BR112012022182B1 - composição fertilizante contendo micronutrientes e métodos para fabricação da mesma - Google Patents

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Abstract

COMPOSIÇÃO FERTILIZANTE CONTENDO MICRONUTRIENTES E MÉTODOS PARA FABRICAÇÃO DA MESMA. Composição fertilizante incluindo um grânulo de fertilizante de base com um revestimento de barreira e um ou mais micronutrientes. O material de fertilizante de base é revestido com um revestimento de barreira e então um revestimento de um ou mais micronutrientes. Alternativamente, o material de fertilizante de base é revestido com um revestimento de barreira apresentando partículas separadas de micronutrientes dispersas através do mesmo. O revestimento de barreira atua para isolar física e quimicamente as partículas de nutrientes da composição de fertilizante de base, tal que mais micronutrientes estão disponíveis para a solução do solo e de forma final para a zona de raiz da planta

Description

PEDIDOS CORRELATOS
O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US número 61/309.894 depositado em 3 de março de 2010, e Pedido Provisório US número 61/311.011 depositado em 5 de março de 2010, cada um dos quais sendo incorporado ao presente documento em sua totalidade como referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção se refere, de modo geral, à composição fertilizante, e mais particularmente às composições fertilizantes contendo micronutrientes para subsequente introdução em solução de solo e, eventualmente, na zona da raiz de uma planta.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Além dos nutrientes primários, tais como o carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio fósforo, e potássio, micronutrientes e nutrientes secundários são elementos que também são essenciais para o crescimento das plantas, mas são necessárias quantidades muito menores que aquelas dos nutrientes primários. Os nutrientes secundários podem incluir, por exemplo, o cálcio (Ca), enxofre (S) e magnésio (Mg) . Os micronutrientes podem incluir, por exemplo, boro (B) , cobre (Cu), ferro (Fe), manganês (Mn), molibdênio (Mo) , zinco (Zn) , cloro (Cl), cobalto (Co), sódio (Na) e combinações dos mesmos.
Fontes de micronutrientes variam consideravelmente em seu estado físico, reatividade química, custo e disponibilidade para as plantas. Quatro classes principais de fontes de micronutrientes incluem: (1) os produtos inorgânicos, tais como óxidos, carbonatos, e os sais metálicos, tais como sulfatos, cloretos e nitratos, (2) quelatos sintéticos formados pela combinação de um agente quelante com um metal através de ligação coordenada, (3) complexos orgânicos naturais incluindo lignossulfonatos, poliflavonóides, e fenóis, fabricados por reação de sais metálicos com certos subprodutos orgânicos da indústria de polpa de madeira ou indústrias relacionadas, e (4) , ou fritas, ou produtos vítreos fritados, contendo uma concentração de micronutrientes de cerca de 2 a 25 por cento.
O método mais comum de aplicação dos micronutrientes às culturas é a aplicação no solo. As taxas de aplicação recomendadas são geralmente de menos de 4,53 kg/acre em uma base elementar, assim a aplicação uniforme de fontes de micronutrientes, separadamente no campo pode ser difícil. A inclusão de micronutrientes com fertilizantes mistos é um método conveniente de aplicação e permite uma distribuição mais uniforme com equipamento de aplicação convencional. Os custos também são reduzidos pela eliminação de uma etapa de aplicação separada. Quatro métodos de aplicação de micronutrientes com fertilizantes mistos podem incluir a incorporação durante a fabricação, combinação em volume com fertilizantes granulares, revestimento sobre fertilizantes granulares, e mistura com fertilizantes líquidos.
A incorporação durante a fabricação é a incorporação de um ou mais micronutrientes diretamente nos fertilizantes granulares, tais como, NPK ou fertilizante de fosfato, conforme eles estão sendo produzidos. Esta prática permite que cada grânulo do fertilizante de fosfato tenha uma concentração constante de micronutriente(s) desejada e uma distribuição uniforme de micronutrientes(s) através de todo o fertilizante granular. Uma vez que os grânulos de fosfato são uniformemente dispersos sobre a área de cultivo, o(s) micronutriente(s) contido (s) também são dispersos. No entanto, uma vez que a fonte de micronutriente está em contato com os componentes de fertilizantes mistos, sob condições de alta temperatura e umidade durante a fabricação, a taxa das reações químicas com os fosfatos é aumentada o que pode reduzir a disponibilidade na planta de alguns micronutrientes, uma vez que o(s) micronutriente(s) permanece(m) no grânulo de fosfato.
A mistura em volume com fertilizantes granulados é a prática de mistura em volume de compostos micronutrientes granulados, separadamente, com fertilizantes de fosfato granulares e fertilizantes de potássio granulares. A principal vantagem desta prática é que as classificações de fertilizantes podem ser produzidas as quais fornecerão as taxas de micronutrientes recomendadas para um dado campo nas taxas de aplicação de fertilizante comuns. A principal desvantagem é que a segregação de nutrientes pode ocorrer durante a operação de mistura e com o manuseio subsequente. A fim de reduzir ou evitar a segregação de tamanho durante o manuseamento e transporte, os grânulos de micronutrientes devem estar próximos do mesmo tamanho que os grânulos de fosfato e potássio. Uma vez que os micronutrientes são necessários em quantidades muito pequenas para a nutrição das plantas, esta prática tem resultado em grânulos de micronutrientes distribuídos de forma desigual e, geralmente, demasiado longe da maioria das plantas para serem de benefício imediato, uma vez que a maioria migra na solução do solo apenas alguns milímetros durante toda a estação de crescimento.
O revestimento dos fertilizantes granulares diminui a possibilidade de segregação. No entanto, alguns materiais de ligação não são satisfatórios uma vez que não mantêm os revestimentos de micronutrientes durante ensacamento, armazenamento e manuseio, o que resulta na separação das fontes de micronutrientes dos componentes dos fertilizantes granulares. Foram tomadas medidas para reduzir o problema da segregação no caso dos nutrientes secundários e micronutrientes, por exemplo, como no caso do enxofre ou plaquetas de enxofre na porção do fertilizante, tal como descrito na Patente US número 6.544.313, intitulada "Sulfur-Containing Fertilizer Composition and Method for Preparing Same" e no caso dos micronutrientes conforme descrito na Patente US número 7.497.891, intitulada "Method for Producing a Fertilizer with Micronutrients", ambas sendo incorporadas ao presente documento como referência, em sua totalidade.
Semelhante a incorporação de micronutrientes durante a fabricação descrita acima, a fonte de micronutriente está em contato com os componentes de fertilizantes em um produto revestido e os micronutrientes podem sofrer reações químicas com os fosfatos, reduzindo desse modo a disponibilidade na planta de alguns micronutrientes porque o(s) micronutriente (s) permanece(m) no grânulo de fosfato.
Contínua a existir uma necessidade de um produto fertilizante que contenha um ou mais micronutrientes que maximizem a introdução de micronutrientes(s) na solução do solo e, finalmente, na zona da raiz das plantas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
As modalidades da invenção são dirigidas à incorporação de micronutrientes desejado (s) nas formulações de fertilizantes granulares para a introdução subsequente dos micronutrientes na solução do solo e, eventualmente, na zona da raiz da planta. Um revestimento sobre o fertilizante de base é usado como um revestimento de barreira ou de separador para evitar ou reduzir as interações químicas/físicas entre os micronutrientes (s) e o fertilizante de base.
Em uma modalidade da invenção, um material de revestimento de barreira se encontra em estado líquido ou fundido. Um ou mais micronutrientes são então incorporados à fusão do material de revestimento de barreira. O material de revestimento de barreira é revestido por pulverização sobre um grânulo de fertilizante adequado, tal como um fosfato de amónio, fosfato de cálcio, ou fertilizante de fosfato de potássio. As partículas de micronutrientes são retidas no interior do material de revestimento de barreira, separadas da interação química e física com o material fertilizante de base.
Em outra modalidade da invenção, um grânulo de fertilizante adequado, tal como um fosfato de amónio, fosfato de cálcio ou fosfato de potássio é revestido por meio de métodos convencionais, tais como, revestimento por pulverização, com um material de revestimento de barreira.
Um ou mais micronutrientes são então adicionados tanto em um revestimento contínuo ou descontínuo em torno dos grânulos do fertilizante revestido com barreira, de tal forma que as partículas de micronutrientes são química e fisicamente separadas ou isoladas do material fertilizante de base.
O sumário da invenção acima não pretende descrever cada modalidade ilustrada ou cada implementação da presente invenção. A descrição detalhada que se segue exemplifica mais especificamente essas modalidades.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é um grânulo de fertilizante contendo micronutrientes, de acordo com uma modalidade da invenção;
A figura 2 é um grânulo de fertilizante contendo micronutrientes de acordo com outra modalidade da invenção;
A figura 3 é um gráfico que compara a dissolução de micronutrientes ao longo do tempo para diferentes materiais de revestimento de barreira, e
A figura 4 é um gráfico que representa o efeito da solubilidade em água na absorção de zinco pelas plantas.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS
De acordo com uma modalidade da invenção ilustrada na figura 1, um grânulo de fertilizante contendo micronutrientes 100 pode compreender uma porção de núcleo de fertilizante 102, um material de revestimento de barreira 104 revestido ou de outra forma aplicado ao longo de pelo menos uma porção do fertilizante 102, e um revestimento de micronutrientes 106 contendo um ou mais micronutrientes que cobrem pelo menos uma parte da barreira de material de revestimento 104.
Nesta modalidade, o material de revestimento de barreira 104 pode estar em uma forma de líquido, sólido ou fundida e pode ser pulverizado, revestido, ou constituir qualquer uma de uma série de técnicas de revestimento adequadas, para formar um revestimento contínuo ou descontínuo sobre a porção do fertilizante 102. Em uma modalidade específica, um material de revestimento de barreira é combinado com água para formar uma pasta que é pulverizada sobre os grânulos de fertilizante em um granulador. Os grânulos são então secos. Os grânulos revestidos de barreira são depois subsequentemente revestidos com um micronutriente apropriado, tal como, um complexo de micronutriente, por exemplo, ZnSO4.H2O, por qualquer uma das inúmeras técnicas de revestimento apropriadas, tais como, revestimento por pulverização.
Opcionalmente, um revestimento polimérico quente pode ser adicionado aos grânulos de barreira revestidos antes da adição do micronutriente para proporcionar uma superfície pegajosa para aderência dos micronutrientes aos grânulos, e adicionalmente para aperfeiçoar a solubilidade em água dos micronutrientes. Tais polímeros podem incluir, por exemplo, polietilenoimina (PEI).
De acordo com uma modalidade alternativa da invenção ilustrada na Figura 2, um grânulo de fertilizante contendo micronutrientes 200 pode compreender uma porção de núcleo do fertilizante 202, um material de revestimento de barreira 204 revestido ou de outra forma aplicado sobre pelo menos uma porção do fertilizante 202, e um ou mais micronutrientes 206 dispersos dentro do material de revestimento de barreira 204.
A porção de fertilizante 102, 202 pode compreender qualquer fertilizante adequado, tal como, por exemplo, nitratos, uréias, potássios, fertilizantes de fosfato, tais como, fosfato mono-amônio (MAP), fosfato de di-amônio (DAP), superfosfato simples, superfosfato triplo, fosfatos de potássio, fosfatos de cálcio e combinações dos mesmos.
O material de revestimento de barreira 104, 204 pode compreender um ou mais materiais que isolam o(s) micronutriente (s) da composição fertilizante para reduzir ou eliminar as reações químicas e/ou outras interações entre o(s) micronutriente(s) e a composição fertilizante de base. Por exemplo, se a composição fertilizante de base for um fosfato, o material de revestimento de barreira 104 pode compreender uréia, langbeinita (também conhecida como K-Mag ou K2Mg2 (SO4) 3) , sulfato de amónio (NH4)2SO4), sulfato de potássio (K2SO4) , sulfato de magnésio (MgSO4) , sulfato de cálcio (CaSO4) , enxofre elementar (S), silicatos, seus respectivos hidratos (sal com água associada de hidratação [’XH20]) e combinações dos mesmos.
Micronutrientes 106, 206 podem compreender o boro (B) , cobre (Cu), ferro (Fe) , manganês (Mn), molibdênio (Mo) , zinco (Zn), cloro (Cl), cobalto (Co), sódio (Na) , níquel (Ni), selênio (Se) e combinações dos mesmos. Micronutrientes 106, 206 podem estar na forma de partículas separadas ou plaquetas, e podem, opcionalmente, ser incorporados a uma matriz de PEI.
Os exemplos que se seguem discutem modalidades específicas da invençãp. O equipamento utilizado na preparação de cada um dos exemplos era um recipiente granulador de 30,48 cm de diâmetro (33,02 cm de largura com 12,7 cm de largura do leito), equipado com um acionamento de frequência variável (VFD) e montado verticalmente. O tambor não foi sinalizado; o mesmo foi equipado apenas com barras de deslizamento para manter o leito em movimento.
Materiais exemplares foram preparados no modo de batelada primeiro por carregar o granulado com MAP não revestido, seguido por adição do material de barreira apropriado para eventualmente revestir as partículas de MAP. O(s) micronutriente(s) apropriado(s) foram então adicionados aos grânulos revestidos em conjunto com um polímero que é eficaz no aperfeiçoamento da solubilidade da água dos micronutrientes.
Exemplo 1: Revestimento de barreira com uréia
MAP não revestido foi completamente revestido com uréia fundida (cerca de 10%) e deixado resfriar. Os grânulos revestidos foram revestidos por pulverização com PEI aquecido e subsequentemente revestidos com zinco na forma de ZnSO4.H2O ou cobre na forma de Cu SO4.5H2O. O complexo foi então formado através da pulverização com uma pequena quantidade (cerca de 0,25%) de água ácida (pH ajustado para cerca de 2). Talco (cerca de 1%) foi adicionado para se obter grânulos que fluam livremente.
Exemplo 2: Revestimento com K-Mag (K2Mg2 (SO4) 3)
MAP não revestido foi completamente revestido com K-Mag em pó combinado com metade de seu peso sendo de lignossulfonato de cálcio diluído (diluído para 70/30 peso/peso de CLS/H2O com CLS compreendendo 58% de sólidos). A pasta foi eventualmente dispersa sobre o leito de tombamento de grânulos de MAP e aquecida à secura. Os grânulos revestidos foram revestidos por pulverização com PEI (99%) e subsequentemente revestidos com zinco na forma de ZnSO4.H2O. 0 complexo foi então formado através da pulverização com uma pequena quantidade (cerca de 0,25%) de água ácida (pH ajustado para cerca de 2 com ácido cítrico). Os grânulos revestidos foram então secos ao ar. Talco (cerca de 1%) foi adicionado para se obter grânulos que fluam livremente.
Exemplo 3: Revestimento com sulfato de amónio ( (NH4)2SO4)
MAP não revestido foi completamente revestido com combinação de sulfato de amónio em pó apresentando um peso igual de solução de lignossulfonato de cálcio diluído (diluído para 70/30 peso/peso de CLS/H2O com CLS compreendendo 58% de sólidos) para formar uma pasta fluida. A pasta foi eventualmente dispersa sobre o leito de tombamento de grânulos de MAP e aquecida à secura. Os grânulos revestidos foram revestidos por pulverização com PEI (99%) aquecido e subsequentemente revestidos com zinco na forma de ZnSO4.H2O. O complexo foi então formado através da pulverização com uma pequena quantidade (cerca de 0,25%) de água ácida (pH ajustado para cerca de 2 com ácido cítrico). Os grânulos revestidos foram então secos ao ar. Talco (cerca de 1%) foi adicionado para se obter grânulos que fluam livremente.
Exemplo 4: Revestimento com sulfato de potássio (K2SO4)
MAP não revestido foi completamente revestido com combinação de sulfato de amónio em pó apresentando metade de seu peso sendo de solução de lignossulfonato de cálcio diluído (diluído para 70/30 peso/peso de CLS/H2O com CLS compreendendo 58% de sólidos) para formar uma pasta fluida. A pasta foi eventualmente dispersa sobre o leito de tombamento de grânulos de MAP e aquecida à secura. Os grânulos revestidos foram revestidos por pulverização com PEI (99%) aquecido e subsequentemente revestidos com zinco na forma de ZnSO4.H2O. O complexo foi então formado através da pulverização com uma pequena quantidade (cerca de 0,25%) de água ácida (pH ajustado para cerca de 2 com ácido cítrico). Os grânulos revestidos foram então secos ao ar. Talco (cerca de 1%) foi adicionado para se obter grânulos que fluam livremente.
Como mostrado no gráfico da figura 3, a composição de fertilizante revestido com K-Mag como o material de revestimento de barreira (Exemplo 2) , resultou em porcentagem de dissolução mais elevada de micronutrientes após oito horas. Todos os exemplos propostos resultaram na dissolução significativamente mais elevada que a de um produto onde os micronutrientes são incorporados ao fertilizante de fosfato.
Como mostrado no gráfico da figura 4, a composição de fertilizante revestido empregando K-Mag como o material de revestimento de barreira (Exemplo 2) também teve o melhor desempenho, em termos de efeito de solubilidade em água na absorção de zinco pelas plantas.
A invenção pode ser concretizada em outras formas específicas sem se afastar dos atributos essenciais da mesma e, portanto, as modalidades ilustradas devem ser consideradas em todos os aspectos como ilustrativas e não restritivas. As reivindicações previstas no presente documento se destinam a garantir a adequação do presente pedido de modo a estabelecer prioridade estrangeira e para nenhuma outra finalidade.

Claims (14)

1. Composição fertilizante caracterizada por compreender: um grânulo de fertilizante de base, em que o fertilizante de base é um fosfato; um revestimento de barreira que cobre pelo menos uma porção de uma superfície externa do grânulo de fertilizante de base, o revestimento de barreira sendo selecionado do grupo que consiste em uréia, langbeinita, sulfato de amónio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio, sulfato de cálcio, enxofre elementar, silicatos, os respectivos hidratos, e combinações dos mesmos; um ou mais micronutrientes dispersos no revestimento de barreira, de tal modo que um ou mais micronutrientes são quimicamente e fisicamente isolados do grânulo de fertilizante de base; e um revestimento polimérico cobrindo pelo menos uma porção do revestimento de barreira, e um ou mais micronutrientes adicionais incorporados no ou sobre o revestimento polimérico.
2. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do fertilizante de base ser selecionado de fosfato de mono-amônio, fosfato de di-amônio, superfosfato simples, superfosfato triplo e combinações dos mesmos.
3. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do revestimento de barreira ser um material que não é reativo com o fertilizante de base e com um ou mais micronutrientes.
4. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um ou mais micronutrientes serem selecionados de boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, zinco, cloro, cobalto, sódio, níquel, selênio e suas combinações.
5. Composição de fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por um ou mais micronutrientes adicionais serem aderidos a uma superfície externa do revestimento de polímero.
6. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato do revestimento do polímero compreender um polímero da família de polietilenoimina (PEI) de polímeros.
7. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato do um ou mais micronutrientes adicionais cobrirem, pelo menos, uma parte da superfície externa do revestimento de polímero.
8. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato do revestimento do polímero compreender um polímero da família de polímeros polietilenoimina (PEI).
9. Método para fabricar uma composição fertilizante, conforme definida na reivindicação 1, caracterizado por compreender: fornecer um grânulo de fertilizante de base compreendendo um fosfato,- revestir pelo menos uma porção dos grânulos de fertilizante de base com um revestimento de barreira, o revestimento de barreira sendo selecionado do grupo que consiste em uréia, langbeinita, sulfato de amónio, sulfato de potássio, sulfato de magnésio, sulfato de cálcio, enxofre elementar, silicatos, os respectivos hidratos, e suas combinações; adicionar um ou mais micronutrientes ao revestimento de barreira, de tal modo que um ou mais micronutrientes sejam quimicamente e fisicamente isolados do grânulo de fertilizante de base; revestir pelo menos uma porção do revestimento de barreira com um revestimento polimérico aquecido; aderir um ou mais micronutrientes ao revestimento polimérico aquecido; e resfriar o revestimento polimérico aquecido.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do fertilizante de base ser selecionado de fosfato de mono-amônio, fosfato de di- amônio, superfosfato simples, superfosfato triplo e suas combinações.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do revestimento de barreira ser um material que não é reativo com o fertilizante de base e com um ou mais micronutrientes.
12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por um ou mais micronutrientes ser selecionados de boro, cobre, ferro, manganês, molibdênio, zinco, cloro, cobalto, sódio, níquel, selênio e suas combinações.
13. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do revestimento polimérico aquecido compreender um polímero da família de polímeros polietilenoimina (PEI).
14. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato da adição de um ou mais micronutrientes ao revestimento de barreira compreender: dispersar o um ou mais micronutrientes no interior do revestimento de barreira antes do revestimento do grânulo de fertilizante de base, com o revestimento de barreira.
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