BR112016025719B1 - Fertilizante revestido, e, métodos para fabricação e para preparação de um fertilizante revestido - Google Patents
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Abstract
fertilizante revestido, e, métodos para fabricação e para preparação de um fertilizante revestido. um fertilizante revestido compreende um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto sobre uma superfície do grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende um poli(ácido láctico); um segundo polímero compreendendo um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores; e um vedante. métodos para preparar o fertilizante revestido também são divulgados.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US 61/988.459, depositado em 5 de maio de 2014, que é incorporado aqui como referência em sua totalidade.
[002] Esta divulgação é dirigida a fertilizantes granulares revestidos, métodos para fabricação dos mesmos, e métodos de uso.
[003] Fertilizantes granulares podem ser revestidas para reduzir a produção de pó e para retardar a liberação de nutrientes no solo. No entanto, os produtos comerciais como a ureia revestida com enxofre, ureia revestida com poliuretano, e ureia revestida com polietileno têm certas desvantagens. Por exemplo, os revestimentos de enxofre podem aumentar a acidez do solo através da formação de ácido sulfúrico após a degradação do revestimento. Devido ao fato de os revestimentos de enxofre e os revestimentos de polietileno geralmente não conterem nitrogênio, o teor de nitrogênio total do fertilizante em uma base de peso é diminuído. Os revestimentos de poliuretano e de polietileno não são facilmente biodegradáveis e, portanto, apenas parcialmente decompõem ou se decompõem de forma alguma. Estes materiais de revestimento ou os resíduos dos mesmos, por conseguinte, podem se acumular no solo ao longo do tempo, com resultados potencialmente prejudiciais. Por conseguinte, revestimentos de fertilizantes melhorados são continuamente procurados, em particular, revestimentos de fertilizantes que são biodegradáveis. Seria uma vantagem adicional se os revestimentos de fertilizante não afetassem adversamente as condições do solo ao longo do tempo, e seria ainda outra vantagem se uma alta base em peso de nitrogênio fosse mantida.
[004] Em uma primeira modalidade, um fertilizante revestido compreende um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto sobre uma superfície do grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende um poli(ácido láctico); um segundo polímero compreende um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores; e um vedante.
[005] Um método para fabricação do fertilizante revestido da primeira modalidade compreende a combinação do poli(ácido láctico), o segundo polímero, e o vedante para proporcionar uma composição de revestimento; e depósito da composição de revestimento como uma camada sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
[006] Alternativamente, um método para fabricação de fertilizante revestido da primeira modalidade compreende a dissolução do poli(ácido láctico) e o segundo polímero em um solvente para proporcionar uma solução; depósito da solução sobre um grânulo de fertilizante para formar uma primeira camada; e depósito de um vedante sobre a primeira camada para formar uma segunda camada.
[007] Em uma segunda modalidade, um fertilizante revestido compreende: um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto sobre o grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; e um segundo polímero compreendendo um poli(ácido láctico), um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, um poli(caprolactona), um poli(adipato de tereftalato de butileno), um acetado de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores. Por exemplo, o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende um ou mais segundos polímeros; e opcionalmente, uma terceira camada, em que a terceira camada compreende um segundo polímero adicional. Opcionalmente, o revestimento ainda compreende um vedante.
[008] Um método para preparar o fertilizante revestido da segunda modalidade compreende a dissolução da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a primeira solução em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver o um ou mais segundos polímeros em um segundo solvente para proporcionar uma solução de polímero; e depositar a solução de polímero sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar uma segunda camada, dissolver opcionalmente um segundo polímero adicional em um terceiro solvente para proporcionar uma solução de polímero adicional; e depositar a solução de polímero adicional nos grânulos de fertilizante revestidos na segunda camada para proporcionar uma terceira camada.
[009] Alternativamente, um método para fabricar o fertilizante revestido da segunda modalidade compreende dissolver a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a solução de lignina em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver pelo menos dois segundos polímeros em um solvente para proporcionar uma segunda solução; e depositar a segunda solução nos grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar o fertilizante revestido.
[0010] Um método para fabricar o fertilizante revestido da segunda modalidade também compreende contatar lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, e triacetato de celulose, poli(caprolactona), ou uma combinação dos mesmos em um solvente para proporcionar uma composição de revestimento; depositar a composição de revestimento sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
[0011] As características acima descritas e outras são ainda estabelecidas nas seguintes figuras, descrição detalhada, e reivindicações.
[0012] As figuras seguintes são exemplares, e não limitam as reivindicações.
[0013] A Figura 1 é uma imagem microscópica de grânulos de ureia revestidos com 2% em peso de lignina, 2 % em peso de acetato de celulose, e 0,5 % em peso de cera fabricado por revestimento por gotejamento.
[0014] A Figura 2 é uma imagem microscópica de grânulos de ureia revestidos com 2,5% em peso de lignina, 3 % em peso de acetato de celulose, e 0,5 % em peso de cera fabricado por revestimento por pulverização.
[0015] A Figura 3 mostra a liberação de nitrogênio percentual a partir de grânulos de ureia revestidos com 3,0% em peso de lignina, 3,0% em peso de triacetato de celulose ou misturas de triacetato de celulose, e 1,5% em peso de cera após 7 dias a 100°F (38°C). Este exemplo é 7,5% em peso de revestimento total, como a cera não fazia parte da mistura, mas adicionado como uma segunda camada.
[0016] A Figura 4 mostra a liberação de nitrogênio percentual a partir de grânulos de ureia revestidos com 3,0% em peso de triacetato de celulose ou misturas de triacetato de celulose e 1,5% em peso de cera após 7 dias a 100°F (38°C). Este exemplo é 4,5% em peso de revestimento total, como a cera não fazia parte da mistura, mas adicionado como uma segunda camada.
[0017] A Figura 5 é um gráfico da porcentagem de liberação de nitrogênio após 3 dias a 100°F (38°C) versus % em peso do revestimento para os grânulos de ureia revestidos com poli(succinato de butileno) (“PBS”) e cera e, opcionalmente, lignina.
[0018] A Figura 6 é um gráfico da porcentagem de liberação de nitrogênio após 3 dias a 100°F (38°C) versus % em peso do revestimento para os grânulos de ureia revestidos com poli(ácido láctico) (“PLA”) e cera e, opcionalmente, lignina.
[0019] A Figura 7 é um gráfico da porcentagem de liberação de nitrogênio após 7 dias a 100°F (38°C) versus % em peso do revestimento para os grânulos de ureia revestidos com combinações de PBS/PLA e cera e, opcionalmente, lignina.
[0020] A Figura 8 é um gráfico que mostra os resultados de liberação de nitrogênio percentual vs. PLA a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com combinações de PLA/PBS a um nível de revestimento total de 7,5% em peso, em que o revestimento ainda inclui cera e, opcionalmente, lignina.
[0021] A Figura 9 é um gráfico que mostra a liberação de nitrogênio percentual vs. PLA e PBS percentual após 7 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de PBS (médio), PLA (alto), ou uma mistura de PBS (médio) e PLA (alto), e uma terceira camada de cera.
[0022] A Figura 10 é um gráfico que mostra a liberação de nitrogênio percentual vs. PLA (alto) e PBS (alto) percentual após 7 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de PBS (médio), PLA (alto), ou uma mistura de PBS (médio) e PLA (alto), e uma terceira camada de cera.
[0023] A Figura 11 é um gráfico que mostra a liberação de nitrogênio percentual vs. PLA percentual e PBS percentual após 7 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de PBS (médio), e PLA (alto), ou uma mistura de PBS (alto) e PLA (baixo), e uma terceira camada de cera.
[0024] A Figura 12 é um gráfico que mostra o percentual de liberação de nitrogênio após 7 dias a 100°F (38°C) de (a) grânulos de ureia revestidos com opcionalmente uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de PBS, uma terceira camada de PLA, e uma quarta camada de cera; e (b) grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de combinação de PBS e PLA, e uma terceira camada de cera.
[0025] A Figura 13 é um gráfico do percentual de liberação de nitrogênio após 14 dias a 100°F (38°C) de (a) grânulos de ureia revestidos com opcionalmente uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de PBS, uma terceira camada de PLA, e uma quarta camada de cera; e (b) grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina, uma segunda camada de combinação de PBS e PLA, e uma terceira camada de cera.
[0026] A Figura 14 é um gráfico que mostra o percentual de liberação de nitrogênio após 7 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina opcional, uma segunda camada de combinação de PLA/PBS reciclada, e uma terceira camada de cera.
[0027] A Figura 15 é um gráfico que mostra o percentual de liberação de nitrogênio após 14 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina opcional, uma segunda camada de combinação de PLA e PBS reciclada, e uma terceira camada de cera.
[0028] A Figura 16 é um gráfico que mostra o percentual de liberação de nitrogênio após 7 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina opcional, uma segunda camada de PLA e triacetato de celulose reciclada, e uma terceira camada de cera.
[0029] A Figura 17 é um gráfico que mostra o percentual de liberação de nitrogênio após 14 dias a 100°F (38°C) de grânulos de ureia revestidos com uma primeira camada de lignina opcional, uma segunda camada de combinação de PLA e triacetato de celulose reciclada, e uma terceira camada de cera.
[0030] Os inventores desse documento desenvolveram revestimentos de fertilizante compreendendo várias combinações de um ou mais de poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), triacetato de celulose, lignina, e cera. Os revestimentos de fertilizante são biodegradáveis, e não deixam resíduos tóxicos no solo. Fertilizantes revestidos com esses revestimentos ainda têm taxas de liberação de nutrientes sustentáveis, correspondentes ou se aproximando da taxa de absorção de nutrientes da maioria das plantas, melhorando assim o rendimento. Além disso, os métodos de revestimento de grânulos aqui descritos permitem a fabricação de fertilizantes revestidos tendo um revestimento uniforme e fino, o que permite que os fertilizantes revestidos contenham altos teores de nitrogênio.
[0031] Os revestimentos são compatíveis com uma ampla variedade de grânulos de fertilizante. Os grânulos de fertilizante podem compreender fontes de nitrogênio, fósforo, ou potássio como nitrato de amônio, sulfato de amônio, nitrato de sulfato de amônio, nitrato de cálcio, nitrato de amônio de cálcio, ureia, ureia-formaldeído, fosfato de monoamônio (“MAP”), fosfato de diamônio, compostos de polifosfato, fosfato de rocha, superfosfato simples (“SSP”), super fosfato triplo, nitrato de potássio, cloreto de potássio, ou sulfato de potássio (“SOP” ou potassa). Combinações compreendendo os anteriores podem também ser utilizadas. Em uma modalidade, os grânulos de fertilizantes compreendem ureia. As quantidades de fontes de nitrogênio, fósforo, ou potássio incluídas nos grânulos de fertilizante finais depende da utilização final pretendida, e podem ser de 0 a 60% em peso para cada componente, com base no peso total do grânulo de fertilizante.
[0032] Adicionalmente, sulfato de magnésio e uma fonte de um ou mais oligoelementos, ou seja, micronutrientes, podem ser incluídos, por exemplo, boro, cálcio, cloro, cobalto, cobre, ferro, manganês, molibdênio, níquel, sódio, zinco, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores pode estar presente. Esses nutrientes podem ser fornecidos sob a forma elementar ou sob a forma de sais, por exemplo, como sulfatos, nitratos, ou haletos. A quantidade de micronutrientes de plantas depende da utilização final pretendida e pode ser, por exemplo, 0,1 a 5% em peso, com base no peso total do grânulo de fertilizante.
[0033] Os enchimentos podem ainda estar presentes no grânulo, por exemplo, bentonita, calcita, óxido de cálcio, sulfato de cálcio (anidro ou hemi-hidrato), dolomita, talco, areia, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos enchimentos anteriores.
[0034] Outros componentes de fertilizantes granulares podem incluir, por exemplo, tensoativos (se um líquido se encontra presente como descrito abaixo), agentes de nucleação, ou partículas de fertilizante recicladas, que podem atuar como uma fonte de agentes, condicionadores d solo de nucleação, como carbonato de cálcio, carbono ativado, enxofre elementar, biocidas, como pesticidas, herbicidas ou fungicidas, agentes de absorção, agentes umectantes, estabilizadores de calor, adesivos como celulose, álcoois polivinílicos, gorduras, óleos, gomas arábicas, estabilizadores de vinilideno ultravioleta, antioxidantes, agentes redutores, corantes, aglutinantes (ou seja, organoclorados, zeínas, gelatinas, quitosana, polímeros de óxido de polietileno, e polímeros e copolímeros de acrilamida), e afins.
[0035] Os grânulos de fertilizante podem ter qualquer forma ou tamanho adequado para o seu uso pretendido. Em uma modalidade, os grânulos de fertilizante são substancialmente esféricos. Os grânulos de fertilizante têm um diâmetro de partícula médio de 1,0 a 4,0 milímetros (mm). Dentro desta faixa, o diâmetro médio das partículas pode ser maior que ou igual a 1,5, ou maior que ou igual a 2,0 mm. Também dentro desta faixa, o diâmetro médio das partículas pode ser menor que ou igual a 3,5, ou menor que ou igual a 3,0 mm. Em uma modalidade, pelo menos 90% em peso dos grânulos de fertilizante têm um diâmetro de partícula de 2,0 a 4,0 mm. O diâmetro das partículas é determinado de acordo com a “Size Analysis - Sieve Method” IFDC S-107 emitido por International Fertilizer Development Center (IFDC) que é o método mais comum e aprovado internacionalmente usado para determinar o tamanho da partícula de fertilizante.
[0036] Em uma modalidade, o revestimento sobre o grânulo de fertilizante compreende pelo menos três componentes: um poli(ácido láctico), um segundo polímero, que é poli(succinato de butileno), triacetato de celulose, ou uma combinação dos mesmos, e um vedante. Por exemplo, o revestimento compreende poli(ácido láctico), poli (succinato de butileno), e um vedante. Alternativamente, o revestimento compreende poli(ácido láctico), triacetato de celulose, e um vedante. Nestas modalidades, nenhuma lignina está presente nos revestimentos.
[0037] O poli(ácido láctico) pode ter um peso molecular médio em peso (Mw) de 50.000 a 250.000 g/mol. Como aqui utilizado, PLA (alto) pode se referir ao poli(ácido láctico) tendo um Mw de 150000 a 210000 g/mol, especificamente 175000 a 190000 g/mol. PLA (baixo) se refere ao poli(ácido láctico) tendo um Mw de 30000 a 70000 g/mol, especificamente 40000 a 65000 g/mol.
[0038] O poli(ácido láctico) reciclado pode ter um peso molecular médio em peso (Mw) de 30.000 a 250.000 g/mol, mais especificamente 100.000 a 200 000 g/mol.
[0039] O poli(butileno adipato-co-tereftalato) (Ecoflex) pode ter um peso molecular médio em peso (Mw) de 30.000 a 120.000 g/mol, mais especificamente 50.000 a 100 000 g/mol.
[0040] O poli(ácido láctico) reciclado pode ter um peso molecular médio em peso (Mw) de 25.000 a 120.000 g/mol, mais especificamente 35000 a 70000 g/mol.
[0041] O poli(succinato de butileno) pode ter um Mw de 70.000 a 160.000 g/mol. Como aqui utilizado, PBS (alto) pode se referir ao poli(succinato de butileno) tendo um Mw de 100.000 a 150000 g/mol, especificamente 120000 a 140000 g/mol. PBS (médio) se refere ao poli(succinato de butileno) tendo um Mw de 75000 a 125000 g/mol, especificamente 90000 a 110000 g/mol.
[0042] O triacetato de celulose pode ter um Mw de 100.000 a 350.000 g/mol, especificamente 12.5000 a 300.000 g/mol, mais especificamente 200.000 a 275.000 g/mol. A razão em peso do poli(ácido láctico) para o segundo polímero pode ser 10:1 a 1:10, por exemplo, 5:1 a 1:5, 3:1 a 1:3, ou 2:1 a 1:2.
[0043] O vedante ainda protege os grânulos de abrasão e umidade durante o transporte e armazenamento, e compreende uma cera. Ceras são líquidas em 110 a 200°F (43 a 95°C). Exemplos de ceras incluem ceras de petróleo naturais, incluindo ceras de parafina (duras, cristalinas, ceras frágeis compostas principalmente de alcanos não ramificados, tipicamente tendo pontos de fusão de 118 a 158 °F (48 a 70°C), e ceras microcristalinas (macias, amorfas, ceras maleáveis compostas principalmente de alcanos ramificados, geralmente tendo pontos de fusão de 129 a 203°F (54 a 95°C), e ceras de parafina completamente refinadas). Ceras sintéticas podem também ser utilizadas, incluindo ceras de polietileno tendo, por exemplo, um grau de polimerização de 10 a 18 átomos de carbono. Ceras exemplares que estão comercialmente disponíveis incluem uma cera de petróleo, C30+ de Chevron Phillips Chemical (CP-Chem), 7089A, R-4408, e R-3053A disponível do International Group, Inc. A cera pode estar presente no revestimento em uma quantidade eficaz para proporcionar 0,1 a 3% em peso, 0,2 a 2% em peso, ou 0,5 a 1,8% em peso de cera, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0044] O revestimento pode, portanto, compreender mais do que 0, por exemplo, 0,1 a 5,7% em peso de poli(ácido láctico), 0,1 a 5,7% em peso do segundo polímero, e 0,1 a 3% em peso do vedante. Em outra modalidade, o revestimento pode compreender 0,5 a 4,8% em peso de poli(ácido láctico), 0,5 a 4,8% em peso do segundo polímero, e 0,2 a 2% em peso do vedante.
[0045] Quando revestido sobre os grânulos de fertilizante, a quantidade do revestimento (incluindo o poli(ácido láctico), o segundo polímero, e um vedante) é menor que ou igual a 6% em peso, por exemplo, 0,1 a 6% em peso, de 0,5 a 5% em peso, 2 a 5% em peso, ou 3 a 5% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0046] Os componentes do revestimento estão presentes em mais do que uma camada. Por exemplo, em uma modalidade, o fertilizante revestido compreende uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende o poli(ácido láctico) e o segundo polímero; e uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o vedante. Em outra modalidade, o fertilizante revestido compreende três camadas em que a primeira camada está disposta sobre o grânulo de fertilizante, a segunda camada está disposta sobre a primeira camada, e a terceira camada está disposta sobre a segunda camada. A primeira camada pode compreender poli(ácido láctico) ou o segundo polímero. A segunda camada pode também compreender poli(ácido láctico) ou o segundo polímero, contanto que o material da primeira camada não é o mesmo material da segunda camada. A terceira camada pode compreender o vedante.
[0047] Em outra modalidade, o revestimento compreende um primeiro polímero compreendendo lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, e um segundo polímero, em que o segundo polímero pode ser poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), triacetato de celulose, poli(caprolactona), poli (adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores.
[0048] A lignina é um polímero de álcoois aromáticos mais vulgarmente derivados da madeira. A lignina pode ser obtida pelo processo de Kraft. Lignina exemplares incluem lignina de Kraft comercializada sob o nome de Indulin* AT ou Protobind* 1000.
[0049] Acetato de amido é um amido que foi acetilado com um grau de substituição (DS) de 1 a 3 com um valor de acetil de 20% a 70%. Como aqui utilizado, “valor de acetil” refere-se à porcentagem em peso (% em peso) de ácido acético por unidade de medida de acetato de amido. Por exemplo, um valor de acetil de aproximadamente 62,5 é equivalente a um DS de 3,0.
[0050] O segundo polímero inclui poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), e triacetato de celulose como descrito acima, bem como poli(caprolactona), poli(adipato de tereftalato de butileno), e acetato de celulose. Os polímeros anteriores podem ter um Mw na faixa de 8.000 a 500.000 g/mol.
[0051] A razão em peso da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos com o segundo polímero pode ser de 1:10 a 10:1, 5:1 a 1:5, 3:1 a 1:3, ou 2:1 a 1:2. A lignina, o acetato de amido, ou a combinação dos mesmos está presente em uma quantidade de 0,1% em peso a 6% em peso, 0,1% em peso a 5% em peso, 0,1% em peso a 3,5% em peso, 0,2% em peso a 3% em peso, ou 0,5 a 3% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0052] Opcionalmente, o revestimento compreendendo lignina, o acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos e o segundo polímero compreende ainda um vedante como descrito acima. O vedante pode estar presente em uma quantidade de 0 a 5% em peso, 0 a 3% em peso, 0,1 a 3% em peso, 0,2 a 2% em peso, 0,1 a 1% em peso, ou 0,5 a 1,8% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0053] O revestimento pode, portanto, compreender mais do que 0, por exemplo, 0,1 a 5% em peso de lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, 0,1 a 6% em peso do segundo polímero, e 0 a 5% em peso do vedante. Em outra modalidade, o revestimento pode compreender 0,1 a 6% em peso de lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, 0,1 a 5% em peso do segundo polímero, e 0 a 3% em peso do vedante. Preferencialmente o revestimento compreende 0,2 a 3% em peso de lignina ou acetato de amido, 0,2 a 3% em peso do segundo polímero, e 0 a 1% em peso do vedante.
[0054] Quando revestido sobre os grânulos de fertilizante, a quantidade do revestimento (lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, segundo polímero, e vedante opcional) é 0,5% em peso a 10% em peso, 1% em peso a 9% em peso, 2% em peso a 8% em peso, 2% em peso a 7% em peso, 2% em peso a 6% em peso, ou 2% em peso a 5% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0055] Os componentes do revestimento podem estar presentes em mais do que uma camada. Por exemplo, em uma modalidade, o fertilizante revestido compreende uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; e uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o segundo polímero. Opcionalmente, o vedante pode estar presente em uma terceira camada disposta sobre a segunda camada.
[0056] Em qualquer uma das modalidades anteriores, os revestimentos podem compreender ainda um adjuvante como é conhecido na técnica, por exemplo, um corante, um promotor de adesão, ou um tensoativo, contanto que o adjuvante não afete adversamente significativamente as propriedades desejadas do fertilizante revestido. Por exemplo, um tensoativo pode incluir uma (C16-30)alquilamina primária e secundária, uma (C16-30)amida de ácido graxo de uma (C16-30)alquilamina, ou um (C16-30)éster de ácido graxo de um (C16-30)alcanol. Exemplos dos tensoativos anteriores incluem cetil amina, estearil amina, araquidil amina, beenil amina, dicetil amina, diestearil amina, diaraquidil amina, dibeenil amina, di(sebo hidrogenado)amina, cetil estearamida, estearil estearamida, estearil erucamida, erucil erucamida, cera candilila, cera de carnaúba, e cera de montan.
[0057] Além disso, em qualquer uma das modalidades anteriores, o revestimento ou camadas individuais são dispostos diretamente sobre o grânulo ou outras camadas, ou seja, sem camadas intermediárias presentes diferentes das descritas. Os revestimentos e camadas podem ser contínuos ou descontínuos. Para otimizar as características de liberação sustentadas do fertilizante revestido, o revestimento cobre 90 e 100% da área de superfície do grânulo de fertilizante. Para revestimentos tendo mais do que uma camada, cada camada cobre 90 a 100% da área de superfície do grânulo de fertilizante ou a camada subjacente.
[0058] A espessura do revestimento é ajustada para proporcionar as propriedades de liberação e proteção prolongada desejadas. Em uma modalidade, a espessura total do revestimento é de 20 a 70 micrômetros. Dentro desta faixa, a espessura pode ser maior do que ou igual a 25, ou maior do que ou igual a 30 micrômetros. Também dentro desta faixa, a espessura pode ser menor do que ou igual a 65, ou menor do que ou igual a 60 micrômetros.
[0059] O fertilizante revestido pode ser fabricado por vários métodos. Os grânulos de fertilizante podem ser revestidos por revestimento por pulverização (por exemplo, revestimento por pulverização superior, inferior, ou lateral), revestimento de tambor, revestimento em panela, revestimento em leito fluido, revestimento de derrame contínuo, ou qualquer outro método conhecido pelos especialistas na técnica. Este revestimento pode ser realizado em lote ou em um processo contínuo. Os grânulos podem ser revestidos com uma única camada em uma aplicação de revestimento único, ou os grânulos podem ser revestidos com camadas múltiplas do mesmo material de revestimento, como, 2, 3, 4, 5, ou mais camadas. Ao revestir o núcleo, a composição de revestimento, por exemplo, o vedante, pode ser aquecida acima da sua temperatura de ponto de fusão de modo que o material de revestimento está em um estado líquido quando é aplicado ao núcleo. Após a aplicação do material de revestimento líquido para o núcleo, o núcleo revestido é resfriado de modo a que o material de revestimento solidifica formando uma camada sólida que envolve o núcleo. Este processo pode ser repetido uma ou mais vezes para produzir camadas múltiplas do mesmo ou de diferentes materiais de revestimento que envolvem o núcleo. Alternativamente, o material de revestimento pode ser dissolvido ou suspenso em um solvente, aplicado aos grânulos, e o solvente evaporado. Este processo pode ser repetido uma ou mais vezes para produzir camadas múltiplas do mesmo ou de diferentes materiais de revestimento que envolvem o núcleo.
[0060] Em uma modalidade específica, um método para fabricar um fertilizante revestido compreende dissolver poli(ácido láctico) e um segundo polímero selecionado a partir de poli(succinato de butileno), triacetato de celulose, ou uma combinação dos mesmos em um solvente para proporcionar uma solução de polímero; pulverizar a solução de polímero sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; e revestir um vedante sobre a primeira camada para proporcionar uma segunda camada depositada sobre a primeira camada. O vedante pode ser revestido por, por exemplo, técnicas de revestimento de fusão. O solvente utilizado para dissolver o poli(ácido láctico) e o segundo polímero pode ser diclorometano. Para facilitar a formação da solução de polímero, os polímeros e o solvente podem ser misturados a uma temperatura elevada quando o teor de sólidos da solução pode ser de 5 a 15% da composição em peso.
[0061] Quando o revestimento compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos, para formar um fertilizante revestido, os métodos de revestimento sequencial ou revestimento simultâneo podem ser utilizados. Um exemplo de um método de revestimento sequencial compreende dissolver lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para formar uma primeira solução; depositar, por exemplo, pulverizando a primeira solução sobre um pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada de lignina ou acetato de amido; dissolver o segundo polímero em um segundo solvente para proporcionar uma solução de polímero; e depositar, por exemplo, pulverizando a segunda solução de polímero na primeira camada de lignina ou acetato de amido para formar uma segunda camada de polímero depositada sobre a primeira camada. Opcionalmente, pelo menos dois segundos polímeros diferentes podem estar presentes na segunda solução. Em outra modalidade, um segundo polímero adicional (diferente dos segundos polímeros da segunda camada) pode ser dissolvido em um terceiro solvente, e depositado, por exemplo, por pulverização sobre a segunda camada para formar uma terceira camada depositada na segunda camada. A segunda camada ou a terceira camada, quando presente, pode opcionalmente ser ainda revestida com um vedante para fornecer uma camada de vedante depositada sobre a segunda ou terceira camada.
[0062] O solvente utilizado para dissolver lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos pode compreender acetona e água tendo uma razão de volume de 70:30 a 90:10, por exemplo, 80:20 a 90:10. Quando o segundo polímero compreende triacetato de celulose, poli(caprolactona), ou uma combinação dos mesmos, o solvente usado para dissolver o polímero pode compreender acetona ou uma combinação de acetona e água tendo uma razão em volume de 70:30 a 90:10. Quando o segundo polímero compreende poli(ácido láctico), poli (succinato de butileno), poli(adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose, ou uma combinação dos mesmos, o solvente usado para dissolver o polímero pode compreender diclorometano. Para facilitar a formação da primeira solução de lignina/acetato de amido ou da solução de polímero, os polímeros e o solvente podem ser misturados a uma temperatura elevada. O teor de sólidos da solução de acetato de lignina/amido e a solução de polímero pode ser de 5 a 15% da composição em peso.
[0063] Um método de revestimento simultâneo compreende a dissolução da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos e o segundo polímero em um solvente para proporcionar uma composição de revestimento. O segundo polímero é, por conseguinte selecionado para ser solúvel no mesmo solvente como lignina, acetato de amido, ou combinação dos mesmos, por exemplo, triacetato de celulose, poli(caprolactona), ou uma combinação dos mesmos. A composição de revestimento é depositada, por exemplo, por pulverização da composição de revestimento sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar uma primeira camada. O método compreende ainda, opcionalmente, o revestimento com um vedante para proporcionar uma segunda camada. O vedante pode ser revestido por técnicas de revestimento de fusão.
[0064] Em utilização, o fertilizante revestido é aplicado ao local de uma planta ou semente, em particular, o solo de uma planta ou semente a ser fertilizado.
[0065] Os revestimentos de fertilizante são biodegradáveis, e não deixam resíduos tóxicos no solo. Fertilizantes revestidos com estes revestimentos têm ainda mais as taxas de liberação de nutrientes sustentáveis. Além disso, os métodos de revestimento de grânulos aqui descritos permitem a fabricação de fertilizantes revestidos tendo um revestimento uniforme e fino, o que permite que os fertilizantes revestidos contenham um alto teor de nitrogênio. Por exemplo, quando o fertilizante é ureia, o teor de nitrogênio do fertilizante revestido é 42% em peso a 45% em peso. Os revestimentos do fertilizante contendo lignina podem suprimir a produção de NOx.
[0066] Os fertilizantes revestidos tendo propriedades da liberação sustentada são ainda ilustrados pelos seguintes exemplos não limitantes.
[0067] Os métodos divulgados aqui podem, em alguns aspectos, ser realizados em uma escala industrial.
[0068] São divulgados aqui pelo menos os seguintes aspectos:
[0069] Aspecto 1: Um fertilizante revestido compreendendo: um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto em uma superfície do grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende um poli(ácido láctico); um segundo polímero compreendendo um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores; e um vedante.
[0070] Aspecto 2: O fertilizante revestido da reivindicação 1, em que o vedante compreende uma cera.
[0071] Aspecto 3: O fertilizante revestido da reivindicação 1 ou 2, em que o segundo polímero compreende poli(succinato de butileno).
[0072] Aspecto 4: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o segundo polímero compreende triacetato de celulose.
[0073] Aspecto 5: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 4, em que a razão em peso do poli(ácido láctico) para o segundo polímero é 10:1 a 1:10.
[0074] Aspecto 6: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 5, em que uma quantidade do revestimento é 0,5% em peso a 6% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0075] Aspecto 7: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 6, em que o teor de nitrogênio do fertilizante revestido é 42% em peso a 45% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0076] Aspecto 8: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o revestimento compreende o poli(ácido láctico), o segundo polímero, e o vedante em combinação em uma única camada.
[0077] Aspecto 9: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende o poli(ácido láctico) e o segundo polímero; e uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o vedante.
[0078] Aspecto 10: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende o poli(ácido láctico) ou o segundo polímero; uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o segundo polímero ou o poli(ácido láctico), contanto que a primeira camada não é a mesma que a segunda camada; e uma terceira camada disposta sobre a segunda camada, em que a terceira camada compreende o vedante.
[0079] Aspecto 11: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 10, em que o revestimento tem uma espessura total de 20 a 70 micrômetros.
[0080] Aspecto 12: Um método para fabricação do fertilizante revestido com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, o método compreendendo: combinar o poli(ácido láctico), o segundo polímero, e o vedante para proporcionar uma composição de revestimento; e depositar a composição de revestimento como uma camada sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
[0081] Aspecto 13: O método da reivindicação 12, em que o depósito compreende pulverizar a composição de revestimento.
[0082] Aspecto 14: Um método para fabricação do fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 1 a 11, o método compreendendo: dissolver o poli(ácido láctico) e o segundo polímero em um solvente para proporcionar uma solução; depositar a solução sobre um grânulo de fertilizante para formar uma primeira camada; e depositar um vedante sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para formar uma segunda camada.
[0083] Aspecto 15: Um fertilizante revestido compreendendo: um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto sobre o grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; e um segundo polímero compreendendo um poli(ácido láctico), um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, um poli(caprolactona), um poli(adipato de tereftalato de butileno), um acetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores.
[0084] Aspecto 16: O fertilizante revestido da reivindicação 15, em que o revestimento ainda compreende um vedante.
[0085] Aspecto 17: O fertilizante revestido da reivindicação 16, em que o vedante compreende uma cera.
[0086] Aspecto 18: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 15 a 17, em que uma quantidade do revestimento é 0,5% em peso a 10% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
[0087] Aspecto 19: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 15 a 18, em que a razão em peso da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos para o segundo polímero é 1:10 a 10:1.
[0088] Aspecto 20: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 15 a 19, em que o segundo polímero compreende uma combinação de poli(ácido láctico) e poli(succinato de butileno).
[0089] Aspecto 21: O fertilizante revestido de qualquer uma das reivindicações 15 a 20, em que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende um ou mais segundos polímeros; e opcionalmente, uma terceira camada, em que a terceira camada compreende um segundo polímero adicional.
[0090] Aspecto 22: O fertilizante revestido da reivindicação 21, em que o revestimento ainda compreende uma camada vedante disposta sobre a segunda camada ou terceira camada, em que a camada vedante compreende um vedante.
[0091] Aspecto 23: O fertilizante revestido da reivindicação 21, em que a segunda camada compreende poli(succinato de butileno); e a terceira camada está presente, e compreende poli(ácido láctico).
[0092] Aspecto 24: Um método para preparar o fertilizante revestido da reivindicação 21, o método compreendendo a dissolução da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a primeira solução em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver o um ou mais segundos polímeros em um segundo solvente para proporcionar uma solução de polímero; depositar a solução de polímero sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar uma segunda camada, dissolver opcionalmente um segundo polímero adicional em um terceiro solvente para proporcionar uma solução de polímero adicional; e depositar a solução de polímero adicional nos grânulos de fertilizante revestidos na segunda camada para proporcionar uma terceira camada.
[0093] Aspecto 25: O método da reivindicação 24, compreendendo ainda depositar um vedante sobre os grânulos de fertilizante revestidos na segunda camada ou os grânulos de fertilizante revestidos na terceira camada.
[0094] Aspecto 26: O método da reivindicação 24, em que o depósito compreende pulverizar a composição de revestimento.
[0095] Aspecto 27: O método de qualquer uma das reivindicações 24 a 26, em que o segundo polímero compreende poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), poli(adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose, ou uma combinação dos mesmos, e o segundo solvente compreende diclorometano.
[0096] Aspecto 28: Um método para fabricar o fertilizante revestido da reivindicação 21, o método compreendendo: dissolver a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a primeira solução em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver pelo menos dois segundos polímeros em um solvente para proporcionar uma segunda solução; e depositar a segunda solução dos grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar o fertilizante revestido.
[0097] Aspecto 29: O método da reivindicação 28, compreendendo ainda depositar um vedante sobre o fertilizante revestido.
[0098] Aspecto 30: O método da reivindicação 28 a 29, em que os pelo menos dois segundos polímeros compreendem dois de poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), poli(adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose; e o segundo solvente compreende diclorometano.
[0099] Aspecto 31: Um método para fabricar o fertilizante revestido da reivindicação 21, o método compreendendo contatar a lignina, acetato de amido, ou combinação dos mesmos, e triacetato de celulose, poli(caprolactona), ou uma combinação dos mesmos em um solvente para proporcionar uma composição de revestimento; depositar a composição de revestimento sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
[00100] Aspecto 32: O método da reivindicação 31, compreendendo ainda depositar um vedante sobre o fertilizante revestido.
[00101] Os materiais utilizados nos Exemplos são descritos na Tabela 1.Tabela 1.
[00102] Preparação de formulações de revestimento. Solução de lignina foi preparada usando misturas de solventes de acetona-água em razões de 80:20 a 90:10 em temperatura ambiente com agitação por 12 horas. Soluções CA foram preparadas utilizando o solvente acetona a 60°C com agitação suave a 100 RPM por 60 minutos até dissolução completa ser observada. PBS (a 40°C), PLA (a temperatura ambiente), CTA (a 40°C), PBAT (a 40°C) bem como as suas respectivas soluções de mistura (a 40°C) foram preparadas usando solvente diclorometano com agitação suave a 100 revoluções por minuto (rpm) por 60 minutos até dissolução completa ser observada.
[00103] Procedimento de revestimento. Exceto no caso de experimentos de revestimento por gotejamento para CA, ambas as soluções de polímero e de lignina foram revestidas usando um pulverizador de ar atomizado nos grânulos de ureia colocados em um tambor rotativo. Os experimentos onde lignina, polímero, e cera foram todos usados, para um processo de revestimento sequencial, a lignina foi primeiro revestida seguida por um polímero ou uma mistura de polímero e finalmente revestimento de fusão de cera; e por um processo simultâneo, uma mistura de lignina e de um polímero ou uma mistura de polímero foi revestida primeiro seguida por revestimento de fusão da cera.
[00104] Teste de liberação de nutrientes acelerado. O teste é usado para imitar um perfil de liberação de nutrientes em intervalos de tempo determinados. Os intervalos de tempo em que as amostras foram tomadas e analisadas foram 2 horas, 4 horas e 24 horas. Uma solução diluída de ácido cítrico a 5% em água foi recirculada através de um leito de grânulos de produto e o filtrado foi analisado para o teor de nitrogênio. O ácido cítrico simula as condições do solo a que um produto seria submetido durante a aplicação normal.
[00105] Teste de forno de três, sete e 14 dias. Um recipiente foi carregado com 100 g de amostra e 500 mL de água. O recipiente foi então selado e colocado em um forno a 100°F (38°C). A liberação de nitrogênio foi medida periodicamente após 3 dias, 7 dias, ou 14 dias.
[00106] As formulações de revestimento foram adicionadas gota a gota a grânulos de ureia em um tambor rotativo. Um soprador de ar foi utilizado no tambor para remover os vapores de solventes. Para revestimentos contendo CA e lignina, a ureia foi primeiro revestida por lignina seguido por CA. A adição de vedante de cera também foi realizada como o revestimento final por fusão da cera e vertendo a cera fundida dentro do tambor rotativo contendo a ureia revestida com polímero (e/ou lignina). Nestes experimentos, a porcentagem de lignina foi variada de 0 a 3%, CA foi variado entre 0 a 6%, e o vedante foi variado entre 0 a 1,5%.
[00107] Nenhuma das amostras revestidas pelo processo de gotejamento levou a um revestimento uniforme. Outras medições não foram realizadas. A Figura 1 mostra um exemplo representativo de uma amostra revestida com 2% lignina, 2% CA, e 0,5% IGI-7089A com revestimento por gotejamento. Os defeitos dos revestimentos como contraste de escuro e claro foram observados. Estes defeitos indicam não uniformidade do revestimento. A aglomeração dos grânulos também foi observada.
[00108] As formulações de revestimento foram pulverizadas sobre grânulos de ureia. O revestimento total foi variado entre 5,5 e 7,5% em peso. A cera foi variada entre 0,5 e 1,5% em peso. A lignina foi variada entre 0 e 3% em peso, e CA foi variado entre 3 e 6% em peso. As formulações de revestimento e os resultados do teste de liberação de nutrientes acelerado são mostrados na Tabela 2. A amostra revestida do exemplo 1 também foi mostrada na Figura 2. Não foram observados grandes defeitos de revestimento.Tabela 2.
***Foi observado que a amostra vaza quando colocada em água sob um microscópio óptico. Por conseguinte, as amostras não foram testadas.
[00109] Como pode ser visto a partir dos dados na Tabela 2, uma combinação de lignina, acetato de celulose, e um vedante de cera (Exemplo 26) foi mais eficaz para retardar a liberação de nitrogênio.
[00110] Ureia granular foi revestida com vários sistemas de revestimento de triacetato de celulose. Nestes experimentos, a porcentagem de lignina foi variada entre 0 e 3% em peso, CTA ou CTA-PBS ou CTA-PLA foi constante a 3% em peso e o vedante foi constante a 1.5% em peso. Se presente, lignina-1 foi usada. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 3. Os resultados de liberação de sete dias também estão ilustrados graficamente nas Figuras 3 e 4.Tabela 3.
* “L” se refere à lignina e “W” se refere à cera.
[00111] A Figura 3 mostra que no nível de revestimento de 7,5% em peso, o desempenho do revestimento de lignina/CTA/cera foi inferior ao de lignina/PBS/CTA/cera na retenção de ureia com base no teste de forno 7 dias. A Figura 4 mostra que no nível de revestimento de 4,5% em peso, misturas de PLA/CTA tiveram um desempenho melhor do que misturas de PBS/CTA na retenção de ureia com base no teste de forno 7 dias. Os dados também indicam que o desempenho de liberação foi melhorado com a adição de um pré-revestimento de lignina.
[00112] A ureia granular foi revestida com vários sistemas PBAT com ou sem lignina. Se presente, lignina-1 foi usada. Nestes exemplos, a porcentagem de lignina foi variada entre 0 e 3% em peso. PBAT foi variado entre 3 e 5% em peso e o vedante foi mantido constante a 1,5% em peso. O revestimento total foi variado entre 6,5% em peso e 7,5% em peso. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 4.Tabela 4.
* “L” se refere à lignina, “P” se refere ao “polímero” e “W” se refere à cera.
[00113] O revestimento por pulverização de lignina e PBAT seguido por revestimento de cera mostrou resultados positivos com base em dados de teste acelerado de 4 h. No entanto, os testes de liberação de 3 dia e 7 dias a 100°F (38°C) tiveram desempenho menos desejável.
[00114] Nestes exemplos, o revestimento total variou entre 2,2 a 7,5% em peso. A lignina (lignina-1, L) foi variada entre 0 e 3% em peso, PBS (P) foi variado entre 1,2 a 4% em peso, e o vedante (W) foi variado entre 0,5 e 1,5% em peso. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 5.Tabela 5.
* “L” se refere à lignina, “P” se refere ao “polímero” e “W” se refere à cera.
[00115] As amostras podem ser segmentadas em 3 seções com base na liberação de 3 dias de resultados de teste do forno como segue: Exemplos 4150 (menos de 30% de liberação), Exemplos 51-57 (30% a 50% de liberação), e Exemplos 58-62 (acima de 50% de liberação). Os resultados também estão ilustrados graficamente na Figura 5. Houve alguns resultados positivos no teste de liberação acelerada de 24 horas, bem como no teste de forno de 7 dias.
[00116] Nestes exemplos, o revestimento total variou entre 6,5 a 8% em peso. A lignina (lignina-1, L) foi variada entre 0 e 3% em peso, PLA (P) foi variado entre 2 e 5% em peso, e o vedante (W) foi variado entre 1,5 e 2% em peso. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação são mostrados na Tabela 6. Os resultados também estão ilustrados graficamente na Figura 6. Tabela 6.
* “L” se refere à lignina, “P” se refere ao “polímero” e “W” se refere à cera.
[00117] As medições de 4 horas do teste de liberação acelerada de 24 horas e as medições de 3 dias do teste de forno produziram alguns resultados positivos (aproximadamente 50% de liberação). Com base nos resultados dos testes de liberação de 3 dias, os dados são segmentados em 3 seções: Exemplos 82-84 (liberação de menos de 55%), Exemplos 85-90 (liberação entre 55 e 70%), e Exemplos 91-99 (liberação acima de 70%). Os dados mostram que os resultados dos testes de liberação de 7 dias a 100°F (38°C) foram maiores do que a taxa desejada.
[00118] Nestes exemplos, o revestimento total variou entre 3,5 a 7,5% em peso. A lignina (lignina-1, L) foi variada entre 0 e 3% em peso, PLA foi variado entre 1 a 4% em peso, PBS foi variado entre 1 e 2% em peso, e o vedante (W) foi variado entre 1,5 e 2% em peso. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 7. Os resultados estão ilustrados graficamente nas Figuras 7 e 8.Tabela 7.
* “L” é lignina, “W” é cera
[00119] As amostras podem ser segmentadas em 5 seções com base nas medições do teste de forno de 7 dias como segue: Exemplos 100-104 (menos de 10% de liberação), Exemplos 1-5-113 2 (10% a 20% de liberação), Exemplos 114-124 (20 a 40% de liberação), Exemplos 125-131 (40 a 60% de liberação), e Exemplos 132-137 (acima de 60% de liberação).
[00120] Misturas de PLA/PBS adicionais foram testadas. Os polímeros foram revestidos simultaneamente. As formulações e os resultados são mostrados na Tabela 8. Os resultados do teste de 7 dias também estão ilustrados graficamente nas figuras 9-11.Tabela 8.
** “L” se refere à lignina e “W” se refere à cera.
[00121] Os dados indicam que uma combinação de PBS (alto) e PLA (baixo), bem como uma mistura de PBS (alto) e PLA (alto) tem um efeito sinérgico sobre a liberação dos nutrientes do fertilizante. Por exemplo, a um nível de carga de 3% em peso, PBS (alto) sozinho tinha uma liberação de 7 dias de 37,98% (exemplo 147) e PLA (baixo) sozinho tinha uma liberação de 7 dias de 77,12% (exemplo 150). Em contraste, quando uma mistura 1:1 de PBS (alto) e PLA (baixo) ou uma mistura 1:2 de PBS (alto) e PLA (baixo) foram utilizados a um nível de carga de 3% em peso, a liberação de 7 dias foi reduzida para 4,93% e 11,63%, respectivamente (exemplos 148 e 149).
[00122] A ureia granular foi revestida com lignina com ou sem cera. As formulações de revestimento e os resultados são mostrados na Tabela 9.Tabela 9.
* Exemplos comparativos
[00123] Como mostrado na Tabela 9, a lignina com ou sem cera mostrou 92,75% a 98,70% de liberação em 4 horas de teste de liberação de nutriente acelerado. Em contraste, quando o revestimento continha PBS ou PLA além de lignina, os resultados acelerados de 4 horas foram 1,48% e 10,34% respectivamente. Os resultados indicam que lignina a estes níveis de revestimento por si só não proporcionam a liberação sustentável de nutrientes. Exemplos 156-175. Comparação entre o revestimento sequencial e mistura (simultânea)
[00124] Nestes exemplos, o revestimento total variou entre 3,5 a 7,5% em peso. A lignina (lignina-1) era mantida constante a 3% em peso (Ex171- 175) ou estava ausente do revestimento (Ex156-170), PLA foi variado entre 1 a 2% em peso, PBS foi variado entre 1 e 2% em peso, e o vedante foi mantido constante a 1,5% em peso. Ureia granular foi revestida simultaneamente ou sequencialmente por revestimento por pulverização.
[00125] As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 10. Os resultados também estão ilustrados graficamente nas Figuras 12 e 13. Os resultados indicam que a ureia revestida com mistura tem um desempenho melhor do que a ureia revestida sequencialmente para a maioria dos casos, com base nos dados de liberação de 7 dias. Não existem diferenças significativas para os dados de liberação de 14 dias.Tabela 10.
[00126] Nestes exemplos, graus de PLA reciclados diferentes, PLA Repro pkg, PLA Repro-box, PLA Repro-marcador, PLA 2500HP, e PLA 3100HP de NatureWorks foram usados. As formulações e os resultados são mostrados na Tabela 11. Os resultados também estão ilustrados graficamente nas Figuras 14 e 15.Tabela 11.
* “W” é cera
[00127] Os resultados indicam que PLA reciclado também pode ser utilizado no revestimento para ureia. No entanto, o desempenho não foi tão vantajoso como os sistemas que utilizam PLA virgem (ver Tabela 8).
[00128] Ureia granular foi revestida com vários sistemas de revestimento PLA-CTA reciclados. As formulações de revestimento e os resultados dos testes de liberação de nitrogênio são mostrados na Tabela 12. Os resultados de liberação de sete dias e catorze dias também estão ilustradosgraficamente nas Figuras 16 e 17.Tabela 12.
[00129] Os resultados indicam que misturas de PLA/CTA recicladas também podem ser utilizadas no revestimento para ureia. No entanto, a níveis de revestimento de 4,5% em peso bem como 7,5% em peso, misturas de PLA/CTA (ver Tabela 3) tiveram desempenho superior às misturas de PLA/CTA recicladas na retenção de ureia com base no teste de forno de 7 dias.
[00130] As formas singulares “um” “uma,” “o” e “a” incluem referências no plural salvo se o contexto indicar claramente o contrário. “Ou” significa “e/ou”. Os pontos de extremidades de todas as faixas direcionadas para o mesmo componente ou propriedade são inclusivos e independentemente combináveis. O sufixo “(s)” como aqui utilizado destina- se a incluir o singular e o plural da palavra que modifica, incluindo, assim, pelo menos um do referido termo (por exemplo, “corante(s)” inclui pelo menos um corante). “Opcional” ou “opcionalmente” significam que o evento ou circunstância descrito posteriormente pode ou não pode ocorrer, e que a descrição inclui instâncias onde o evento ocorre e instâncias onde não ocorre. Salvo se definido de maneira diferente, os termos científicos e técnicos usados aqui têm o mesmo significado como comumente entendido por um especialista na técnica a que pertence esta invenção.
[00131] Como aqui utilizado, uma “combinação” é inclusiva de misturas, ligas, produtos de reação, e afins. Os compostos são descritos utilizando a nomenclatura convencional. Por exemplo, qualquer posição não substituída por qualquer grupo indicado é compreendida para ter a sua valência preenchida por uma ligação como indicado, ou um átomo de hidrogênio. Um traço (“-”) que não está entre duas letras ou símbolos é utilizado para indicar um ponto de ligação para um substituinte. Por exemplo, -CHO está ligado através de carbono do grupo carbonil.
[00132] Todas as referências citadas aqui são incorporadas como referência em suas totalidades. Embora modalidades típicas tenham sido estabelecidas com a finalidade de ilustração, as descrições anteriores não devem ser consideradas como uma limitação do escopo aqui. Assim sendo, várias modificações, adaptações, e alternativas podem ocorrer a um especialista na técnica sem se afastar do espírito e escopo deste documento.
Claims (29)
1. Fertilizante revestido, caracterizado pelo fato de que compreende: um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto em uma superfície do grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende um poli(ácido láctico); um segundo polímero compreendendo um poli(succinato de butileno), um triacetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores; e um vedante compreendendo 0,1 a 2% em peso de uma cera com base no peso total do fertilizante revestido.
2. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo polímero compreende poli(succinato de butileno).
3. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o segundo polímero compreende triacetato de celulose.
4. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a razão em peso do poli(ácido láctico) para o segundo polímero é 10:1 a 1:10.
5. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que uma quantidade do revestimento é 0,5% em peso a 6% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
6. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o teor de nitrogênio do fertilizante revestido é 42% em peso a 45% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
7. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende o poli(ácido láctico), o segundo polímero, e o vedante em combinação em uma única camada.
8. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende o poli(ácido láctico) e o segundo polímero; e uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o vedante.
9. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende o poli(ácido láctico) ou o segundo polímero; uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende o segundo polímero ou o poli(ácido láctico), contanto que a primeira camada não seja a mesma que a segunda camada; e uma terceira camada disposta sobre a segunda camada, em que a terceira camada compreende o vedante.
10. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o revestimento tem uma espessura total de 20 a 70 micrômetros.
11. Método para fabricação de um fertilizante revestido como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, o método caracterizado pelo fato de que compreende: combinar o poli(ácido láctico), o segundo polímero, e o vedante para proporcionar uma composição de revestimento; e depositar a composição de revestimento como uma camada sobre uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o depósito compreende pulverizar a composição de revestimento.
13. Método para preparação de um fertilizante revestido como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, o método caracterizado pelo fato de que compreende: dissolver o poli(ácido láctico) e o segundo polímero em um solvente para proporcionar uma solução; depositar a solução sobre um grânulo de fertilizante para formar uma primeira camada; e depositar um vedante sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para formar uma segunda camada.
14. Fertilizante revestido, caracterizado pelo fato de que compreende: um grânulo de fertilizante; e um revestimento disposto sobre o grânulo de fertilizante, em que o revestimento compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; um segundo polímero compreendendo um poli(ácido láctico), um poli(succinato de butileno), um poli(caprolactona), um poli(adipato de tereftalato de butileno), um acetato de celulose, ou uma combinação compreendendo pelo menos um dos anteriores, e um vedante compreendendo 0,1 a 2% em peso de uma cera com base no peso total do fertilizante revestido.
15. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma quantidade do revestimento é 0,5% em peso a 10% em peso, com base no peso total do fertilizante revestido.
16. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que a razão em peso da lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos para o segundo polímero é 1:10 a 10:1.
17. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que o segundo polímero compreende uma combinação de poli(ácido láctico) e poli(succinato de butileno).
18. Fertilizante revestido de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 17, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende: uma primeira camada disposta sobre o grânulo de fertilizante, em que a primeira camada compreende lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos; uma segunda camada disposta sobre a primeira camada, em que a segunda camada compreende um ou mais segundos polímeros; e opcionalmente, uma terceira camada, em que a terceira camada compreende um segundo polímero adicional.
19. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende uma camada vedante disposta sobre a segunda camada ou terceira camada, em que a camada vedante compreende o vedante.
20. Fertilizante revestido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a segunda camada compreende poli(succinato de butileno); e a terceira camada está presente e compreende poli(ácido láctico).
21. Método para preparação de um fertilizante revestido como definido na reivindicação 18, o método caracterizado pelo fato de que compreende dissolver a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a primeira solução em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver o um ou mais segundos polímeros em um segundo solvente para proporcionar uma solução de polímero; depositar a solução de polímero sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar uma segunda camada; dissolver opcionalmente um segundo polímero adicional em um terceiro solvente para proporcionar uma solução de polímero adicional; e depositar a solução de polímero adicional sobre os grânulos de fertilizante revestidos na segunda camada para proporcionar uma terceira camada.
22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende ainda depositar o vedante sobre os grânulos de fertilizante revestidos na segunda camada ou os grânulos de fertilizante revestidos na terceira camada.
23. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o depósito compreende pulverizar a composição de revestimento.
24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que o segundo polímero compreende poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), poli(adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose, ou uma combinação dos mesmos, e o segundo solvente compreende diclorometano.
25. Método para fabricação de um fertilizante revestido como definido na reivindicação 18, o método caracterizado pelo fato de que compreende: dissolver a lignina, acetato de amido, ou uma combinação dos mesmos em um primeiro solvente para proporcionar uma primeira solução; depositar a primeira solução em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para formar uma primeira camada; dissolver pelo menos dois segundos polímeros em um solvente para proporcionar uma segunda solução; e depositar a segunda solução sobre os grânulos de fertilizante revestidos na primeira camada para proporcionar o fertilizante revestido.
26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que compreende ainda depositar o vedante sobre o fertilizante revestido.
27. Método de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que os pelo menos dois segundos polímeros compreendem dois de poli(ácido láctico), poli(succinato de butileno), poli(adipato de tereftalato de butileno), acetato de celulose; e o segundo solvente compreende diclorometano.
28. Método para fabricação de um fertilizante revestido como definido na reivindicação 18, o método caracterizado pelo fato de que compreende: contatar a lignina, acetato de amido, ou combinação dos mesmos, e triacetato de celulose, poli(caprolactona), ou uma combinação dos mesmos em um solvente para proporcionar uma composição de revestimento; depositar a composição de revestimento em uma pluralidade de grânulos de fertilizante para proporcionar o fertilizante revestido.
29. Método de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que compreende ainda depositar o vedante sobre o fertilizante revestido.
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