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Un fertilizante de liberación controlada ( FRC ) es un fertilizante granulado que libera nutrientes gradualmente en el suelo (es decir, con un período de liberación controlado ). [ 2 ] El fertilizante de liberación controlada también se conoce como fertilizante de disponibilidad controlada, fertilizante de liberación retardada, fertilizante de liberación dosificada o fertilizante de acción lenta. Generalmente, el término FRC se refiere a fertilizantes a base de nitrógeno. Los fertilizantes de liberación lenta y controlada representan solo el 0,15 % (562 000 toneladas) del mercado de fertilizantes (1995).
Historia
Las tecnologías de liberación controlada de nitrógeno basadas en polímeros derivados de la combinación de urea y formaldehído se produjeron por primera vez en 1936 y se comercializaron en 1955. [ 3 ] El producto inicial tenía un 60 por ciento del nitrógeno total insoluble en agua fría, y el nitrógeno sin reaccionar (de liberación rápida) era inferior al 15%. Las metilenureas , por ejemplo, la metilendiurea , se comercializaron en las décadas de 1960 y 1970, con un 25% y un 60% del nitrógeno como insoluble en agua fría, y nitrógeno de urea sin reaccionar en el rango del 15% al 30%.
En la década de 1960 en Estados Unidos, el Centro Nacional de Desarrollo de Fertilizantes de la Autoridad del Valle de Tennessee comenzó a desarrollar urea recubierta de azufre. El azufre se utilizó como material de recubrimiento principal debido a su bajo costo y su valor como nutriente secundario. [ 3 ] Por lo general, se agrega cera o polímero para perfeccionar la encapsulación. Las propiedades de liberación lenta dependen de la degradación del sellador secundario por los microbios del suelo, así como de las imperfecciones mecánicas (grietas, etc.) en la cápsula. Es típico una liberación retardada de 6 a 16 semanas en aplicaciones para césped. Cuando se utiliza un polímero duro como recubrimiento secundario, las propiedades son una combinación entre partículas controladas por difusión y recubrimientos de azufre tradicionales.
Ventajas
Muchos factores motivan el uso de CRF, incluyendo un uso más eficiente del fertilizante. Para ilustrar el problema, se estima que, en promedio, el 16% de los fertilizantes convencionales a base de nitrógeno se pierde por evaporación (como NH₃ , N₂O , N₂ ) o amoníaco por escorrentía. [ 4 ] [ 5 ] Otro factor que favorece el CRT es la protección de los cultivos contra el daño químico ( quemadura por fertilizante ). Además de proporcionar nutrientes a las plantas, el exceso de fertilizantes puede ser tóxico para ellas. Finalmente, las ventajas económicas importantes son: menos aplicaciones y menor uso de fertilizante en general. Los resultados (rendimiento) mejoran en la mayoría de los casos en más del 10%.
Consideraciones ambientales
CRF tiene el potencial de disminuir la contaminación nitrogenada, que conduce a la eutrofización . El uso eficiente de fertilizantes a base de nitrógeno también es relevante para la emisión de N2 Oa la atmósfera cada año, de los cuales el 36% se debe a la actividad humana. ElNEl 2O es producido pormicroorganismosque actúan sobre el amoníaco más rápido de lo que la planta puede absorber este nutriente. [ 6 ]
Implementación
El fertilizante se administra mediante la aplicación superficial del suelo o mezclándolo con el suelo antes de la siembra . El recubrimiento polimérico de los ingredientes del fertilizante proporciona a las tabletas y varillas una liberación controlada de nutrientes (SNR). El NBPT actúa como inhibidor de la enzima ureasa . [ 4 ] Se añaden inhibidores de la ureasa , en concentraciones del 0,05 % en peso, a los fertilizantes a base de urea para controlar su conversión en amoníaco. [ 7 ]
Mecanismos de liberación
La velocidad de liberación está determinada por varios factores principales: (i) la baja solubilidad de los compuestos en la humedad del suelo, (ii) la degradación del recubrimiento protector aplicado a los gránulos de fertilizante y (iii) la conversión de los productos químicos en amoníaco o un nutriente vegetal igualmente eficaz. [ 4 ]
Los fertilizantes convencionales son solubles en agua, lo que permite que los nutrientes se dispersen. Dado que los fertilizantes de liberación controlada no son solubles en agua, sus nutrientes se dispersan en el suelo más lentamente. Los gránulos de fertilizante pueden tener un sustrato insoluble o una cubierta semipermeable que impide su disolución, permitiendo a la vez que los nutrientes fluyan hacia el exterior.
Definiciones
La Asociación de Funcionarios Estadounidenses de Control de Alimentos Vegetales (AAPFCO) ha publicado las siguientes definiciones generales (Publicación Oficial 57):
- Fertilizante de liberación lenta o controlada : Un fertilizante que contiene un nutriente vegetal en una forma que retrasa su disponibilidad para la absorción y el uso por la planta después de la aplicación, o que extiende su disponibilidad para la planta durante un tiempo significativamente mayor que un fertilizante de referencia de "nutriente de rápida disponibilidad", como el nitrato de amonio o la urea, el fosfato de amonio o el cloruro de potasio. Este retraso en la disponibilidad inicial o la prolongación del tiempo de disponibilidad continua puede producirse por diversos mecanismos. Estos incluyen la solubilidad controlada del material en agua mediante recubrimientos semipermeables, oclusión, materiales proteicos u otras formas químicas, la hidrólisis lenta de compuestos hidrosolubles de bajo peso molecular, u otros medios desconocidos.
- Fertilizante nitrogenado estabilizado : Fertilizante al que se le ha añadido un estabilizador de nitrógeno. Un estabilizador de nitrógeno es una sustancia que se añade a un fertilizante para prolongar el tiempo que el nitrógeno del fertilizante permanece en el suelo en forma de nitrógeno ureico o nitrógeno amoniacal.
- Inhibidor de la nitrificación : Sustancia que inhibe la oxidación biológica del nitrógeno amoniacal a nitrógeno nítrico.
- Inhibidor de la ureasa : Sustancia que inhibe la acción hidrolítica de la enzima ureasa sobre la urea.
Ejemplos
La mayoría de los fertilizantes de liberación lenta son derivados de la urea, un fertilizante directo que proporciona nitrógeno. La isobutilidendiurea ("IBDU") y la urea-formaldehído se convierten lentamente en el suelo en urea, que es absorbida rápidamente por las plantas. La IBDU es un compuesto único con la fórmula (CH 3 ) 2 CHCH(NHC(O)NH 2 ) 2 mientras que las urea-formaldehídos consisten en mezclas de la fórmula aproximada (HOCH 2 NHC(O)NH) n CH 2 .
Los fertilizantes de liberación controlada son fertilizantes tradicionales encapsulados en una cubierta que se degrada a una velocidad específica. El azufre es un material de encapsulación típico. Otros productos recubiertos utilizan termoplásticos (y a veces etileno-acetato de vinilo y tensioactivos, etc.) para producir una liberación controlada por difusión de urea u otros fertilizantes. El "recubrimiento de capa reactiva" puede producir recubrimientos de membrana más delgados y, por lo tanto, más económicos, al aplicar monómeros reactivos simultáneamente a las partículas solubles. "Multicote" es un proceso que aplica capas de sales de ácidos grasos de bajo costo con una capa superior de parafina. Recientemente, los polímeros biodegradables como recubrimientos para fertilizantes de liberación lenta/controlada han despertado interés por su potencial para aumentar la eficiencia de utilización de fertilizantes/pesticidas y reducir los efectos ambientales negativos. [ 9 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Dittmar, Heinrich; Drach, Manfred; Vosskamp, Ralf; Trenkel, Martín E.; Gutser, Reinhold; Steffens, Gunter (2009). "Fertilizantes, 2. Tipos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.n10_n01 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ Gregorich, Edward G.; Turchenek, LW; Carter, MR; Angers, Denis A., eds. (2001). Diccionario de suelos y ciencias ambientales . CRC Press . pág. 132. ISBN 978-0-8493-3115-2LCCN 2001025292. Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
- 1 2 J. B. Sartain, Universidad de Florida (2011). "Alimento para el césped: nitrógeno de liberación lenta" . Mantenimiento de terrenos . Archivado del original el 29-10-2019 . Recuperado el 29-12-2020 .
- 1 2 3 Pan, Baobao; Lam, Shu Kee; Mosier, Arvin; Luo, Yiqi; Chen, Deli (2016). "Volatilización de amoníaco de fertilizantes sintéticos y sus estrategias de mitigación: una síntesis global". Agricultura, Ecosistemas y Medio Ambiente . 232 : 283–289 . Bibcode : 2016AgEE..232..283P . doi : 10.1016/j.agee.2016.08.019 .
- ↑ Lam, Shu Kee; Wille, Uta; Hu, Hang-Wei; Caruso, Frank; Mumford, Kathryn; Liang, Xia; Pan, Baobao; Malcolm, Bill; Roessner, Ute; Suter, Helen; Stevens, Geoff; Walker, Charlie; Tang, Caixian; He, Ji-Zheng; Chen, Deli (2022). "Fertilizantes de eficiencia mejorada de próxima generación para la seguridad alimentaria sostenida" . Nature Food . 3 (8): 575– 580. doi : 10.1038/s43016-022-00542-7 . PMID 37118587. S2CID 251080988 .
- ↑ Sloss, Leslie L. (1992). Libro de datos sobre tecnología de control de óxidos de nitrógeno . William Andrew. pág. 6. ISBN 978-0-8155-1294-3.
- ↑ Zaman, M.; Zaman, S.; Quin, BF; Kurepin, LV; Shaheen, S.; Nawaz, S.; Dawar, KM (2014). "Mejora del crecimiento de los pastos y la eficiencia de la urea mediante el uso de inhibidores de nitrógeno, molibdeno y azufre elemental" . Journal of Soil Science and Plant Nutrition . doi : 10.4067/S0718-95162014005000020 .
- ↑ C. Nitschke; G. Scherr (2012). "Derivados de la urea". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.o27_o04 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ Bi, Siwen; Barinelli, Vincenzo; Sobkowicz, Margaret J. (2020-02-02). "Compuesto de fertilizante de liberación controlada degradable preparado por extrusión: fabricación, caracterización y mecanismos de liberación" . Polymers . 12 ( 2): 301. doi : 10.3390/polym12020301 . ISSN 2073-4360 . PMC 7077398. PMID 32024294 .
Lecturas adicionales
- Du, Chang-wen; Zhou, Jian-ming; Shaviv, Avi (2006). "Características de liberación de nutrientes de fertilizantes compuestos de liberación controlada recubiertos de polímeros". Journal of Polymers and the Environment . 14 (3): 223– 230. Bibcode : 2006JPEnv..14..223D . doi : 10.1007/s10924-006-0025-4 . S2CID 97049596 .
- Fertilizantes
