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Un fertilizante de liberación controlada ( FLC ) es un fertilizante granulado que libera nutrientes gradualmente en el suelo (es decir, con un período de liberación controlada ). [2] El fertilizante de liberación controlada también se conoce como fertilizante de disponibilidad controlada, fertilizante de liberación retardada, fertilizante de liberación medida o fertilizante de acción lenta. Por lo general, el FLC se refiere a fertilizantes a base de nitrógeno. La liberación lenta y controlada involucra 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 el 60 por ciento del nitrógeno total insoluble en agua fría, y el nitrógeno sin reaccionar (de liberación rápida) menos del 15%. Las ureas de metileno , por ejemplo, la metilendiurea , se comercializaron en los años 1960 y 1970, con un 25% y un 60% del nitrógeno como insoluble en agua fría, y nitrógeno ureico sin reaccionar en el rango del 15% al 30%.
En los años 60, en los EE. UU., 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 parte de los microbios del suelo, así como de las imperfecciones mecánicas (grietas, etc.) en la cápsula. Lo típico es que la liberación retardada se produzca entre 6 y 16 semanas en aplicaciones de césped. Cuando se utiliza un polímero duro como recubrimiento secundario, las propiedades son una combinación entre partículas controladas por difusión y las tradicionales recubiertas de azufre.
Ventajas
Muchos factores motivan el uso de CRF, incluido un uso más eficiente del fertilizante. Para ilustrar el problema, se estima que, en promedio, el 16% de los fertilizantes convencionales basados en nitrógeno se pierde por evaporación (como NH3 , N2O , N2 ) o amoníaco de escorrentía. [4] [5] Otro factor que favorece a CRT protege a los cultivos del daño químico ( quemaduras de fertilizantes ). Además de proporcionar nutrición a las plantas, el exceso de fertilizantes puede ser venenoso para la misma planta. Finalmente, las ventajas importantes son económicas: menos aplicaciones y el uso de menos fertilizante en general. Los resultados (rendimiento) en la mayoría de los casos mejoran en >10%.
Consideraciones medioambientales
Los CRF tienen el potencial de reducir la contaminación nitrogenada, que conduce a la eutrofización . El uso eficiente de fertilizantes a base de nitrógeno también es relevante para la emisión de nitrógeno.
2O a la atmósfera cada año, de los cuales el 36% se debe a la actividad humana. El N antropogénico
2El O es producido por microorganismos que actúan sobre el amoníaco más rápido de lo que la planta puede absorber este nutriente. [6]
Implementación
El fertilizante se administra ya sea como abono superficial o mezclándolo con el suelo antes de sembrar . El recubrimiento de polímero de los ingredientes del fertilizante proporciona a las tabletas y picos una "liberación temporal real" o "liberación escalonada de nutrientes" (SNR) de los nutrientes del fertilizante. El NBPT funciona como un inhibidor de la enzima ureasa . [4] Los inhibidores de la ureasa , en niveles de 0,05 por ciento en peso, se agregan a los fertilizantes a base de urea para controlar su conversión a amoníaco. [7]
Mecanismos de liberación
La tasa de liberación está determinada por varios factores principales: (i) la baja solubilidad de los compuestos en la humedad del suelo, (ii) la descomposición de la capa protectora aplicada a los pellets de fertilizantes y (iii) la conversión de los productos químicos en amoníaco o un nutriente vegetal igualmente efectivo. [4]
Los fertilizantes convencionales son solubles en agua y los nutrientes se dispersan. Como 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 evita la disolución y permite que los nutrientes fluyan hacia el exterior.
Definiciones
La Asociación Estadounidense de Funcionarios de Control de Alimentos Vegetales (AAPFCO) ha publicado las siguientes definiciones generales (Publicación Oficial 57):
- Fertilizante de liberación lenta o controlada : fertilizante que contiene un nutriente vegetal en una forma que retrasa su disponibilidad para la absorción y el uso de la planta después de la aplicación, o que extiende su disponibilidad para la planta significativamente más tiempo que un "fertilizante de nutrientes de rápida disponibilidad" de referencia, como el nitrato de amonio o la urea, el fosfato de amonio o el cloruro de potasio. Tal retraso de la disponibilidad inicial o tiempo extendido de disponibilidad continua puede ocurrir por una variedad de mecanismos. Estos incluyen la solubilidad controlada del material en agua por recubrimientos semipermeables, oclusión, materiales proteínicos u otras formas químicas, por hidrólisis lenta de compuestos de bajo peso molecular solubles en agua o por otros medios desconocidos.
- Fertilizante nitrogenado estabilizado : fertilizante al que se le ha añadido un estabilizador de nitrógeno. Un estabilizador de nitrógeno es una sustancia añadida a un fertilizante que prolonga el tiempo en que el componente nitrogenado 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 N amoniacal a N 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 simple que aporta nitrógeno. La isobutilidendiurea ("IBDU") y la urea-formaldehído se convierten lentamente en el suelo en urea, que es rápidamente absorbida por las plantas. La IBDU es un compuesto único con la fórmula (CH 3 ) 2 CHCH(NHC(O)NH 2 ) 2 mientras que la urea-formaldehído consiste en mezclas con la fórmula aproximada (HOCH 2 NHC(O)NH) n CH 2 .
Los fertilizantes de liberación controlada son fertilizantes tradicionales encapsulados en una cáscara 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 surfactantes, 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. El "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 atraído el 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 978-3527306732.
- ^ Gregorich, Edward G.; Turchenek, L. W.; Carter, M. R.; Angers, Denis A., eds. (2001). Diccionario de ciencias ambientales y del suelo. CRC Press . p. 132. ISBN 978-0-8493-3115-2. LCCN 2001025292 . Consultado el 9 de diciembre de 2011 .
- ^ ab JB Sartain, Universidad de Florida (2011). "Alimentos para césped: nitrógeno de liberación lenta". Mantenimiento de terrenos . Archivado desde el original el 2019-10-29 . Consultado el 2020-12-29 .
- ^ abc Pan, Baobao; Lam, Shu Kee; Mosier, Arvin; Luo, Yiqi; Chen, Deli (2016). "Volatilización del amoniaco 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 próxima generación de mayor eficiencia para una 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 utilizando inhibidores de N, molibdeno y azufre elemental". Revista de ciencias del suelo y nutrición vegetal . 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 978-3527306732.
- ^ Bi, Siwen; Barinelli, Vincenzo; Sobkowicz, Margaret J. (2 de febrero de 2020). "Compuesto de fertilizante de liberación controlada degradable preparado mediante extrusión: fabricación, caracterización y mecanismos de liberación". Polímeros . 12 (2): 301. doi : 10.3390/polym12020301 . ISSN 2073-4360. PMC 7077398 . PMID 32024294.