Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
.
La présente invention a pour objet un procédé de
préparation de structures bitumineuses et asphalténiques modifiées
chimiquement et possédant des propriétés fertilisantes et acti-
vatrices de la croissance des plantes, elle s'étend aux structures
obtenues et à leurs applications en agriculture.
Les modifications chimiques apportées à différents
bitumes et asphaltènes ont pour but de favoriser la création de
sites polaires permettant la rétention d'eau par liaison hydrogène,
de provoquer une oxydation ménagée des structures hydrocarbonées
pour favoriser la dégradation de ces structures par les bactéries
et libérer plus facilement les substances et hormones de crois-
sance du type auxinique, gibberellinique et humique présentes
dans les fractions lourdes du pétrole et emprisonnées au sein des
agréga,ts asphalténiques.
De plus, dans le procédé de préparation décrit ci-
après, on recherche l'obtention de composés microporeux de grande
surface spécifique facilitant le développement bactérien et la
rétention, par effet d'adsorbtion, de l'eau et des sels minéraux
indispensables aux plantes. Les liaisons physico-chimiques obte-
nues entre les sels minéraux et la structure hydrocarbonnée sont
suffisamment fortes pour éviter le phénomène de lessivage observé
fréquemment dans les zones de cultures intensives qui sont de
grosses consommatrices d'engrais et provoquant quelquefois des
pollutions des nappes phréatiques. En outre, ces liaisons sont
facilement rompues par la plante et donc les sels rninéraux sont
libérés graduellement au fur et à mesure des besoins du végétal.
Ces produits peuvent être utilisés dans différents types de cul--
ture et de végétation, notamment:
- en culture intensive comme agent permettant de limiter la quan-
tité d'engrais et d'oligoéléments nécessaires à l'obtention de
forts rendements,
.~
--1--
:`
- en culture horticole comme agent de remplacement total ou partiel
des terreaux industriels,
dans les sols pauvres ou désertiques comme agent de fertilisation
et de rétention de l'eau,
- dans les sols carencés où certaines maladies des plantes sont
dues à des carences du sol en certains éléments minéraux (bore,
manganèse, zinc, sélénium, soufre, cuivre). Or, dans la plupart
des cas, ces éléments sont présents dans le sol, mais sous forme
complexée et donc non disponibles pour la plante. La présence,
dans les structures ci-après, d'acides naphténiques jouant le
rôle de transporteurs des ions minéraux permet de libérer ces
éléments et de lutter efficaceMent contre ce type de maladies,
- dans les sols stérilisés où le redémarrage de la végétation
après un incendie est long et difficile clu fait de la destruc-
tion de la microflore. Les composés de l'invention limitent
considérablement ce temps de latence en favorisant la proliféra-
tion des microorganismes.
Aux composés décrits dans la présente invention, il
est possible d'incorporer les engrais et oligoéléments indispen-
sables aux végétaux par simple mélange puisque les bitumes etasphaltènes modifiés se présentent sous forme solide, dure et
cassante, pouvant être broyés très facilement.
Néanmoins, on préfère réaliser l'incorporation de
~ ces éléments nutritifs "in situ" au cours de la réaction chimique,
- ce qui a pour effet de libérer ces substances beaucoup plus lente-
` ment dans le sol.
Les structures bitumineuses et asphalténiques con-
formes à l'invention sont obtenues à partir d'une base hydrocar-
bonée contenant des asphaltènes, modifiée par un agent oxydant ou
un acide provoquant directement un dégagement gazeux ou indirec-
tement en présence d'un composé minéral réagissant en milieu
~ ~313S7
acide, lesdites structures pouvant être additionnées, par simple
mélange, d'engrais, d'oligo éléments, de fertilisants usuels ap-
propriés.
La base hydrocarbonée peut être un bitume de distil-
lation directe, soufflé ou non, ou un bitume obtenu par soufflage
d'un résidu de viscoréduction un asphaltène de désasphaltage,
obtenu par précipitation avec un hydrocarbure saturé comprenant
de 3 à 7 carbones, de résidus de distillation atmosphérique ou
. sous vide, de viscoréduction ou de vapocraquage.
L'agent d'oxydation peut etre un acide unique ou
un mélange choisi parmi les acides usuels suivants: acétique,
chlorhydrique, nitrique, sulfurique, phosphorique ou un agent
d'oxydation non acide (soufre, permanganate ou bichromate de po-
tassium).
Le composé minéral ou le mélange de composés miné-
raux susceptibles de réagir en milieu ac.ide, en provoquant un
dégagement gazeux, peut être choisi parmi les carbonates alcalins,
alcalino-terreux, de cuivre, de zinc, dé magnésium, de craie,
la dolomie.
L'utilisation de ce type de composés n'est pas
indispensable si la réaction entre la structure hydrocarbonée
mentionnée et l'oxydant provoque un dégagement gazeux.
Les bitumes et asphaltène modifiés chimiquement
sont donc préparés en faisant réagir l'agent d'oxydation décrit
ci-dessus avec un mélange homogène de hitume ou d'asphaltènes, et
éventuellement le composé minéral, et incorporant sous agitation
5 à 50 parts de compose minéral, de préference lO à 20 parts, à
la base hydrocarbonée chaude et liquide portée à une température
de 120 à 240C, de préférence de 140 à 180C.
Les oxydants non acides sont. incorporés directement
au mélange chaud à une température comprise entre 120 et 200C,
~l6~8S7
de préférence 140 à 180C. L'addition doit être suffisamment lente
pour éviter de dépasser ces températures. Lorsque tout l'oxydant
a été ajouté (de 5 à 70 % poids et de préférence de 10 à 40 %),
la réaction d'oxydation est poursuivie pendant 1 à 12 h en main-
tenant la même températureque pour l'addition. Le composé obtenu
est ensuite refroidi à température ambiante et broyé à la granulo-
métrie souhaitée.
Lorsque l'oxydation est effectuée par un acide, le
mélange (composé bitumineux ou asphalténique - composé minéral)
est refroidi à température ambiante et broyé avant d'être addi-
tionné à une solution aqueuse de l'acide ou des mélanges d'acides
de normalité comprise entre 0,5 et 20 N, de préférence 0,5 à 10 N.
- La réaction est effectuée sous agitation pendant 1 à 20 h à tempé-
rature ambiante, de préférence 2 à 10 h, puis terminée par chauf-
fage à une température comprise entre 40 et 80 pendant 1 à 10 h.
Selon le degré d'oxydation souhaité. Le produit est ensuite
récupéré par filtration et neutralisé par lavage à l'eau ou avec
~ une solution diluée d'une base minérale.
`~ Les bitumes et asphaltènes de l'invention peuvent
être mélangés en toutes proportions avec les engrais et fertili-
sants solides usuels. Leur dose d'incorporation dans les sols
peut varier entre 50 et 2 000 kg/ha de préférence 300 à 1 200 kg/ha,
lors de cultures en plein champ et de 0,1 à 5 ~ en poids, de pré-
férence de 0,5 à 3 % lors de cultures en pots.
Leur activité sur la germination et la croissance
des plantes a été testée sur diverses expèces végétales et cer-
tains résultats agronomiques obtenus sont mentionnés dans les
exemples suivants qui illustrent cette invention, a titre non
limitatif.
EXEMPLE 1
- ~ un bitume ~0/100 de distillation directe, d'orogine
_~ _
.
8~7
Moyen Orient caractérisé par une pénétration à 25C de 82 en 1/10
de mm, on ajoute 30 % en poids de soufre en fleur à une tempéra-
ture de 160C. Le mélange est ensuite agité pendant 5 h a 180 ,
au cours desquelles se produit une ~orte expansion du milieu
réactionnel accompagnée d'un dégagement modéré d'hydrogène sulfuré.
Le mélange est ensuite coulé à chaud dans des bacs
métalliques. Après re~roidissement, le produit dur et friable
se recouvrant rapidement d'une mince pellicule blanche de sulfates
métalliques est broyé puis tamisé pour fournir des granulés de
diamètre compris entre 1 et 3 mm.
L'incorporation de ces granulés à 5 % dans du sable
stérilisé permet de constater l'activation de la croissance de
jeunes pousses de basilic par rapport à un témoin cultivé sur
sable non traité. La hauteur moyenne et le poids moyen des plantes
sont très proches de ceux obtenus sur sol naturel.
EXEMPLE 2
A un bitume 40/50 d'origine SAFANYIA chauffé à
160C sous agitation, sont ajoutés 28 ~ en poids de soufre en
fleur et 7 ~ de craie. Le mélange est porté à 185 pendant 5 h.30.
Une forte expansion due au dégagement de gaz carbonique est ob- ;
servée au cours de cette réaction et le milieu réactionnel devient
très visqueux. Le produit est récupéré selon le même protocole
que décrit dans l'exemple 1 et présente une friabilité et une
porosité comparables au composé décrit dans l'exemple 1.
Incorporé à une dose de ~00 kg/ha à un sol naturel,
une augmentation de rendement de 13 % est obtenue sur culture de
maPs en plein champ.
EXEMPLE 3
Si dans l'exemple 2, toutes choses étant égales par
ailleurs, on re~place la craie par de la dolomie, on obtient un
composé présentant un aspect semblable et permettant d'obtenir
--5--
, ,~.
. . ,
3S7
les résultats figurant dans le tableau 1 ci-après.
EXEMPLE 4
-
Si dans l'exemple 2, toutes choses étant égales par
ailleurs,onremplace la craie par un mélange de dolomie (95 % en
poids) et de carbonate de zinc (5 % en poids), on obtient un
composé qui, outre son action activatrice de la croissance (tableau
1) permet de lutter efficacement contre la carence en zinc du
mais.
EXEMPLE 5
Si dans l'exemple 2, toutes choses étant égales par
ailleurs, on remplace le bitume 40/50 d'origine SAFANYIA par un
bitume obtenu par soufflage d'un résidu de viscoréduction et ca-
ractérisé par un point de ramolissement de 92C selon la norme
AFNOR E O 7005, le composé obtenu présente les propriétés agro-
nomiques figurant dans le tableau 1.
EXEMPLE 6
A un résidu de viscoréduction d'un résidu de dis-
tillation d'origine Moyen-Orient et caractérisé par une viscosité
cinématique de 192cSt à 100, on ajoute 40 % en poids de soufre
en fleur à une température de 140C. Le mélange est agité pendant
2 h à 140C,puisporté à 185C pendant 7 h. Au bout de ce temps
de réaction, le dégagement d'hydrogène sulfuré a pratiquement
cessé. Après refroidissement, le mélange est récupéré comme in-
diqué dans l'exemple 1 ~résultats voir tableau 1).
EXEMPLE 7
.
80 parties d'asphaltènes obtenus par désasphaltage
au n-heptane de résidu de distillation directe d'origine Moyen
Orient et 20 parties de craie sont chauffés à 245C sous agitation
jusqu'à obtention d'un mélange homogène qui est versé dans des
bacs métalli~ues. Après refroidissement, le composé est broyé
finement et ajouté lentement à une solution aqueuse normale d'acide
85~1
chlorhydrique dans la proportion: 1 partie de mélange asphaltène -
craie pour 1 partie de solution. Le mélange est ensuite agité
pendant 2 h.30 à température ambiante et 2 h à 80C. Le produit
de réaction est filtré, lavé par l'eau jusqu'à neutralité, et
séché pour fournir un composé pulvérulent et microporeux présentant
les propriétés décrites dans le tableau 1.
EXEMPLE 8
Si, dans l'exemple 7, toutes choses étant égales
par ailleurs, on remplace l'acide chlorhydrique par l'acide
nitrique, le produit obtenu présente un effet accélérateur de la
germination des plantes (tableau 2)~
EXEMPLE 9
Si, dans l'exemple 7, toutes choses étant égales par
ailleurs, on remplace l'acide chlorhydrique par un mélange d'acide
nitrique et d'acide orthophosphorique dans le rapport molaire
2/3, 1/3 et la craie par un mélange craie - dolomie dans le
même rapport molaire, le composé obtenu conduit aux résultats
mentionnés dans le tableau 2.
EXE~PLE 10
Si, dans l'exemple 7, toutes choses étant égales
- par ailleurs, on remplace les asphaltènes obtenus par désasphaltage
au n-heptane, de résidu de distillation d'origine Moyen Orient
par un bitume soufflé 100/40, on obtient un produit similaire au
composé de l'exemple 8 (tableau 2).
EXEMPLE 11
Si, dans l'exemple 7, toutes choses étant é~ales par
ailleurs, on diminue la quantité relative de craie (90 parties
; d'asphaltènes pour 10 parties de craie) on obtient un produit
moins expansé, mais beaucoup plus oxydé présentant de très bonnes
propriétés sur la germination de graines de tomates (tableau 2)
et un fort pouvoir de rétention de l'eau et des sels minéraux.
. .
--7--
385'7
TABLEAU 1: TEST DE CROISSANCh DE GRAINES DE MAIS
(variété; MAISADOUR, Semende F 7 N)
Conditions de l'expérimentation:
- nombre de graines plantées: 2 x 16
- concentration en structure hydrocarbonée: 1 % en poids
- hydratation: 10 % d'eau par rapport au poids de sable
- sable stérilisé par traitement à l'acide chlorhydrique et à
l'eau oxygénée,
- éléments nutritifs: M, P, K (dose classique);
oligoéléments (liqueur de KNOPP)
,
_ j Exemples ¦ Témoin +
_ moln 3 ~ 4 S 6 7 ~ i Ec
Longueur moyenne .
27,4 37,4 36,2 35,5 36,2 34,9 37,3
par unité (cm)
Poids moyen par
unité (g) 0,78 1,68 1,3~ 1,30 1,40 1,23 1,63
Date apparition
de la 5ème 27 22 23 21 23 23 22
feuille (jour) _ 1_ _
TABLEAU 2: TESTS DE GERMINATION DE GRAINES DE TOMATES
(variétés: Hybride Fl Quatuor, graines Clause)
Con~itions de l'experimentation: identiq~les à celles du TABL~AU
_ .
EXEMPLES TEMOIN ~
TE- _ ELEMENTS
. MOIN 8 9 10 11 NUTRITIFS
I _
Apparition 2e 5 5 5 5 5 5
Feuille (J)
Apparition 3e 17 13 14 13 13 14
Feuille (J)
Apparition 4e 27 17 18 17 16 21
Feuille (J) _ L_ l _ _ .
.` . ~
-a-
~6~8S7
TABLEAU 2: ( s u i t e )
_ .
EXEMPLES TE:MOIN ~
TE~~ . _ _ ~LEMENTS
MOIN 8 9 10 ll NUTRITIFS
_ _ _ _ .
Apparition 5e _ 20 21 20 19 ~6
~ .~ _ __ ..
9 _
'. ~
