour l'élevage d'animaux de laboratoire, l'épuration de l'eau etc.., caractérisé en ce qu'il comprend une matrice artificielle poreuse à pores ouverts, composée d'un polymère, copolymère alliage ou composite synthétique, et au moins un composé actif retenu t térieur de la matrice à pores ouverts, ce composé actif étant constitué par un corps présentant des propriétés d'adsorption. 2.- Substrat réactionnel de synthèse suivant la revendication l caractérisé en ce que le composé actif comprend en outre une substance nutritive telle que des engrais solubles à libération plus ou moins rapide, et apportés sous forme pulvérulente ou liquide avant la réaction de polymérisation, des engrais à libération lente sous forme microencapsulée par exemple, des matières minérales utilisables par des microorganismes, des matières organiques complexes. 3.- Substrat réactionnel de synthèse suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé actif comprend en outre un amendement et correcteur de pH, tel qu'une poudre calcaire finement broyée, une argile, un acide, une base ou une solution tampon à base de phosphate. 4.- Substrat réactionnel de synthèse suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé actif comprend en outre un agent mouillant et rétenteur d'eau. 5.- Substrat réactionnel de synthèse suivant l'une quelconque des- revendications précédentes caractérisé en ce que le composé actif comprend en outre un produit de tr-aite- ment pesticide. 6.- Substrat réactionnel de synth ant l'une quelconque des revendications r-- - entes caractérisé en ce que le co- '-- asti; cGm;;-end en outre un régulateur de croissance oe végétaux. 7.- Substrat réactionnel de synthèse suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le composé actif comprend an outre des microorganimes, bactéries ou champignons, sous forme lyophilisée ou sèche.