ES2265848T3 - Compuesto fertilizante con matriz cristalina. - Google Patents
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Abstract
Un compuesto fertilizante con una matriz cristalina que comprende la asociación de óxidos formadores, óxidos modificadores, y al menos un microelemento inorgánico caracterizado porque dicho óxido formador comprende entre 9 y 22% de un pentóxido de fósforo (P2O5), dióxido de silicio y al menos uno de dióxido de zirconio y dióxido de titanio y dichos óxidos formadores comprenden un óxido de potasio (K20), y al menos uno de óxido de sodio y óxido de litio.
Description
Compuesto fertilizante con matriz
cristalina.
La presente invención se refiere a un compuesto
fertilizante que tiene matriz cristalina.
Se sabe que los elementos fertilizantes, es
decir, los elementos que proporcionan los nutrientes necesarios
para el crecimiento de cultivos, se dividen en tres categorías:
elementos primarios, es decir, nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio
(K); elementos secundarios, es decir, calcio (Ca), magnesio (Mg),
sodio (Na) y azufre (S); y elementos traza, es decir, boro (B),
cobalto (Co), cobre (Cu), hierro (Fe), manganeso (Mn), molibdeno
(Mo) y zinc (Zn).
Esta división está basada en la cantidad de
elemento absorbido por los cultivos, no en su función, ya que todos
estos elementos son igualmente indispensables para el crecimiento
equilibrado de las plantas.
Los elementos anteriormente citados son los que
actualmente pueden listarse en la etiqueta como componentes de una
fórmula según los estándares prescritos por las disposiciones
reglamentarias nacionales y de la Unión Europea.
Los elementos fertilizantes tienen un efecto
decisivo sobre el crecimiento de los cultivos tanto cuando no están
suficientemente disponibles como cuando están en exceso, provocando
por un lado malnutrición de los cultivos y por otro una
intoxicación.
Es por tanto necesario asegurar, para cada
cultivo, la presencia y disponibilidad en el tiempo de estos
elementos, de manera que el suelo los contenga en cantidades que
sean adecuadas pero contenidos en límites muy precisos y
controlables, dependiendo de los requerimientos y del estado de
desarrollo del cultivo.
También es sabido que un mismo suelo se usa de
manera alternativa, durante periodos de duración variable, para
diferentes cultivos que absorben cantidades distintas de nutrientes
tanto en términos cualitativos como cuantitativos.
Es por tanto indispensable equilibrar
periódicamente los recursos del suelo en relación con los cambios en
los requerimientos.
Es más, la presencia controlada de elementos
fertilizantes en suelos agrícolas afecta no sólo a la vida y
crecimiento de las plantas sino que también controla de manera
decisiva las características comerciales de alimentos diseñados
para el consumo humano.
Para compensar los desequilibrios nutricionales
que están generalizados en la mayoría de los suelos adaptados a
productos de consumo humano es necesario suministrar a suelos
agrícolas no sólo los elementos primarios (N, P y K) y los
secundarios (Ca, Mg, Na, S) sino también los elementos traza (B, Co,
Cu, Fe, Mn, Mo, Zn).
La administración selectiva de elementos traza
debe producirse en tiempos programados y en las cantidades
preestablecidas según el tipo de cultivo, su etapa de crecimiento y
las características del suelo cultivado.
Se conocen distintos procedimientos para
introducir fertilizantes en general, y elementos traza en el suelo,
en particular.
El principal consiste en añadir a los
fertilizantes basados en nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) pequeñas
cantidades del elemento traza específico que se estima que falta en
el suelo que va a cultivarse.
Estos elementos traza se introducen en forma de
sales inorgánicas (sulfatos, óxidos u otros) o en la forma de
complejos organometálicos conocidos como quelatos, que son productos
de síntesis altamente solubles en agua y por tanto altamente
asimilados por la planta.
Este procedimiento no está exento de
inconvenientes, siendo el principal la disponibilidad inmediata del
elemento traza para que la planta lo absorba en cantidades
excesivas y en periodos de tiempo que no se corresponden con su
ciclo de crecimiento y la considerable fuga de nutrientes al
medioambiente debido al agua de lluvia y de riego.
Para evitar estos inconvenientes, se han
introducido fertilizantes de solubilidad controlada, que se obtienen
encapsulando gránulos de las fórmulas fertilizantes con productos
orgánicos de baja solubilidad.
No obstante, incluso este sistema presenta
inconvenientes: dado que los elementos traza son introducidos, en
este caso también, en forma de sales inorgánicas y/o quelatos que
son solubles en agua, éstos son asimilados rápidamente por la raíz
de las plantas y/o dispersados en el suelo una vez el recubrimiento
externo haya sido degradado.
Por la misma razón, estos fertilizantes son
útiles sólo si se necesita una acción rápida del nutriente; si por
el contrario uno desea asegurar su presencia en el suelo durante
largos periodos, es necesario recurrir a múltiples aplicaciones
sucesivas de baja dosificación de los mismos productos, lo que
consecuentemente implica un aumento de los costes operativos en el
campo.
Finalmente, es necesario mencionar el elevado
coste intrínseco de estos fertilizantes, dado que cada quelato
normalmente añade únicamente un elemento traza, de manera que si es
necesario administrar múltiples elementos también es necesario usar
varios quelatos.
Los problemas relacionados con el uso de sales
inorgánicas y/o quelatos de elementos traza se han obviado
parcialmente introduciendo fertilizantes FTE (elementos traza
vitrificados).
Estos productos tienen una estructura
predominantemente amorfa y están constituidos por una matriz
cristalina que actúa como sustrato y en la cual uno o más elementos
traza se dispersan y enlazan.
La solubilización del producto, y por tanto, la
liberación de los elementos traza contenidos en él, dependen de la
composición química de la matriz cristalina en relación con las
condiciones del suelo en el cual se dispersa el fertilizante
(humedad, pH).
Se sabe que la solubilidad en agua del cristal
es pobre; por consiguiente, los FTE son productos que aseguran una
liberación selectiva y controlada muy lenta de uno o más elementos
traza a lo largo del tiempo, como para que afecte de manera
potencial el espacio de tiempo de las plantas perennes o una serie
considerable de cosechas sucesivas (hasta 10 años).
Los FTE conocidos tienen el inconveniente de que
no pueden emplearse como fertilizantes a corto plazo con
asimilación inmediata debido a su pobre solubilidad y
consecuentemente lenta acción de liberación.
La intención de la presente invención es
eliminar los inconvenientes anteriormente mencionados de los
fertilizantes convencionales, ideando un compuesto fertilizante con
matriz cristalina que permite lograr una liberación selectiva de
los nutrientes cuya acción es inmediata desde el principio de la
aplicación y es programable, controlable y extensible a lo largo
del tiempo, permite añadir al suelo en momentos y cantidades
precisos, los elementos químicos que son necesarios para el
crecimiento de la planta que está siendo cultivada, en relación
tanto de su estado de crecimiento como de las condiciones
fisicoquímicas del suelo, y tiene un bajo coste.
Este y otros objetos que serán mas evidentes más
adelante en el presente documento se consiguen según la presente
invención por unos compuestos fertilizantes que tienen una matriz
cristalina según la reivindicación 1. Otras características también
deseables del compuesto según la presente invención se especifican
en las siguientes reivindicaciones 2-12.
La estabilidad de la matriz cristalina del
compuesto según la invención depende de una serie de parámetros
químicos y tecnológicos: en el caso específico, en concreto, el
papel clave está desempeñado por la presencia de pentóxido de
fósforo (P_{2}O_{5}) como sustituto de la sílice en el papel de
óxido formador de la red cristalina, permitiendo un control de las
características de solubilidad en diversos disolventes a distintos
valores de pH.
Es más, no debería ser ignorado el hecho de que
el fósforo es un elemento que es esencial para la vida de las
plantas y que está ampliamente presente en fórmulas fertilizantes;
por tanto en este caso se produce la inserción adicional de un
nutriente, aumentando el valor agrícola del producto.
La sustitución de sodio por potasio en la matriz
cristalina también permite un mejor control de los intervalos de
solubilidad (en agua y otros reactivos) y además incrementa el valor
nutricional del producto dado que la adición de potasio también es
fundamental para la vida de las plantas.
De manera ventajosa, se puede intercalar en la
matriz cristalina del compuesto según la invención cantidades
significativas de otros elementos traza, tales como por ejemplo
selenio (Se) y vanadio (V), ya que las pruebas confirman su
importancia en la nutrición de plantas y animales.
El compuesto según la invención se obtiene
mezclando, según la técnica de fabricación de cristales, las
materias primas necesarias para proporcionar los óxidos formadores
y modificadores de la matriz cristalina con las materias primas
relacionadas con la introducción de elementos traza, fundiendo la
mezcla resultante a alta temperatura, enfriando la mezcla fundida
para obtener el cristal y moliendo el cristal hasta formar un polvo
fino que se mezcla con un dispersante y opcionalmente se
"granula" para favorecer su dispersión en campos.
El compuesto fertilizante está listo de esta
forma para su uso.
La intención de la presente invención es actuar
sobre la naturaleza de la matriz cristalina que actúa como
"portador" de los elementos traza, alterando su solubilidad no
sólo en agua sino también en presencia de ácidos orgánicos (ácido
carbónico, ácido cítrico, ácido húmico, etcétera), de manera que la
aplicación esté siempre controlada a lo largo del tiempo y también
se contribuya a un alto nivel de nutrientes desde el mismo
principio.
Es por tanto posible producir mezclas
constituidas por distintos compuestos con matrices de distinta
solubilidad y distinta presencia de elementos traza, de manera que
sea posible programar la liberación de estos elementos según las
etapas de crecimiento de la planta.
Para programar las liberaciones a lo largo del
tiempo de distintas composiciones, todas derivadas de una única
fórmula aplicada al suelo con una única aplicación, es de hecho
suficiente aplicar a los suelos una mezcla constituida por matrices
cristalinas con distinta solubilidad y distintos análisis
químicos.
Sería imposible alcanzar esto con productos
convencionales sin recurrir a distintas aplicaciones de distintos
fertilizantes con un aumento considerable del coste.
Sobre la base de compuestos según la presente
invención, también se han desarrollado productos especiales cuyas
solubilidades en agua son suficientemente altas como para permitir
que sean absorbidos en suelos muy húmedos, tales como cultivos de
arroz, hasta cultivos de plantas acuáticas y producciones
industriales de las primeras cosechas de frutas y verduras por
medio del procedimiento hidropónico.
Finalmente, la atención se centra en el hecho de
que el compuesto según la invención tiene costes intrínsecos
considerablemente menores que los tipos convencionales de
compuestos.
El coste por kilogramo, para una adición
idéntica de nutrientes, es considerablemente menor para estos
productos que para los quelatos convencionales: un cálculo rápido
muestra que si se considera que cada quelato añade sólo un
elemento, evidentemente la cantidad que debe emplearse es
aproximadamente de 1 kg de compuesto frente a
2,5-2,7 kg de quelatos.
Dado que los costes unitarios correspondientes
se encuentran en una proporción aproximada de 1:6 por kg de
producto a favor del compuesto según la invención, esto conduce a
una proporción de aproximadamente 1:13/1:15 en el coste total del
tratamiento.
Los siguientes ejemplos se proporcionan
meramente como ilustración de la presente invención y no deben
considerarse como limitantes de su alcance como se define en las
reivindicaciones adjuntas.
Ejemplo
1
Un primer compuesto fertilizante que tiene una
matriz cristalina obtenible a partir de una mezcla de materias
primas que añaden los siguientes elementos, expresados como
óxidos:
| SiO_{2} | 23% |
| ZrO_{2} | / |
| P_{2}O_{5} | 95% |
| Al_{2}O_{3} | 8% |
| CaO | 9,5% |
| MgO | 1% |
| BaO | / |
| Na_{2}O | 2% |
| K_{2}O | 7% |
| Li_{2}O | / |
| B_{2}O_{3} | 115% |
| Fe_{2}O_{3} | 11% |
| ZnO | 8% |
| CuO | 2% |
| MoO | 0,5% |
| MnO | 7% |
Ejemplo
2
Un segundo compuesto fertilizante con una matriz
cristalina obtenible a partir de materias primas que añaden los
siguientes elementos químicos, expresados como óxidos:
| SiO_{2} | 55% |
| ZrO_{2} | / |
| P_{2}O_{5} | 19,5% |
| Al_{2}O_{3} | 2% |
| CaO | 10% |
| MgO | 2% |
| BaO | / |
(Continuación)
| Na_{2}O | 6,2% |
| K_{2}O | 11% |
| Li_{2}O | 0,8% |
| B_{2}O_{3} | 15,5% |
| Fe_{2}O_{3} | 9% |
| ZnO | 8% |
| CuO | 3% |
| MoO | 0,3% |
| MnO | 7,2% |
Ejemplo
3
Un tercer fertilizante con una matriz cristalina
obtenible a partir de una mezcla de materias primas que añaden los
siguientes elementos químicos, expresados como óxidos:
| SiO_{2} | 19% |
| ZrO_{2} | 1% |
| P_{2}O_{5} | 8% |
| Al_{2}O_{3} | 3% |
| CaO | 10% |
| MgO | 1% |
| BaO | 0,8% |
| Na_{2}O | 2,4% |
| K_{2}O | 12% |
| Li_{2}O | / |
| B_{2}O_{3} | 18% |
| Fe_{2}O_{3} | 10% |
| ZnO | 6% |
| CuO | 1,5% |
| MoO | 0,3% |
| MnO | 6% |
Los compuestos fertilizantes resultantes tienen
una solubilidad en agua entre el 14 y el 20% y una solubilidad en
ácidos orgánicos diluidos entre el 70 y el 95%.
Se observa que en la descripción, en los
ejemplos anteriores y en las fórmulas citadas, los elementos
químicos están expresados como óxidos, según la práctica habitual
en la industria de cristalización, mientras que los elementos
traza, cuando se listan sin valores de referencia, están
especificados de manera convencional, empleando sus símbolos
químicos.
En lo que concierne a los elementos que no
pertenecen a la categoría de elementos traza, la indicación del
valor de 0,1% debe entenderse como posible impureza de un proceso
industrial, sin efecto práctico sobre las características agrícolas
del producto según la presente invención.
Claims (18)
1. Un compuesto fertilizante con una matriz
cristalina que comprende la asociación de óxidos formadores, óxidos
modificadores, y al menos un microelemento inorgánico
caracterizado porque dicho óxido formador comprende entre 9
y 22% de un pentóxido de fósforo (P_{2}O_{5}), dióxido de
silicio y al menos uno de dióxido de zirconio y dióxido de titanio
y dichos óxidos formadores comprenden un óxido de potasio
(K_{2}O), y al menos uno de óxido de sodio y óxido de litio.
2. Un compuesto según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho microelemento se selecciona del
grupo constituido por B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, Co y mezclas de los
mismos.
3. Un compuesto según las reivindicaciones 1 y 2
caracterizado porque dichos óxidos formadores además
comprenden Al_{2}O_{3}.
4. Un compuesto según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque dichos
óxidos modificadores además comprenden CaO, MgO, BaO.
5. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos
microelementos se seleccionan del grupo constituido por:
B_{2}O_{3} en una cantidad de
9-18%
Fe_{2}O_{3} en una cantidad de
11-2%
MnO en una cantidad de 9-1%
ZnO en una cantidad de 8-2%
CuO en una cantidad de
4-0,1%
Mo_{2}O_{3} en una cantidad de
0,5-0,1%
CoO en una cantidad de
0,5-0,1%
y mezclas de los
mismos.
6. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
K_{2}O está presente en cantidades entre el 12,8 y el 3% en
peso.
7. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
compuesto comprende una asociación de B_{2}O_{3},
Fe_{2}O_{3}, MnO, ZnO, CuO, Mo_{2}O_{3}, CoO en una cantidad
de 45-19% en peso.
8. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
compuesto comprende una asociación de CaO, MgO, BaO en una cantidad
de 29-6% en peso.
9. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
compuesto comprende una asociación de Na_{2}O, K_{2}O,
Li_{2}O en una cantidad de 19-7% en peso.
10. El compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque dicho
compuesto está comprendido por una asociación de TiO_{2},
ZrO_{2}, SiO_{2}, P_{2}O_{5} en una cantidad de
20-42% en peso.
11. un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de
que:
SiO_{2} está presente en una cantidad de
0,1-26%
Al_{2}O_{3} está presente en una cantidad de
0,1-9%
TiO_{2} está presente en una cantidad de
0,1-3% y
ZrO_{2} está presente en una cantidad de
0,1-3,5%.
12. Un compuesto según una o más de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos
óxidos modificadores comprenden:
Na_{2}O en una cantidad de
8-1%
Li_{2}O en una cantidad de
0,1-3%
CaO en una cantidad de 22-6%
MgO en una cantidad de
3-0,1%
BaO en una cantidad de
2,7-0,1%.
13. Un procedimiento para obtener un compuesto
fertilizante que tiene una matriz cristalina, que comprende las
siguientes etapas: mezcla de una pluralidad de materias primas que
contienen óxidos formadores de dicha matriz cristalina, una
pluralidad de materias primas que contienen óxidos modificadores de
dicha matriz cristalina, y una pluralidad de materias primas que
contienen uno o más elementos traza; fundición a alta temperatura
de la mezcla obtenida en la etapa precedente; enfriamiento de dicha
mezcla fundida para obtener un cristal; granulación de dicho
cristal; molienda de dicho cristal hasta formar un polvo fino; y
mezcla de dicho polvo con un dispersante en el que dichos óxidos
formadores comprenden entre 9 y 22% en peso de pentóxido de fósforo
(P_{2}O_{5}) y al menos uno de dióxido de zirconio y dióxido de
titanio y dicho óxido modificador es un óxido de potasio
(K_{2}O).
14. El procedimiento, según la reivindicación 13
caracterizado porque además comprende, como óxidos formadores
de dicha matriz cristalina, óxidos elegidos del grupo que consiste
en SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, TiO_{2}, ZrO_{2}.
15. El procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque además comprende, como óxidos
modificadores, óxidos elegidos del grupo que consiste en Na_{2}O,
Li_{2}O, CaO, MgO, BaO.
16. El procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque dichos elementos traza son elegidos del
grupo que consiste en: B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, Co.
17. El procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque comprende una etapa adicional de mezcla
de dicho compuesto con un fertilizante.
18. El uso de un compuesto según una cualquiera
de las reivindicaciones 1-12 como fertilizante.
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