BR112015007885B1 - composição nutritiva inorgânica compreendendo ao menos uma fase aquosa, um polifosfato e uma fonte de ferro como micronutriente - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO NUTRITIVA INORGÂNICA DE FERRO A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UMA COMPOSIÇÃO NUTRITIVA LÍQUIDA INORGÂNICA COMPREENDENDO AO MENOS UMA FASE AQUOSA, UM POLIFOSFATO E AO MENOS UMA FONTE DE FERRO COMO MICRONUTRIENTE, APRESENTANDO UMA RAZÃO MOLAR PPOLI/FETOTAL COMPREENDIDA ENTRE 5 E 50.

Description

[001]A presente invenção refere-se a uma composição nutritiva inorgânica em fase aquosa rica em micronutrientes.

[002]Seja para nutrição humana ou de animais, aquela de vegetais ou ainda aquela de microrganismos, a assimilação de minerais (macro e micronutrientes) é indispensável aos ciclos de vida desses diferentes organismos. No entanto, para poderem ser absorvidos e assimilados, esses elementos nutritivos devem indispen- savelmente ser biodisponíveis, ou seja, devem estar totalmente solubilizados em uma solução a partir da qual esses organismos possam os retirar e assimilar.

[003]Contudo, o ferro é um micronutriente bem conhecido por ser um elemento de solubilização especialmente difícil. Uma das vias utilizadas para solubilizar o ferro é mediante sua complexação com um quelato orgânico. No entanto, cada vez mais os quelatos orgânicos estão sendo questionados como aditivos alimentares, tal como todos os aditivos orgânicos, e não são mais, portanto, convenientes para a solubilização de ferro em aditivos alimentares ou em qualquer cultura de microrganismos destinados a serem ingeridos, como fermentos ou microalgas, ou em vegetaiscomestíveis.

[004]Nos últimos anos, alguns autores têm se concentrado na possibilidade de complexar o ferro com polifosfatos, como o pirofosfato, o tripolifosfato ou com polímeros superiores de fosfato, e é dentro desse contexto que a presente invenção se insere.

[005]Conhecem-se composições sólidas do documento US 20090124572. Esse documento revela um suplemento alimentar sólido contendo pirofosfato de sódio quelatado. De acordo com o ensinamento do documento, o referido sólido pode ser solubilizado e quelado utilizando citrato que é uma fonte orgânica.

[006]A presente invenção refere-se mais especialmente a uma composição nutritiva inorgânica compreendendo ao menos uma fase aquosa, um polifosfato e ao menos uma fonte de ferro como micronutriente, a referida composição nutritiva apre-sentando uma razão molar Ppoli/Fe compreendida entre 5 e 50, onde Ppoli representa um número total de moles de fósforo na forma de polifosfato e onde Fe representa um número total de moles de ferro.

[007]Conforme previamente mencionado, tais composições nutritivas em fase aquosa encontram aplicações em inúmeros campos tão variados como a alimentação humana e de animais, a cultura de microrganismos ou a horticultura e seus derivados tais como a hidroponia e a fertirrigação. Contudo, em numerosas aplicações, o ferro é um elemento que parece ser um elemento perturbador da estabilidade de uma composição quando em fase aquosa, fracamente solúvel nessa fase aquosa e levando a um micronutriente que é muitas vezes escassamente disponível, pois, dependendo do meio no qual está contido, gera frequentemente o surgimento de precipitados.

[008]Este é o caso, por exemplo, de suplementos alimentares em forma de suspensão ou na forma de comprimidos efervescentes que são desagradáveis de engolir.

[009]Do mesmo modo, em aplicações de suplementos alimentares, tais como líquidos suplementados (leite, bebidas, iogurte) ou qualquer outro alimento suplementado, o meio ao qual o ferro é adicionado não possui necessariamente um pH que promova a dissolução do ferro, que pode dar origem a inúmeros problemas especialmente no que diz respeito à aceitação pelos consumidores do produto alimentar, em que os consumidores não se sentem inclinados a ingerir um alimento turvo ou um alimento contendo precipitados.

[0010]Em relação aos organismos vegetais, enquanto o carbono representa o nutriente essencial para a fotossíntese, os elementos minerais (macro e micronu- trientes) são tão importantes quanto para o desenvolvimento ideal da planta. Tipicamente, as plantas adquirem esses elementos minerais a partir do solo ou do substrato de cultura através de pelos radiculares absorventes que permitem à água e aos minerais serem absorvidos.

[0011]Entre esses micronutrientes, o ferro é o nutriente do qual uma planta requer a concentração mais elevada (na ordem de 100 mg/kg de tecido seco), esse mineral sendo necessário para a síntese de clorofila, que é ela mesma essencial para a fotossíntese, a qual, por sua vez, está diretamente relacionada ao crescimento das plantas.

[0012]O ferro, diferentemente do processo da digestão humana, é muito pouco solúvel em fase aquosa e é, portanto, muito pouco biodisponível para plantas que não possuem um pH gástrico ácido que facilite a biodisponibilidade do ferro. O ferro então forma um precipitado que perturba a estabilização da solução.

[0013]Atualmente, inúmeras culturas (tomates, pepinos, abobrinha, alface, pimentas, etc.) são cultivadas em cultura hidropônica ou utilizando sistemas de irrigação por gotejamento, essas duas técnicas permitindo a fertirrigação, ou seja, permitindo uma alimentação ao mesmo tempo hídrica e mineral de vegetais por meio de uma composição nutritiva aquosa que atinge até as raízes de plantas.

[0014]No entanto, essas técnicas de cultura por terem como base a ausência de um substrato ou o uso de substratos inertes (areia, esferas de argila, lã de rocha, etc.), por um lado não são auxiliadas pela flora microbiana do solo que não regula o pH do solo para as culturas mais tradicionais e, por outro, não se beneficiam do suprimento de substâncias nativas também contidas no solo que poderiam formar complexos com o ferro tornando-o biodisponível.

[0015]No caso particular da hidroponia, os substratos neutros, inertes citados acima são regularmente irrigados por um fluxo de líquido aquoso suprindo sais minerais e nutrientes essenciais para as plantas por intermédio de uma rede de tu-bos veiculando a composição aquosa nutritiva.

[0016]O sistema de irrigação por gotejamento também requer um substrato e mangueiras para distribuição de uma composição aquosa nutritiva às plantas por irrigação descontínua sobre a superfície superior de um substrato.

[0017]Ainda que esses modos de fertilização sejam amplamente empregados e permitam aumentar consideravelmente a produtividade de inúmeras culturas, uma importante restrição é que os elementos nutritivos (macro e micronutrientes) em solução aquosa e transportados até as raízes das plantas deverão ser biodisponí- veis, ou seja, deverão ser assimiláveis pelas plantas e, portanto, aptos a passar da solução nutritiva líquida para as plantas através do sistema piloso radicular absorvente e permanecer em forma solúvel.

[0018]Esta é a razão por que muitas pesquisas têm sido conduzidas para o desenvolvimento de composições nutritivas em fase aquosa que sejam inorgânicas, concentradas ou prontas para uso imediato, estáveis, sem impurezas, contendo constituintes inteiramente dissolvidos, sejam estes de ferro ou outros elementos nutritivos, em que as composições líquidas fertilizantes ainda precisam exibir também suficiente capacidade tampão.

[0019]Por exemplo, composições nutritivas inorgânicas em fase aquosa, tais como as citadas acima que compreendem uma fase aquosa, um polifosfato e ferro, são reveladas nos documentos US 3784367, US 4721519, US 4336053.

[0020]Por exemplo, o documento US 3784367 descreve composições fertili-zantes em fase aquosa de polifosfato de potássio produzidas a partir de ácido poli- fosfórico e KCl por processo úmido, em que o ácido polifosfórico contém ferro em forma de complexo. Uma vez obtido o polifosfato de potássio, amônia ou tiossulfato de amônio são adicionados de modo que a composição fertilizante em fase aquosa contenha íons amônio (NH4+) assegurando a presença de nitrogênio na formulação aquosa em uma razão molar N/Ptotal revelada nos exemplos compreendida entre0,51 e 0,56.

[0021]Infelizmente, a referida composição fertilizante em fase aquosa contendo tanto nitrogênio na forma de íons NH4+ em uma razão molar N/Ptotal compreendida entre 0,51 e 0,56 não permite obter uma composição polivalente nutritiva completamente líquida, mas somente em fase aquosa.

[0022]De acordo com esse documento, a presença de amônio em tal quantidade, embora não explicada, parece ser ditada pelas restrições do processo e, portanto, gera um teor de amônio proporcionalmente ao teor de polifosfato, que torna impossível o uso da composição nutritiva assim obtida. Apesar de em alguns campos de aplicação a presença de amônio gera menos problemas, como no caso geral da agricultura tradicional, em outras aplicações, ela não é necessária e/ou não é forçosamente necessária ao teor ditado pelo processo descrito acima.

[0023]Embora exista no solo uma população de bactérias nitrificantes que convertem íons amônio em íons nitrato, este não é o caso de substratos inertes ou neutros em cultura fora do solo, provocando um acúmulo de íons amônio que são nocivos para as plantas. Por exemplo, as plantas de tomate, rabanetes e espinafre suportam mal a presença de íons amônio, o que pode até mesmo fazer com que essas plantas murchem.

[0024]Além disso, em cultura fora do solo, em comparação a uma cultura que cresce no solo onde o solo apresenta uma capacidade natural de tamponamen- to, e também graças à população de microrganismos saprófitos e simbióticos, os substratos neutros ou inertes não possuem capacidade de tamponamento suficiente para superar a redução de pH que a assimilação de íons NH4+ causa no nível de raiz. A presença de íons NH4+, portanto, perturba o controle sobre o pH nesse tipo de cultura. Além do mais, até o momento, a solução utilizada para superar essa desvantagem, que implicaria em aumentar o pH da solução nutritiva em fase aquosa, não pode ser implementada por diversas razões importantes.

[0025]Em primeiro lugar, um dos caminhos fáceis e compatíveis para aumentar o pH seria acrescentar uma quantidade adicional de amônia, o que somente pioraria o problema.

[0026]Em seguida, a presença de íons amônio é incompatível com valores mais altos de pH de soluções nutritivas, pois em um valor para além de 6,2, há liberação de amônia gasosa. Isso mais uma vez traduz-se por redução do pH da solução nutritiva que tende a estabilizar-se em torno de 6.

[0027]Finalmente, a liberação de amônia gasosa atinge níveis perigosos em termos de capacidade explosiva e nociva em um pH para além de 8,5.

[0028]Adicionalmente, o processo utilizado no documento US 3784367, que tem como base obter polifosfato de potássio a partir do ácido polifosfórico em processoúmido, leva a soluções compreendendo inúmeras impurezas.

[0029]Essas impurezas impedem o uso das referidas soluções em cultura hidropônica e dentro de sistemas de irrigação por gotejamento, entre outros, uma vez que essas impurezas estão em forma sólida ou se precipitam ao longo do tempo, assim causando acúmulo gradual de impurezas dentro dos tubos que transportam a composição aquosa nutritiva, além de nos cabeçotes dispensadores, levando à obstrução do sistema fertilizante. O sistema que transporta a composição aquosa nutritiva torna-se então inoperante e precisa ser inteiramente desmontado para limpeza ou substituição, assim não assegurando mais a nutrição das plantas ou a fertir- rigação contínua, o que é, todavia, o objetivo primário dessa técnica.

[0030]Tais operações exigem tempo, monopolizam áreas de superfície que não podem ser mais utilizadas para produção de vegetais, com consequências em termos de produtividade da cultura e custos de produção.

[0031]Para obter formulações aquosas livres de impurezas de acordo com o processo descrito no documento US 3784367, seria necessário utilizar ácido térmico muito custoso no processo, cujo uso daria origem a um produto final muito onerosonão competitivo em comparação às formulações aquosas nutritivas existentes.

[0032]Adicionalmente, do documento US 3856500, conhece-se uma composição fertilizante aquosa que compreende polifosfato de potássio finamente dividido em um líquido. A presença dessas partículas em suspensão impede o uso polivalente da referida composição fertilizante, por exemplo, em cultura hidropônica, sem contar que essas partículas são muito suscetíveis a formar sementes para o crescimento de precipitados subsequentes.

[0033]Há, portanto, uma real necessidade de produzir soluções líquidas, prontas para uso imediato e estáveis (sem precipitados ou impurezas sólidas) a um custo competitivo e que possam ser utilizadas para diversas aplicações.

[0034]Por exemplo, essas soluções líquidas, estáveis e polivalentes poderão ser utilizadas diretamente para a nutrição na alimentação humana e animal, para bebidas, para plantas cultivadas no solo ou em cultura hidropônica, ou podem formar soluções estoques a serem diluídas em água antes do uso.

[0035]A presente invenção, portanto, procura uma solução para esses problemas ao prover uma composição nutritiva polivalente que seja estável e na forma de uma solução (e permanece uma solução) na qual os micronutrientes estão e permanecem em forma biodisponível.

[0036]Os termos «solução, líquido ou solução líquida», no significado da presente invenção, indicam uma solução inteiramente em forma líquida, ou seja, uma formulação na qual a presença de impurezas ou partículas sólidas é inferior a 0,2% e mais preferivelmente inferior a 0,05% em peso em relação ao peso total da formulação, mesmo após o armazenamento por um período predeterminado de tempo.

[0037]Para tanto, a invenção provê uma composição nutritiva inorgânica tal como citada acima, compreendendo ao menos uma fase aquosa, ao menos um poli- fosfato e ao menos uma fonte de ferro como micronutriente, a referida composição nutritiva apresentando uma razão molar Ppoli/Fe compreendida entre 5 e 50, onde Ppoli representa um número total de moles de fósforo em forma de polifosfato e onde Fe representa um número total de moles de ferro, que é caracterizada pelo fato de que a referida composição nutritiva inorgânica, compreendendo ao menos uma fase aquosa, está na forma de uma solução aquosa na qual o ferro da referida fonte de ferro está complexado ao referido ao menos um polifosfato, e pelo fato de que também apresenta uma razão molar N/Ptotal inferior ou igual a 0,2, onde N representa o número de moles de amônio e onde Ptotal representa o número de moles de fósforo total.

[0038]A solução nutritiva assim obtida é em primeiro lugar uma composição mineral, não contendo, portanto, um composto orgânico, o que torna sua utilização especialmente polivalente, e em segundo lugar possui um teor de nitrogênio flexível e limitado e não um teor de amônio ditado pelo processo. Além disso, a composição nutritiva assim obtida é uma solução e, consequentemente, uma formulação líquida, provendo dessa maneira o ferro em forma biodisponível que permanece inteiramente no estado líquido após o armazenamento por um período mínimo de 6 meses.

[0039]De acordo com a presente invenção, foi demonstrado que a referida composição na forma de uma solução nutritiva inorgânica, compreendendo ao menos um polifosfato e apresentando uma razão molar N/Ptotal de 0,2 ou menos, possibilita a dissolução completa do ferro e de todos os constituintes da formulação nutritivainorgânica líquida e, consequentemente, permite obter uma composição na forma de uma solução nutritiva inorgânica líquida no significado da invenção.

[0040]Além disso, a proporção de Ppoli, a saber, de fosfato na forma de poli- fosfatos, em relação ao teor de ferro, é ótima para que os polifosfatos atuem como agente complexante e que mantenham o ferro em solução na forma de íons dissolvidos.

[0041]Adicionalmente, ao contrário da composição líquida do documento US 3784367, a composição líquida da presente invenção permite o uso polivalente em qualquer tipo de aplicação como em produtos alimentícios, cultura de vegetais e de microrganismos, seja estes cultivados no solo ou fora do solo como na cultura hidro- pônica ou na fertirrigação por gotejamento, ao mesmo tempo em que solucionando a presença altamente problemática de amônio.

[0042]De acordo com a presente invenção, a solução nutritiva apresenta uma razão molar N/Ptotal de 0,2 ou menos, que pode variar de acordo com as necessidades e que pode até mesmo, em alguns casos, ser zero, desde que o processo de produção da composição da presente invenção não contenha uma etapa obrigatória de adição de amônia ou amônio.

[0043]Esse teor reduzido de amônio possui diversas vantagens, cujas princi-paissão indicadas abaixo. No que diz respeito à cultura sobre substratos neutros ou inertes, a cultura fora do solo, o teor reduzido de nitrogênio e, consequentemente, de amônio impede o acúmulo de íons amônio que são nocivos para um bom número de vegetais.

[0044]Adicionalmente, a concentração de íons amônio é suficientemente baixa na solução nutritiva para que sua absorção pelo sistema radicular não perturbe o controle sobre o pH da referida solução. É com efeito conhecido que a assimilação de cada íon NH4+é acompanhada pela liberação de um íon H3O+.

[0045]Finalmente, o teor reduzido de amônio permite obter soluções nutritivas apresentando um pH que não precisa mais ser necessariamente inferior a 6,5, pois o problema da liberação de amônia é contornado. Um pH superior a 6,5 tende a reduzir significativamente a taxa de hidrólise das ligações P-O-P constituintes dos polifosfatos. Essa reação de hidrólise leva a uma retrogradação progressiva dos poli- fosfatos para ortofosfatos que não possuem poder complexante. Como resultado, o fato de ser possível elevar o pH, que reduz a degradação dos polifosfatos, melhora a estabilidade da composição da invenção e garante a biodisponibilidade do ferro du-rante períodos mais longos.

[0046]Em conclusão, a solução da presente invenção, ao contornar os problemas relacionados à presença de íons amônio, permite manter a estabilidade da solução nutritiva e, consequentemente, permite que os micronutrientes sejam mantidos em forma biodisponível.

[0047]Além disso, a solução nutritiva da presente invenção, que permite a manutenção dos micronutrientes em forma solubilizada e biodisponível, possibilita tantas aplicações quanto desejadas pelo fato de apresentar uma vantagem mais segura dentro das aplicações alimentares, mas igualmente para qualquer tipo de cultura de vegetais e/ou de microrganismos, como a cultura hidropônica ou por fertirriga- ção nas quais a presença de precipitados seria fatal.

[0048]Por conseguinte, de maneira mais vantajosa, a composição nutritiva inorgânica na forma de uma solução líquida de acordo com a invenção é estável e pode ser utilizada de maneira polivalente tanto para culturas «tradicionais» (culturas cultivadas no solo) como para culturas fora do solo (por exemplo, hidropônicas ou de irrigação por gotejamento), mais igualmente no setor de aditivos e suplementos alimentares.

[0049]Além disso, sua natureza polivalente facilita o gerenciamento de estoque e das instalações de armazenamento e transporte, pois uma solução única é adequada para diferentes áreas de aplicação. A solução da invenção que pode ser comercializada na forma de concentrado ou de solução prontos para uso imediato, embora soluções diferentes possam também ser contempladas cujos teores ou as fontes de nutrientes são variados para adaptação especializada a várias aplicações, confirma a flexibilidade perfeita da solução nutritiva de acordo com a presente invenção.

[0050]Vantajosamente, a referida razão molar Ppoli/Fe é entre 8 e 32, essa razão molar do teor de ferro para o teor de polifosfato permitindo que o ferra sejamantido inteiramente em solução na solução nutritiva final, apesar da presença de outros íons como Ca2+ e Mg2+ que competem com o ferro por suas próprias reações de complexação com os polifosfatos, e por uma extensão de tempo suficiente para assegurar a estabilidade da solução nutritiva.

[0051]Vantajosamente, a referida razão molar N/Ptotal é inferior ou igual a 0,15, de preferência inferior ou igual a 0,10, mais preferivelmente inferior ou igual a 0,05 e ainda preferivelmente próxima a 0, até mesmo zero.

[0052]Vantajosamente, a solução nutritiva inorgânica da presente invenção possui um teor de ferro compreendido entre 0,02 e 3% em peso de ferro em relação ao peso total da referida composição nutritiva, de modo a prover um equilíbrio entre teor de polifosfato necessário para a capacidade de tamponamento e para comple- xação de micronutrientes e o suprimento de ferro necessário para as várias aplicações da solução de acordo com a presente invenção.

[0053]Vantajosamente, a solução nutritiva inorgânica da invenção compreende ainda uma fonte adicional de micronutriente selecionada a partir do grupo compreendendo fontes de B, Mn, Zn, Cu, Mo, Co e suas misturas, a referida ao menos uma fonte adicional de micronutriente estando presente dentro de uma razão atômica, em relação a Fe, entre 0,1 e 5 para B, entre 0,05 e 2,5 para Mn, entre 0,01 e 1 para Zn, entre 0,005 e 0,25 para Cu e Mo e entre 0,001 e 0,1 para Co.

[0054]Os referidos teores de micronutrientes asseguram suprimentos adequados de micronutrientes para inúmeras aplicações, ou seja, de acordo com as verdadeiras necessidades dos organismos. Contudo, esses teores podem ser modificados em relação à aplicação (animal, humana ou vegetal) e em relação ao estágio de desenvolvimento de vegetais que, de acordo com a morfologia e a fase de crescimento, requerem proporções variáveis entre diferentes macro e micronutrientes.

[0055]De preferência, de acordo com a presente invenção, o referido ao menos um polifosfato é selecionado a partir do grupo formado por polifosfatos alcalinos de sódio e de potássio que, além de agirem como agentes complexantes para o ferro, também contribuem para o suprimento de micronutrientes essenciais indispensáveis para o homem, o animal e os vegetais, para os quais promovem o crescimento e o metabolismo apropriados.

[0056]De preferência, de acordo com a presente invenção, o referido ao menos um polifosfato é selecionado a partir do grupo formado por pirofosfatos e tripoli- fosfatos como pirofosfato tetrapotássico (TKPP), tripolifosfato de potássio (KTPP), tripolifosfato de sódio (STPP), pirofosfato ácido de sódio (SAPP) e pirofosfato tetras- sódico.

[0057]Na presente invenção, foi mostrado que esses polifosfatos são espe-cialmente indicados, pois atuam primeiramente como agentes complexantes, permitindo dessa maneira que o ferro seja mantido na forma de íons dissolvidos que podem ser assimilados pelos organismos, e, em segundo lugar, por serem bem tolerados ou considerados aceitáveis como aditivos alimentares nutritivos ou para culturas. Além disso, como mencionado acima, esses polifosfatos contribuem para os suprimentos de fósforo, sódio e de potássio, três elementos necessários para o desenvolvimento correto de organismos.

[0058]Vantajosamente, na solução nutritiva da presente invenção, a razão molar M/Ptotal é entre 1 e 2, de preferência entre 1,3 e 2 e onde M representa o número total de moles em metal alcalino sódio e potássio.

[0059]Vantajosamente, a solução nutritiva da presente invenção compreende ainda fósforo na forma de ortofosfato dentro de uma razão molar Porto/Ptotal entre 0 e 0,95, onde Porto representa o número de moles de fósforo em forma de ortofosfato e onde Ptotal representa o número de moles de fósforo total, essa razão molar de preferência sendo entre 0 e 0,3. A fonte de fosfato de acordo com a presente invenção em uma modalidade vantajosa também possibilita um suprimento de fósforo (P) na forma de fosfatos capazes de serem assimilados e úteis aos organismos.

[0060]De acordo com a presente invenção, de maneira mais vantajosa, a solução nutritiva inorgânica exibe uma turbidez de solução inferior a 50 NTU, de preferência inferior a 20 NTU, e contém uma porcentagem de insolúveis inferior a 0,2% em peso em relação ao peso da composição, de preferência inferior a 0,1% em peso em relação ao peso da composição.

[0061]Adicionalmente, de maneira assim tão vantajosa, a solução nutritiva da presente invenção apresenta um tempo de armazenamento superior a 6 meses, de preferência superior a 12 meses a 25°C.

[0062]Em uma modalidade especialmente preferida, e de maneira particu-larmente inesperada, a solução nutritiva da presente invenção possui um pH na faixa de 7,0 a 10,8.

[0063]Essa faixa de pH é completamente surpreendente para a solução nutritiva da invenção, pois, como indicado acima, os técnicos no assunto não cogitariam tal faixa por duas razões principais. A primeira razão reside no fato, como mencionado acima, de que essa faixa de pH acelera a taxa de liberação de amônia gasosa, se presente, mesmo em teores baixos como na presente invenção. Essa liberação acelerada de amônia leva a um risco de toxicidade e de perigo considerados inaceitáveis.

[0064]A segunda razão, bem conhecida pelos técnicos no assunto, reside no fato de que a precipitação e a complexação do ferro (II ou III) pelos íons OH-competem cada vez mais a complexação do ferro pelos ânions polifosfato à medida e quando o pH da solução é aumentado. Foi, portanto, mais supreendentemente constatado que a solução nutritiva inorgânica da presente invenção pode ser obtida e ser mantida estável dentro da faixa de pH entre 7 e 10,8, o que constitui uma vantagem tecnológica adicional no sentido de que, tipicamente em valores de pH ácido, a hidrólisede polifosfatos para ortofosfatos é acelerada. O fato de ser possível manter uma solução nutritiva em um pH entre 7 e 10,8, portanto, possibilita reduzir a hidróli-se dos polifosfatos e consequentemente aumentar a vida útil da solução nutritiva.

[0065]A hidrólise dos polifosfatos para fosfatos inferiores, levando finalmente à formação de ortofosfatos resultaria em uma redução no teor de polifosfato e con-sequentemente da razão molar Ppoli/Fe da solução nutritiva, reduziria inegavelmente a biodisponibilidade do ferro no meio nutritivo final no qual a complexação de outros íons, como o cálcio e o magnésio, pelos polifosfatos entram em competição com a complexação do ferro. Além disso, essa hidrólise poderia também provocar um fe-nômeno de pós-precipitação na própria solução nutritiva pela redução dessa razão molar Ppoli/Fe.

[0066]Vantajosamente, a composição nutritiva inorgânica da invenção possui um valor de transmitância medido por espectrofotometria de absorção de UV visível a um comprimento de onda de 254 nm e comprimento de caminho ótico de 10 mm, de ao menos 45%, de preferência de ao menos 55%, mais preferivelmente de ao menos 65% e ainda preferivelmente de ao menos 75%.

[0067]Na horticultura em estufa, é vantajoso reciclar as águas de drenagem dentro do sistema de fertirrigação para que os sais residuais não sejam descartados no ambiente. A propagação de microrganismos pode levar ao surgimento de bactérias,vírus, mofos ou de nematódeos. Esses organismos podem ser nocivos para os vegetais. A desinfecção das águas de drenagem, portanto, torna-se uma operação vantajosa a fim de evitar a propagação dos referidos microrganismos. Atualmente, a reciclagem de águas de drenagem é realizada expondo a solução coletada à radiação ultravioleta (UV-C), de preferência a um comprimento de onda de 254 nm de maneira a destruir suficientemente o material genético dos referidos microrganismos.

[0068]Portanto, uma solução de drenagem que seja suficientemente permeável à radiação UV-C é vantajosa, pois a radiação será capaz de atingir os microrganismos sem ser absorvida pelos solutos na referida solução. As soluções contendo a composição da invenção absorvem menos radiação UV-C do que soluçõescontendo quelatos orgânicos.

[0069]Além disso, a composição da invenção suporta melhor a radiação UV- C quando comparada com uma composição nutritiva compreendendo um agente quelante orgânico que sofre decomposição fotoquímica irreversível. Isso se traduz por uma melhor estabilidade da composição segundo a invenção durante o tratamento UV-C, evitando-se de maneira especialmente vantajosa a perda de ferro por precipitação.

[0070]Outras modalidades da composição da invenção são indicadas nas reivindicações anexadas.

[0071]A invenção também se refere ao uso de uma composição nutritiva inorgânica segundo a invenção para produzir uma solução diluída na qual os macro- nutrientes e os micronutrientes são biodisponíveis.

[0072]Vantajosamente, a composição nutritiva da invenção na forma de uma solução é também utilizada como composição fertilizante para horticultura, fertirriga- ção, hidroponia e semelhantes.

[0073]Em uma variante da invenção, a solução nutritiva é também utilizada como suplemento alimentar ou aditivo alimentar para alimentos e/ou bebidas enriquecidos com ferro biodisponível. Vantajosamente, a composição nutritiva inorgânica da invenção pode também ser utilizada para nutrição animal ou para a humana.

[0074]Outras modalidades de uso de acordo com a invenção são indicadas nas reivindicações anexadas.

[0075]Outras características, detalhes e vantagens da invenção se tornaram evidentes a partir dos exemplos não limitantes abaixo, fornecidos com referência aos exemplos anexados.

[0076]De acordo com a presente invenção, uma solução nutritiva inorgânica à base de ferro é obtida colocando em contato uma fase aquosa, uma fonte de ferro e uma fonte de fosfato contendo ao menos um polifosfato, como descrito nos exem-plos.

[0077]Tal como indicado previamente, a fonte de fosfato adicionada à fase aquosa é retirada do grupo formado por polifosfatos alcalinos de sódio e de potássio, e de preferência do grupo formado por pirofosfatos e tripolifosfatos como o pirofosfa- to tetrapotássico (TKPP), o tripolifosfato de potássio (KTPP), o tripolifosfato de sódio (STPP), o pirofosfato ácido de sódio (SAPP) e o pirofosfato tetrassódico (TSPP), isso não excluindo a presença de cadeias de polifosfato de comprimento superior, embora na presente invenção tenha sido demonstrado que os polifosfatos com 2 ou 3 átomos de P são especialmente indicados para assegurar a biodisponibilidade do ferro em inúmeras aplicações in vivo.

[0078]A referida ao menos uma fonte de ferro é selecionada a partir do grupo formado por Fe2(SO4)3.xH2O onde x é um coeficiente molar compreendido entre 0 e 9, MFe(SO4)2.12H2O onde M é Na ou K, Fe(NO3)3.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 9, FeCl3.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 6, Fe4(P2O7)3, FePO4.xH20 onde x é um coeficiente molar entre 0 e 4, FeSO4.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 7, FeCl2.xH20 onde x é um coeficiente molar entre 0 e 4, FeO.xH20 onde x é um coeficiente molar entre 0 e 1, Fe(NH4)PO4.H2O, oxissulfato de ferro, Fe2O3.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 3, e suas misturas.

[0079]Quando uma fonte adicional de micronutriente é acrescentada como fonte de B, Mn, Zn, Cu, Mo, Co, esta é selecionada a partir do grupo formado por Zn(NH3)4SO4, ZnCl2, Zn(NO3)2.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 3, oxis- sulfato de zinco tendo uma fração de peso total de zinco na faixa de 20 a 60% em relação ao peso do composto, ZnSO4.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 7, Cu(OH)2, CuCl, CuCl2, 3Cu(OH)2.CuCl2, CuSO4.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 5, Cu(NH4)PO4.H2O, MnCl2.xH2O onde x é um coeficiente molar entre 0 e 4, oxissulfato de manganês tendo uma fração de peso total de manganês na faixa de 30 a 50% em relação ao peso do composto, MnSO4.xH2O onde x é um coe-ficiente molar entre 0 e 5, (NH4)6Mo7O24.4H2O, H2MoO4.H2O, Na2MoO4.2H2O, H3BO3, Na2B10O16.10H20, Na2B4O7, Na2B4O7.5H2O, Na2B4O7.10H2O,Na2B8O13.4H2O, CoCl2.6H2O, Co(NO3)2.6H2O, e suas misturas.

[0080]Na leitura dos exemplos abaixo, as vantagens da invenção serão evi-denciadas em relação às diferentes composições nutritivas produzidas em forma de solução, tanto no que diz respeito à solubilidade do ferro como à estabilidade dessas soluções nutritivas.

EXEMPLOS EXEMPLO 1

[0081]Em primeiro lugar, 100 g de TKPP (42,7% de P2O5 em peso, 57,0% de K2O em peso) foram dissolvidos em 99,5 g de água. Após a dissolução complete do polifosfato, adicionou-se 15,5 g de sulfato férrico em pó (21,9% de Fe em peso). A dissolução do ferro foi obtida sob agitação à temperatura ambiente. 17,7 g de uma solução de KOH 23,8% em peso foram adicionados 1 dia depois da fonte de ferro e, finalmente, a solução foi filtrada depois de 1 dia adicional de agitação. A solução atingia então um pH de 9,6 com uma concentração de ferro de 1,48% em peso, uma concentração de P2O5 de 18,8% em peso e uma razão molar Ppoli/Fe igual a 10,0. A solução estava ainda límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C durante os quais o pH medido a 20 °C havia subido para 10,0.

EXEMPLO COMPARATIVO 1

[0082]O procedimento foi idêntico ao do Exemplo 1 com a exceção da massa de KOH 23,8% que, neste caso, era de 23,0 g e o tempo de agitação antes da adição de KOH foi somente de 30 minutos. A solução recentemente filtrada apresentava um pH de 11,6. Após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C, a solução exibia um precipitado importante que lhe conferia uma turbidez de 220 NTU. O pH a 20 °C era de 11,0.

EXEMPLO 2

[0083]Primeiramente, 100 g de TKPP (42,7% de P2O5 em peso, 57,0% de K2O em peso) foram dissolvidos em 99,4 g de água. Após a dissolução completa do polifosfato, adicionou-se inicialmente 31,3 g de uma solução de H3PO4 27,6% em peso, seguidos por 15,4 g de sulfato férrico em pó (21,9% de ferro em peso). A solução foi filtrada após agitação por 1 dia à temperatura ambiente. A solução atingia então um pH de 7,1 com uma concentração de ferro de 1,30% em peso, uma concentração de P2O5total de 19,4% e uma razão molar Ppoli/Fe igual a 10,0. A solução estava ainda límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C.

EXEMPLO 3

[0084]O procedimento foi idêntico ao do Exemplo 2, com a exceção da massa de H3PO4 27,6% que era neste caso de 115,3 g. O pH após a filtração era de 5,1. A concentração final de ferro era de 1,03% em peso. Essa solução estava também límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C.

EXEMPLO 4

[0085]Inicialmente, 51,5 g de KTPP (46,4% de P2O5 em peso, 53,3% de K2O em peso) foram dissolvidos em 66,0 g de água. Após a dissolução completa do poli- fosfato, adicionou-se primeiramente 5,96 g de FeCl2.4H2O (28,8% de Fe em peso) em forma de pó, seguidos por 1,87 de uma solução de KOH a 23,8% em peso. A solução que se tornou límpida após um tempo de agitação de 10 minutos à temperatura ambiente não foi filtrada. Seu pH era igual a 9,0 com uma razão molar Ppoli/Fe de 10,0 e concentrações em peso de 1,35% para ferro, 19,6% para P2O5total e de 2,3% para P2O5orto. A solução estava ainda límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C.

EXEMPLO 5

[0086]Inicialmente, 50,0 g de KTPP (46,4% de P2O5 em peso, 53,3% de K2O em peso) foram dissolvidos em 66,0 g de água. Após a dissolução completa do poli- fosfato, adicionou-se primeiramente 11,8 g de uma solução de H3PO4 27,6% em peso, seguidos por 7,61 g de sulfato férrico em pó (21,9% de Fe em peso). A solução foi filtrada após agitação por 1 dia à temperatura ambiente. A solução então atingia um pH de 6,7 com uma concentração de ferro de 1,34% em peso, uma concentração de P2O5total de 19,8% em peso e uma razão molar Ppoli/Fe igual a 10,0. A solução estava ainda límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C.

EXEMPLO 6

[0087]Inicialmente, 100,0 g de KTPP (46,4% de P2O5 em peso, 53,3% de K2O em peso) foram dissolvidos em 116,8 g de água. Após a dissolução completa do polifosfato, adicionou-se primeiramente 69,1 g de uma solução de H3PO4 27,6% em peso, seguidos por 15,3 de sulfato férrico em pó (21,9% de Fe em peso). A solução foi filtrada após agitação por 1 dia à temperatura ambiente. A solução então atingia um pH de 5,1 com uma concentração de ferro de 1,06% em peso, uma concentração de P2O5total de 19,9% e uma razão molar Ppoli/Fe igual a 10,0. A solução estava ainda límpida após um tempo de armazenamento de 4 meses a 5 °C.

EXEMPLO 7

[0088]As soluções dos seis exemplos precedentes e a do exemplo comparativo foram submetidas a testes de envelhecimento acelerado a 60 °C para avaliar suas respectivas taxas de hidrólise. A maneira na qual a temperatura acelera a reação de hidrólise está bem descrita na literatura (Phosphorus and its Compounds, J. Van Wazer, Interscience Publishers (1958), Vol. 1, p. 452). O efeito do pH é similar, independentemente da temperatura de envelhecimento.

[0089]Os resultados são fornecidos na Tabela 1.

[0090]A taxa de conversão CR é definida como a razão molar Ppoli/Ptotal onde Ppoli é o número de moles de fósforo em forma de polifosfato e Ptotal é o número de moles de fósforo total na solução nutritiva. O teor de fósforo total pode ser facilmente determinado na solução nutritiva e permite o cálculo do número total de moles de fósforo na solução nutritiva. O número de moles de ortofosfato pode também ser fa- cilmente determinado, o qual, por subtração, permite o cálculo do número de moles de fósforo em forma de polifosfato Ppoii = Ptotai - Porto. Tabela 1

1 = a soiução está geiificada

EXEMPLO 8

[0091]Testes de cuitura foram conduzidos em piantas de pepino da variedade «Proioog» em uma estufa com tamanho de 140 m2 equipada com aquecimento, controie ciimático e sistemas de cuitura habituaimente utiiizados para cuituras comerciais. O sistema de cuitura era composto por bandejas de aço suspensas 50 cm acima do soio com uma distância de 80 cm entre as fiieiras. As bandejas compreendiam mantas de iã de rocha de 15 cm x 7,5 cm e estavam envoividas por uma peií- cuia de poiietiieno com orifícios no fundo para drenagem. No presente exempio, as águas de drenagem não foram reciciadas no circuito de fertirrigação.

[0092]As piantas de pepino da variedade «Proioog» foram fornecidas em biocos de 10 cm de iã de rocha. Esses biocos foram piantados na manta de iã de rocha assim que as piantas atingiam uma aitura de 30 cm. A densidade do piantio foi de 1,4 piantas/m2.

[0093]A Tabeia 2 iiustra a composição padrão da soiução nutritiva utiiizada neste exempio para atingir concentrações ótimas no meio radicuiar. Esse meio radi- cuiar é caracterizado em particuiar por um teor muito baixo de íons amônio (NH4+). A dosagem de íons amônio na água de irrigação é um ponto fundamentai para horti- cultores. Especificamente, os horticultores utilizam esse parâmetro para regular o pH do meio radicular. Tabela 2

[0094]Esse exemplo permitiu a comparação entre uma fonte de ferro de acordo com a invenção e um quelato de ferro orgânico padrão, esses dois testes diferentes ocupando cada um a metade da área de superfície da estufa em distribuição aleatória.

[0095]A composição de ferro segundo a invenção era a composição do Exemplo 5. As quantidades supridas de fósforo e potássio por essa solução foram extraídas do licor-mãe padrão.

[0096]As duas soluções nutritivas diluídas foram preparadas em tanques de 500 litros, onde ocorreu também a dosagem do ferro.

[0097]Essas soluções foram continuamente mantidas dentro de uma faixa de pH compreendido entre 5,0 e 5,6. As correções necessárias foram efetuadas pela adição de HNO3 ou K2CO3. A condutividade elétrica foi modulada dentro de uma faixa de 2,5 a 3,5 mS/cm dependendo da taxa de crescimento das plantas e das condições climáticas fornecidas.

[0098]Uma análise estatística foi realizada utilizando o método Anova para comparar os rendimentos de produção obtidos com as duas fontes diferentes de ferro. Os rendimentos de produção são expressos em kg/m2, número de frutos/m2 e gramas/pepino. Essa análise revelou que a biodisponibilidade do ferro contido na composição nutritiva da invenção é equivalente àquela do quelato de ferro orgânico padrão. Essa observação foi também confirmada por avaliações do grau de clorose férrica, baseadas na cor das folhas.

[0099]O efeito complexante do polifosfato sobre o ferro permite prover uma composição nutritiva exibindo um nível de desempenho pelo menos equivalente àquele de composições nutritivas contendo ferro quelatizado por um elemento orgânico.

EXEMPLO 9

[00100]A composição nutritiva descrita no Exemplo 5 e uma solução de que- lato de ferro orgânico, que é frequentemente utilizada na fertirrigação sobre um substrato, foram diluídas para atingir uma concentração de ferro de 50 pM e ajustadas para um pH igual a 5,8.

[00101]As composições assim diluídas e com o pH ajustado foram analisadas por espectrofotometria de absorção de UV visível (aparelho: Shimazu, tipo: UV- 2600 IVDD) a um comprimento de onda de 254 nm por um trajeto ótico de 10 mm.

[00102]O valor da transmitância para a composição nutritiva diluída da invenção foi de 72% enquanto esse valor era de 38% para a solução preparada com o quelato orgânico de controle.

[00103]Pode-se constatar, portanto, que a composição da invenção oferece uma permeabilidade à radiação UV-C que é vantajosa quando comparada àquela observada com a solução contendo o quelato orgânico. Isso poderia se traduzir por economias significativas em termos de investimento (tamanho do esterilizador UV) e de consumo de energia (potência da lâmpada UV).

Exemplo 10

[00104]As duas soluções nutritivas completas do Exemplo 8 foram submeti- das a um tratamento UV-C idêntico a 254 nm em um sistema de laboratório com uma lâmpada UV de 5 W. O teor de ferro das duas soluções de partida, ajustadas para pH 5,8, estava exclusivamente em forma solúvel. Os teores de ferro em solução após o tratamento UV-C foram determinados filtrando cada solução em 0,22 pm, depois medindo a concentração de ferro do filtrado por absorção atômica e finalmente dividindo o resultado pela concentração total de ferro.

[00105]Depois de um determinado tempo de exposição UV-C, o teor de ferro em solução era de 83% para a solução nutritiva preparada com a composição nutritiva da invenção e de 31% para a solução preparada com o quelato de ferro padrão.

[00106]A composição nutritiva da invenção resiste, portanto, melhor à radiação UV-C do que o quelato de ferro padrão no qual o agente quelante orgânico sofre degradação fotoquímica irreversível.

[00107]A presente invenção não se limita evidentemente de forma alguma às modalidades descritas acima, e inúmeras modificações podem ser efetuadas à mesma sem que, contudo, se desviem do âmbito das reivindicações anexadas.

Claims (11)

1. Composição nutritiva inorgânica compreendendo ao menos uma fase aquosa, ao menos um polifosfato e ao menos uma fonte de ferro como micronutrien- te, a dita composição nutritiva apresentando uma razão molar a Ppoli/Fe entre 5 e 50, em que Ppoli é um número total de moles de fósforo em forma de polifosfato e em que Fe é um número total de moles de ferro, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita composição nutritiva inorgânica compreendendo ao menos uma fase aquosa está na forma de uma solução aquosa na qual o ferro da dita fonte de ferro forma um complexo com o dito ao menos um polifosfato, e em que a dita composição nutritiva inorgânica também apresenta uma razão molar N/Ptotal de 0,2 ou inferior, em que N é o número de moles de amônio e em que Ptotal é o número de moles de fósforo total, e em que a dita composição nutritiva inorgânica apresenta um valor de transmitân- cia, medido por espectrofotometria de absorção de UV visível a um comprimento de onda de 254 nm e comprimento de caminho ótico de 10 mm, de pelo menos 45%, de preferência de pelo menos 55%, mais preferivelmente de pelo menos 65%, ainda mais preferivelmente de pelo menos 75%.

2. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita razão molar Ppoli/Fe é entre 8 e 32.

3. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADA pelo fato de que a dita razão molar N/Ptotal é 0,15 ou inferior, de preferência 0,10 ou inferior, mais preferivelmente 0,05 ou inferior e ainda mais preferivelmente próxima a 0, ou mesmo zero.

4. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 3, CARACTERIZADA pelo fato de que apresenta um teor de ferro entre 0,02 e 3% em peso em relação ao peso total da dita composição nutritiva.

5. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 4, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda uma fonte adicional de micronutrientes selecionada a partir do grupo formado por fontes de B, Mn, Zn, Cu, Mo, Co e misturas dos mesmos, e em que a dita ao menos uma fonte adicional de micronutriente está contida em uma razão atômica em relação ao Fe entre 0,1 e 5 para B, entre 0,05 e 2,5 para Mn, entre 0,01 e 1 para Zn, entre 0,005 e 0,25 para Cu e Mo e entre 0,001 e 0,1 para Co.

6. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 5, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito ao menos um polifosfato é selecionado a partir do grupo formado por polifosfatos alcalinos de sódio e de potássio.

7. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 6, CARACTERIZADA pelo fato de que o dito ao menos um polifosfato é selecionado a partir do grupo formado por pirofosfatos e tripolifosfatos, tal como pirofosfato tetrapotássico (TKPP), tripolifosfato de potássio (KTPP), tripolifosfato de sódio (STPP), pirofosfato ácido de sódio (SAPP) e pirofosfato tetrassódico (TSPP).

8. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADA pelo fato de que apresenta uma razão molar M/Ptotal entre 1 e 2, de preferência entre 1,3 e 2, e em que M é o número total de moles de metal alcalino sódio e potássio.

9. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das reivin-dicações 1 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende ainda fósforo em forma de ortofosfato em uma razão molar Porto/Ptotal entre 0 e 0,95, em que Porto é o número de moles de fósforo em forma de ortofosfato e em que Ptotal é o número de moles de fósforo total, em que essa razão molar é de preferência entre 0 e 0,3.

10. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que apresenta uma turbidez de solução inferior a 50 NTU, de preferência inferior a 20 NTU, e uma porcentagem de insolúveis inferior a 0,2% em peso em relação ao peso da composição, de preferên-cia inferior a 0,1% em peso em relação ao peso da composição.

11. Composição nutritiva inorgânica, de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 1 a 10, CARACTERIZADA pelo fato de que apresenta um pH na faixa de 7,0 a 10,8.