ES2329201T3 - Formulado mejorado para un concentrado de aditivo fertilizante. - Google Patents
Formulado mejorado para un concentrado de aditivo fertilizante. Download PDFInfo
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- Y10S71/902—Nitrification inhibition
Abstract
SE DESCRIBEN SISTEMAS DISOLVENTES MEJORADOS PARA LA FORMULACION DE INHIBIDORES DE LA N - ALQUIL TIOFOSFORICO TRIAMIDA UREASA. ESTOS FORMULADOS PERMITEN LA PREPARACION DE SOLUCIONES CONCENTRADAS ESTABLES DE TRIAMIDAS DE N - ALQUILTIOFOSFORICO PARA EL ALMACENAJE, TRANSPORTE E IMPREGNACION FINAL SOBRE FERTILIZANTES QUE CONTIENEN UREA SOLIDA, Y LA INCORPORACION EN COMPOSICIONES FERTILIZANTES QUE CONTIENEN UREA LIQUIDA. ESTOS FORMULADOS ESTAN FORMADOS PRINCIPALMENTE POR UN DISOLVENTE SELECCIONADO ENTRE EL GRUPO FORMADO POR GLICOLES Y DERIVADOS DE GLICOL. OPCIONALMENTE, ADEMAS DEL DISOLVENTE CON UNA BASE DE GLICOL, LOS FORMULADOS PUEDEN CONTENER UN CO-DISOLVENTE SELECCIONADO ENTRE EL GRUPO FORMADO POR AMIDAS LIQUIDAS, 2 PIRROLIDONA Y N - ALQUIL - 2 - PIRROLIDONA Y/O UN TENSIOACTIVO NO IONICO SELECCIONADO ENTRE EL GRUPO FORMADO POR ALCOHOLES DE ALQUILARILPOLIETER. SE HA DESCUBIERTO QUE LA PRESENCIA DEL CO DISOLVENTE Y/O EL TENSIOACTIVO IMPARTE PROPIEDADES DESEABLES A LOS FORMULADOS BAJO CIERTAS CONDICIONES. DURANTE ALGUN TIEMPO SE HA SABIDO QUE LAS TRIAMIDAS DE N - ALQUILTIOFOSFORICO SON INHIBIDORES EFICACES DE LA ACTIVIDAD DE ENZIMAS UREASAS, PERO SIN EMBARGO SU UTILIZACION COMERCIAL SE HA VISTO INHIBIDA POR LA FALTA DE UN VEHICULO ACEPTABLE. A MENUDO SON TERMICA E HIDROLITICAMENTE INESTABLES, Y RESULTAN DIFICILES DE MANIPULAR. EL USO DEL SISTEMA DISOLVENTE OFRECE MUCHAS VENTAJAS, QUE INCLUYEN: (1) UNA ESTABILIDAD MEJORADA DEL PRINCIPIO ACTIVO DE INHIBIDOR DE UREASAS; (2) UNAS EXCELENTES CARACTERISTICAS DE SOLUBILIDAD; (3) UNA INFLAMABILIDAD Y TOXICIDAD EXTREMADAMENTE BAJAS DE LOS DISOLVENTES; (4) UN ALMACENAJE A BAJAS TEMPERATURAS Y UNAS CARACTERISTICAS DE MANIPULACION EXCELENTES CON LA ADICION DEL CO - DISOLVENTE DE AMIDA LIQUIDO; Y (5) UNAS CARACTERISTICAS DE ADSORCION SATISFACTORIAS SOBRE FERTILIZANTES QUE CONTIENEN UREA SOLIDA, Y UNA EXCELENTE MISCIBILIDAD CON FORMULADOS FERTILIZANTES QUE CONTIENEN UREA LIQUIDA.
Description
Formulación mejorada para un concentrado de
aditivo para fertilizante.
La invención se refiere a una formulación
mejorada de un concentrado de aditivo para fertilizantes. Más
específicamente, la invención implica la composición de una
disolución de una fosforamida en disolventes mixtos de un glicol o
un derivado de un glicol con una amida líquida. El disolvente mixto
puede contener tensioactivos no iónicos los cuales son
alquilaril-poliéter-alcoholes. Las
N-alquil triamidas del ácido tiofosfórico inhiben la
actividad de la enzima ureasa. La enzima ureasa cataliza la
descomposición de los fertilizantes basados en urea en amoníaco e
ion amonio. Como resultado de inhibir esta actividad, se mejora la
eficacia de los fertilizantes basados en urea. La composición
mejorada de la invención aumenta la eficiencia de la absorción de
nitrógeno de las plantas, aumenta los rendimientos de los cultivos
y minimiza la pérdida de nitrógeno derivado de fertilizantes. La
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico es
impregnada sobre una formulación granular de fertilizante mezclando
la disolución concentrada de N-alquil triamida del
ácido tiofosfórico en un disolvente mixto que comprende un glicol o
un derivado de un glicol y una amida líquida. Estas disoluciones
pueden incluir tales
alquilaril-poliéter-alcoholes como
tensioactivos no iónicos. Alternativamente, las disoluciones
anteriormente mencionadas del agente inhibidor de la ureasa pueden
mezclarse con composiciones líquidas fertilizantes que contienen
fertilizantes basados en urea.
El nitrógeno es un importante nutriente de las
plantas. Además de fósforo, potasio y otros nutrientes, se necesita
nitrógeno para sostener el crecimiento y el desarrollo de la vida de
las plantas. Algunas plantas, tales como las legumbres, absorben el
nitrógeno elemental de la atmósfera y fijan el nitrógeno en el suelo
por medio de una relación simbiótica con bacterias tipo Rhizobium.
Sin embargo, la mayor parte de las plantas que se cultivan para
producir comida para los seres humanos y para los animales requieren
el uso de un fertilizante nitrogenado con el fin de sostener su
producción agrícola.
El fertilizante con un alto contenido de
nitrógeno más ampliamente usado y agrícolamente importante es la
urea, CO(NH_{2})_{2}. Aproximadamente, en el mundo
se producen 60 millones de toneladas de urea por año y se usan en
una variedad de cultivos, tales como maíz, trigo y arroz. Cuando se
aplica al suelo húmedo, la urea se transforma en una fuente de
amoníaco como resultado de la hidrólisis catalizada por la ureasa,
una enzima producida por numerosos hongos y bacterias. La reacción
puede escribirse como sigue:
Los principales problemas asociados con el uso
de urea como fuente de estos nutrientes de nitrógeno para sostener
el crecimiento de las plantas cultivadas se refieren a la rápida
hidrólisis catalítica de urea en amoníaco y dióxido de carbono. La
conversión prematura de urea en amoníaco contribuye a la baja
eficiencia (en algunas condiciones tan baja como 40 por ciento) con
la que las plantas cultivadas utilizan el nitrógeno de los
fertilizantes basados en urea. Las peores condiciones para la
pérdida de nitrógeno por volatilización del amoníaco son la
aplicación del fertilizante basado en urea al suelo húmedo seguida
por varios días de condiciones secas. Este escenario permite la
conversión de la urea en amoníaco sobre la superficie del suelo sin
la precipitación subsiguiente que facilitaría la conversión en
amoníaco y la adsorción por el suelo. Ejemplos de mecanismos
mediante los cuales puede perderse el nitrógeno del suelo incluyen
la pérdida de amoníaco por medio de volatilización a la atmósfera y
la pérdida de nitrato por medio de lixiviación al subsuelo mediante
el agua de lluvia y/o por medio de desnitrificación, es decir,
conversión bacteriana de nitrato a nitrógeno elemental. Otro
inconveniente relacionado con la hidrólisis rápida de la urea es el
potencial de una excesiva acumulación de amoníaco en el suelo poco
después de la siembra lo cual puede dañar a la germinación de las
plantas de semillero y de las plantas jóvenes.
La técnica anterior ofrece tres enfoques para
poner el nitrógeno nutriente derivado de fertilizantes granulares
que contienen urea a disposición de los sistemas de raíces de las
plantas a lo largo de su estación de crecimiento: (1) aplicaciones
múltiples de fertilizantes; (2) fertilizantes de liberación
controlada producidos sintéticamente; y (3) la incorporación de
agentes inhibidores de la ureasa o de agentes inhibidores de la
nitrificación en la formulación de fertilizante. Hay ciertas
limitaciones y desventajas asociadas con cada uno de estos enfoques
defendidos por la técnica anterior.
El primer enfoque implica el uso de múltiples
aplicaciones de fertilizantes durante el curso de una estación de
crecimiento de cultivos. Tales aplicaciones múltiples de
fertilizantes pueden proporcionar el nitrógeno adecuado para
sufragar la demanda de plantas en crecimiento, pero lo hacen a
expensas de mayores costes de los fertilizantes, mayores costes de
aplicación de los fertilizantes y el adverso impacto medioambiental
asociado con la pérdida de nitrógeno por medio de la lixiviación de
los nitratos en el subsuelo y de la volatilización del
amoníaco.
El segundo enfoque para extender la
disponibilidad del nitrógeno nutriente a las plantas cultivadas
durante un período de tiempo más largo implica el uso de
fertilizantes granulares de liberación controlada. En términos
generales, hay dos tipos de fertilizantes en esta categoría, a
saber, fertilizantes revestidos y sin revestir. La bibliografía de
patentes proporciona numerosas referencias de la metodología de la
técnica anterior para la producción de fertilizantes de liberación
controlada revestidos. La más antigua de éstas es el uso de azufre
fundido para producir pelets de fertilizantes nitrogenados
revestidos con azufre que tienen una velocidad de disolución del
fertilizante controlada. El procedimiento comprende aplicar un
revestimiento de azufre a los pelets de fertilizante y
subsiguientemente revestir la parte superior de las partículas
resultantes con un sellante oleoso para impregnar cualquier fisura
y hueco en tal revestimiento de azufre. Como resultado, se forma
una corteza de azufre que casi es impermeable al agua y adecuada
para regular la velocidad de disolución del fertilizante
nitrogenado y, de este modo, extender su disponibilidad para las
plantas. Numerosas otras patentes describen métodos para mejorar la
eficiencia del procedimiento de revestimiento con azufre. Otra
tecnología de fertilizantes revestidos comprende el uso de polímeros
para proporcionar el revestimiento a las partículas de
fertilizante. Estos productos tienen muchas ventajas porque la
liberación de nitrógeno a través del revestimiento está controlada
por difusión a través de la membrana semipermeable. Por lo tanto,
la velocidad de liberación de nitrógeno puede controlarse mediante
la composición y el espesor del revestimiento de polímero. Una
nueva tecnología conocida como revestimiento de capas reactivas
(RLC) está basada en la deposición de difenilmetano diisocianato
polímero sobre las partículas de fertilizante seguida por la
deposición de un segundo revestimiento de poli(tereftalato
de etilenglicol). Estos dos revestimientos reaccionan in situ
para formar un poliuretano. Todas estas tecnologías de
fertilizantes revestidos tienen la desventaja de costes de
producción relativamente altos y su aplicación ha estado limitada a
mercados de especialidades, tales como vegetales y frutas de alto
coste o aplicaciones de plantas ornamentales y de criaderos de
plantas. El alto coste de estos productos ha sido un impedimento
para su uso para aplicaciones agrícolas en general. Los
fertilizantes no revestidos que han sido o están siendo usados como
fertilizantes de liberación controlada comprenden fertilizantes
basados en urea sintéticamente alterados. Las más antiguas de estas
tecnologías son los productos de reacción
urea-formaldehído y las composiciones de
metileno-urea o
metileno-diurea/dimetileno-triurea
(MDU/DMTU). Estas diversas composiciones de polímeros definen el
grado de polimerización urea/formaldehído el cual a su vez se usa
para controlar la disponibilidad del nitrógeno de estas
composiciones. En general, cuanto mayor sea la longitud del
polímero metileno-urea mayor tiempo tardará en estar
completamente disponible como nutriente para las plantas. De nuevo,
estos productos están principalmente limitados a mercados para
céspedes y jardines, criaderos de plantas comerciales y mercados
agrícolas de especialidades.
El tercer enfoque hacia la mejora de la
disponibilidad del nitrógeno para el sistema de raíces de las
plantas durante un período de tiempo extendido supone la
incorporación de un agente inhibidor de la ureasa en fertilizantes
líquidos o granulares que contengan urea. Los agentes inhibidores de
la ureasa son compuestos capaces de inhibir la actividad catalítica
de la enzima ureasa sobre la urea en suelos húmedos. Entre los
agentes inhibidores de la ureasa más efectivos están los compuestos
tipo triamidas del ácido fosfórico descritos en la patente de
EE.UU. nº 4.530.714. Un ejemplo de un agente inhibidor de la ureasa
efectivo descrito en la patente 4.530.714 es la
N-(n-butil)triamida del ácido tiofosfórico,
la cual se denominará NBPT en la presente memoria. Cuando se
incorpora en un fertilizante que contiene urea, la NBPT reduce la
velocidad a la cual la urea es hidrolizada a amoníaco en el suelo.
Los beneficios realizados como resultado de la hidrólisis retardada
de la urea incluyen los siguientes: (1) el nitrógeno nutriente está
disponible para la planta durante un período de tiempo más largo;
(2) se evita la excesiva acumulación de amoníaco en el suelo tras la
aplicación del fertilizante que contiene urea; (3) se reduce el
potencial de pérdida de nitrógeno a través de la volatilización del
amoníaco; (4) se reduce el potencial de daño a las plantas de
semilleros y a las plantas jóvenes por altas concentraciones de
amoníaco; (5) se acrecienta la absorción de nitrógeno por las
plantas; y (6) se alcanza un aumento del rendimientos de los
cultivos. Las composiciones líquidas de la patente 4.530.714 pueden
contener éter-alcoholes complejos como agentes
dispersantes o emulsionantes.
La NBPT no ha sido hasta el momento
comercialmente usada como aditivo en urea líquida o granular. Una
razón principal de esto es la falta de un método adecuado para la
preparación de tales fertilizantes basados en urea que contienen
NBPT lo cual es consecuencia de ciertas características físicas y
químicas de la NBPT grado industrial que hacen que este material
sea difícil de manejar. La NBPT grado industrial es un material
céreo, pegajoso, sensible al calor y al agua. Consecuentemente, el
material es susceptible de descomponerse durante el almacenamiento
y la distribución. El uso de una formulación líquida de la NBPT es
muy deseable porque facilita mucho la introducción de la NBPT sobre
urea granular y en fertilizantes líquidos que contienen urea. La
impregnación de NBPT sobre urea requiere que la NBPT sea
introducida en algún vehículo líquido antes de ser extendida sobre
la urea. Debido a las características anteriormente mencionadas de
la NBPT comercial, se ha probado que este es un procedimiento
difícil y largo el cual ha impedido hasta el momento la
comercialización de la NBPT. Teniendo la NBPT en una formulación
líquida fácilmente asimilada también se facilitaría la introducción
de NBPT en fertilizantes líquidos que contienen urea, tales como
disoluciones de nitrato de urea-amonio (UAN).
Un objeto de la invención es proporcionar una
formulación de N-alquil triamidas del ácido
tiofosfórico que permita fácilmente su impregnación sobre un
fertilizante sólido que contenga urea y permita su fácil
incorporación en formulaciones líquidas de fertilizantes que
contengan urea. Esta formulación facilita la aplicación de las
N-alquil triamidas del ácido tiofosfórico lo cual, a
su vez, elimina el uso de las grandes cantidades de fertilizante
nitrogenado que contiene urea que actualmente se usan para asegurar
que los rendimientos de los cultivos no están limitados por la
disponibilidad del nitrógeno como nutriente para las plantas o por
el uso de fertilizantes de liberación controlada de mayor coste para
una aplicación más eficiente de fertilizantes nitrogenados basados
en urea. Otro objeto de la invención es proporcionar una formulación
que permita la introducción de N-alquil triamidas
del ácido tiofosfórico en fertilizantes líquidos basados en urea o
la impregnación de fertilizantes sólidos que contienen urea, la
eficacia de la cual se caracteriza por bajas pérdidas de amoníaco
por volatilización. Otro objeto de la invención es proporcionar
métodos para impregnar un fertilizante sólido que contenga urea con
las formulaciones de la invención o incorporar las formulaciones de
la invención a formulaciones líquidas de fertilizantes que
contengan urea.
Los objetivos y las ventajas de la invención se
logran mediante las formulaciones y los métodos de la invención.
La invención implica una formulación homogénea
mejorada que comprende una N-alquil triamida del
ácido tiofosfórico y un glicol o derivado de glicol. El glicol o
derivado de glicol es un disolvente de las N-alquil
triamidas del ácido tiofosfórico. Además, la formulación de la
invención contiene un disolvente adicional que pertenece al grupo
que consiste en amidas líquidas, 2-pirrolidona y
N-alquil 2-pirrolidonas. La
formulación de la invención puede opcionalmente contener otros
aditivos, tales como, un colorante, un tensioactivo no iónico
seleccionado del grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-alcoholes y/o
micronutrientes. Como se define en la presente memoria, los
alquilaril-poliéter-alcoholes son
aquellos en los que los grupos alquilo tienen de 6 a 16 átomos de
carbono y el número medio de unidades de óxido de etileno en la
cadena lateral es de 6 a 30 moles. Los tensioactivos no iónicos
preferidos son los
octilfenol-poliéter-alcoholes.
El método de la invención también implica
aplicar la formulación concentrada homogénea de la invención a una
composición sólida de un fertilizante que contenga urea o incorporar
la formulación concentrada homogénea de la invención a una
composición líquida de un fertilizante que contenga urea.
Cuando se usa en la presente memoria, todos los
porcentajes son sobre una base en peso a menos que se especifique
lo contrario en la presente memoria o sea obvio para un experto en
la técnica de cualquier otra manera expuesta en la presente
memoria. La invención proporciona una formulación mejorada para el
grupo de los agentes inhibidores de la ureasa tipo
N-alquil triamidas del ácido tiofosfórico descritos
en la patente de EE.UU. 4.530.714. La formulación de la invención
está compuesta de al menos una N-alquil triamida del
ácido tiofosfórico y al menos un glicol y/o derivado de glicol.
Además, la formulación contiene al menos un disolvente adicional que
pertenece al grupo que consiste en amidas líquidas,
2-pirrolidona y N-alquil
2-pirrolidonas. La formulación de la invención
puede opcionalmente contener otros aditivos, tales como al menos un
colorante, al menos un tensioactivo no iónico seleccionado del
grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-alcoholes, o al
menos un micronutriente. El uso de las formulaciones de la
invención ofrece varias ventajas, tales como: (1) estabilidad
mejorada del ingrediente activo inhibidor de la ureasa; (2)
excelentes características de solubilidad; (3) extremadamente bajas
inflamabilidad y toxicidad de los disolventes lo cual simplifica
mucho la manipulación y el almacenamiento del concentrado; (4)
excelentes características de almacenamiento a temperaturas frías
con la adición del cosolvente tipo amida líquida; (5) buenas
características de adsorción sobre los fertilizantes sólidos que
contienen urea y excelente miscibilidad con formulaciones líquidas
de fertilizantes que contienen urea.
Debe entenderse que el término
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico que se usa
a lo largo de esta memoria descriptiva se refiere no sólo a la
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico en su forma
pura, sino también a los grados comerciales del material que pueden
contener hasta 50 por ciento (o menos), preferiblemente no más que
20 por ciento, dependiendo del método de síntesis y del o de los
esquemas de purificación, si los hay, empleados en la
producción.
Los glicoles o dioles preferidos pueden
preferiblemente representarse por la fórmula general
C_{n}H_{2n}(OH)_{2}, en la que n es 2 ó más
(preferiblemente n es 2 a 6). El término glicol se aplica, en
general, a dihidroxi(dihídricos)alcoholes alifáticos.
Ejemplos de glicoles (dioles) preferidos son etilenglicol (glicol),
propilenglicol (1,2-propanodiol),
1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol,
1,6-hexanodiol, 1,10-decanodiol,
1,7-heptanodiol, 1,9-nonanodiol,
1,8-octanodiol, 1,3- propanodiol,
1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol,
2,3-butanodiol, 2,5-pentanodiol,
2,5-hexanodiol, 4,5-octanodiol, y
3,4-hexanodiol. Ejemplos de otros glicoles (dioles)
no cíclicos son neopentilglicol, pinacol,
2,2-dietil-1,3-propanodiol,
2-etil-1,3-hexanodiol,
2-etil-2-butil-1,3-propanodiol,
isobutilenglicol,
2,3-dimetil-1,3-propanodiol,
1,3-difenil-1,3-propanodiol,
3-metil-1,3-butanodiol.
Ejemplos de glicoles cíclicos son
1,4-ciclohexanodimetanol y
p-xilenglicol. Ejemplos de poliglicoles son
polietilenglicoles y polipropilenglicoles.
Ejemplos de derivados de glicoles (dioles) que
son ésteres son monoestearato de etilenglicol, diestearato de
etilenglicol, amidoestearato de etilenglicol, monoestearato de
propilenglicol, dicaprilato de propilenglicol, dicaprato diacetato
glicol de propilenglicol, dilaurato glicol, dipalmitato glicol,
diformiato glicol, dibutirato glicol, dibenzoato glicol, dipalmato
glicol, dipropionato glicol, monoacetato glicol, monopalmitato
glicol y monoformiato glicol. El monoestearato de dietilenglicol
también es un derivado éster.
Ejemplos de derivados de poliglicoles
(polidioles) que son ésteres son mono y dilauratos de
polietilenglicol (PEG) 200-6000, tales como
dilaurato de PEG 600, monolaurato de PEG 600, dilaurato de PEG 1000,
monolaurato de PEG 1000, dilaurato de PEG 1540 y monolaurato de PEG
1540, mono y dioleatos de polietilenglicol (PEG)
200-6000, tales como monooleato de PEG 400,
dioleato de PEG 600, monooleato de PEG 600, monooleato de PEG 1000,
dioleato de PEG 1540, monooleato de PEG 1540 y mono y diestearatos
de polietilenglicol (PEG) 200-6000, tales como
diestearato de PEG 400, monoestearato de PEG 400, diestearato de
PEG 600, monoestearato de PEG 600, diestearato de PEG 1000,
monoestearato de PEG 1000, diestearato de PEG 1540, monoestearato de
PEG 1540 y monoestearato de PEG 3000.
El glicerol (glicerina) es un triol glicerol.
Ejemplos de ésteres de glicerol son monoestearato de glicerol,
diestearato de glicerol, monooleato de glicerol, monolaurato de
glicerol, dilaurato de glicerol, dipalmitato de glicerol,
monopalmitato de glicerol, triacetato de glicerol, tribenzoato de
glicerol, tributirato de glicerol, trimiristato de glicerol,
trioleato de glicerol, trilaurato de glicerol, tripalmitato de
glicerol y triestearato de glicerol.
El contenido de glicol o derivado de glicol de
una composición de referencia está entre aproximadamente 99 por
ciento en peso y aproximadamente 50 por ciento en peso, y
preferiblemente entre aproximadamente 70 por ciento en peso y
aproximadamente 80 por ciento en peso, cuando está presente como el
único componente de la formulación diferente del agente inhibidor
de la ureasa tipo N-alquil triamida del ácido
tiofosfórico. El contenido de N-alquil triamida del
ácido tiofosfórico de la composición está entre aproximadamente 1,0
por ciento en peso y aproximadamente 50 por ciento en peso, y
preferiblemente entre aproximadamente 20 por ciento en peso y
aproximadamente 30 por ciento en peso. Además del glicol o del
derivado de glicol, la formulación de la invención contiene un
cosolvente escogido del grupo que consiste en amidas líquidas,
2-pirrolidona y N-alquil
2-pirrolidonas. La formulación de disolventes mixtos
de la invención contiene una de las "amidas líquidas" en una
concentración de entre aproximadamente 0,5 por ciento en peso y
aproximadamente 30 por ciento en peso, y preferiblemente entre
aproximadamente 5 por ciento en peso y aproximadamente 20 por ciento
en peso, junto con la N-alquil triamida del ácido
tiofosfórico en los mismos intervalos de concentración descritos
para el concentrado con el glicol o el derivado de glicol como el
único disolvente. El resto del disolvente mixto consistiría
entonces en uno de los disolventes seleccionados del grupo de
glicoles y derivados de glicoles. En otras palabras el contenido de
disolvente mixto de la composición de la invención está entre
aproximadamente 99 por ciento en peso y aproximadamente 50 por
ciento en peso, y preferiblemente entre aproximadamente 70 por
ciento en peso y aproximadamente 80 por ciento en peso, basado en el
único otro componente de la formación que es el agente inhibidor de
la ureasa tipo N-alquil triamida del ácido
tiofosfórico.
Por otra parte, la formulación de
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico también
puede opcionalmente contener otros aditivos, tales como uno o
varios colorantes, uno o varios tensioactivos no iónicos
seleccionados del grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-alcoholes, y uno
o varios micronutrientes. Cuando el tensioactivo no iónico está
opcionalmente incluido en la formulación de disolvente mixto o con
la formulación de referencia líquida con glicol, el intervalo de
concentración estará entre aproximadamente 1,0 por ciento en peso y
aproximadamente 20 por ciento en peso, basado en el peso total de
la composición, con un intervalo preferido de concentraciones entre
aproximadamente 8 por ciento en peso y aproximadamente 15 por ciento
en peso, basado en el peso total de la composición.
Como ya se especificó, las
N-alquil triamidas del ácido tiofosfórico de grado
industrial son con frecuencia materiales céreos y pegajosos y como
tales con difíciles de manipular en el equipamiento industrial
convencional. Además, las N-alquil triamidas del
ácido tiofosfórico son poco solubles en agua, en disoluciones
acuosas, tales como disoluciones de hidróxido de amonio, y en
numerosos disolventes orgánicos, tales como tolueno, benceno,
hexano, diclorometano y otros. Los alcoholes inferiores son buenos
disolventes de las N-alquil triamidas del ácido
tiofosfórico pero son inflamables y presentan problemas de
seguridad. Asimismo, se ha probado que las N-alquil
triamidas del ácido tiofosfórico son inestables en muchos
disolventes acuosos y no acuosos.
Sin embargo, ahora se ha descubierto que las
N-alquil triamidas del ácido tiofosfórico exhiben
una solubilidad y estabilidad excepcional en disolventes
seleccionados del grupo de glicoles y derivados de glicoles. Por
otra parte, se ha descubierto que la adición a la o a las
formulaciones de ciertas amidas líquidas que tienen la fórmula
R_{1}CONR_{2}R_{3}, en la que R_{1} es un átomo de hidrógeno
o un grupo alquilo que tiene hasta 4 átomos de carbono y en la que
R_{2} y R_{3} son independientemente átomos de hidrógeno, grupos
alquilo (preferiblemente de C_{1}-C_{6}) o
grupos fenilo, 2-pirrolidona y
N-alquil 2-pirrolidonas en las que
el grupo alquilo varía en tamaño de uno a doce átomos de carbono,
mejora la fluencia de la formulación a temperaturas frías sin
ninguna pérdida significativa de la estabilidad de la formulación.
Finalmente, se ha descubierto que la adición a la o a las
formulaciones de ciertos tensioactivos no iónicos seleccionados del
grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-alcoholes, puede
impartir ciertas características deseables tales como una
estabilidad acrecentada a la o a las formulaciones. Estas
disoluciones pueden almacenarse durante períodos de tiempo
extendidos y pueden servir convenientemente como vehículo para
impregnar la N-alquil triamida del ácido
tiofosfórico sobre fertilizantes sólidos basados en urea usando una
diversidad de equipos para mezclar fertilizantes a granel
comúnmente disponibles entre los comerciantes y distribuidores de
fertilizantes. Puede usarse cualquier equipamiento adecuado o
convencional para aplicar la formulación al fertilizante sólido.
Preferiblemente, la adición proporciona una impregnación completa de
los fertilizantes sólidos por la formulación. El hecho de que estas
formulaciones anteriormente mencionadas sean universalmente
miscibles con los fertilizantes típicos líquidos que contienen urea
también hace que estas formulaciones sean extremadamente útiles para
estas aplicaciones. Puede usarse cualquier equipamiento adecuado o
convencional para incorporar la formulación al fertilizante
líquido.
líquido.
Ejemplos de amidas líquidas usadas en la
práctica de esta invención incluyen formamida,
N,N-dimetilformamida,
N,N-dimetilacetamida y N-butil,
N-fenil-acetamida. Las
N-alquil 2-pirrolidonas usadas según
esta invención son compuestos orgánicos heterocíclicos de cinco
miembros con un átomo de nitrógeno por anillo, con un átomo de
oxígeno enlazado a un átomo de carbono del anillo adyacente al
nitrógeno, y con un grupo alquilo que varía en tamaño de uno a doce
átomos de carbono enlazado directamente al átomo de nitrógeno.
Ejemplos de N-alquil 2-pirrolidonas
que pueden usarse como disolventes de NBPT en la práctica de esta
invención incluyen N-metil
2-pirrolidona, N-octil
2-pirrolidona y N-dodecil
2-pirrolidona. El disolvente tipo "amida
líquida" preferido usado en la práctica de esta invención es
N-metil 2-pirrolidona.
Las disoluciones de N-alquil
triamida del ácido tiofosfórico en disolventes de esta invención
permanecen estables durante períodos extendidos de tiempo y a
temperaturas que varían de aproximadamente -1ºC a aproximadamente
48ºC. Así, las disoluciones concentradas de esta invención pueden
manejarse usando equipamiento convencional para el almacenamiento,
transporte y bombeo de líquidos. La cantidad de disolución de
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico añadida a
las composiciones de fertilizantes sólidos o líquidos basados en
urea según esta invención depende del contenido deseado de
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico de la
composición fertilizante y del contenido de
N-alquil triamida del ácido tiofosfórico de la
disolución concentrada. Ésta puede ser fácilmente calculada por los
expertos en la técnica.
Las patentes de EE.UU. nºs 5.352.265 y 5.364.438
enseñan el uso de N-metil pirrolidona (NMP) como
vehículo para NBPT. La NMP es un excelente disolvente para NBPT.
Sin embargo, las disoluciones para la preparación de formulaciones
"autónomas" que requieren estabilidad a largo plazo y menores
costes son mejor servidas por los disolventes usados en la presente
invención. Se ha probado que los disolventes de la invención que
consisten en (i) glicoles y (ii) glicoles con un codisolvente
compuesto de una "amida líquida" como se define en esta
memoria descriptiva, son superiores. Los disolventes usados por la
invención son también superiores a los sistemas de suministro de
las patentes de EE.UU. nºs 5.071.463 y 5.160.528.
El uso de NMP en la técnica anterior como el
único disolvente para la incorporación de NBPT a la urea durante la
producción de la urea tiene útiles características debido a que la
mayor solubilidad de NBPT en NMP da lugar a la incorporación de
menos disolvente en la urea y tiene muchos menos efectos adversos
sobre las propiedades físicas de los gránulos de urea. Si la
necesidad de estabilidad a largo plazo no es grande, entonces son
suficientes las disoluciones de NMP de la técnica anterior que
serán usadas pronto después de su preparación.
Un distinción primaria entre la presente
invención y las patentes conocidas relacionadas con productos
fertilizantes revestidos son el coste de los fertilizantes
revestidos. Tales fertilizantes revestidos de la técnica anterior
son productos especialidades que sólo se usan en aplicaciones muy
limitadas debido a su alto coste. El uso de los agentes inhibidores
de la ureasa con urea es considerablemente más barato y estos
productos están diseñados para aplicaciones generales a cultivos.
Se cree que la referencia a fertilizantes que contienen agentes
inhibidores de la ureasa en tales patentes es para fertilizantes
que contienen agentes inhibidores de la ureasa que están
adicionalmente revestidos con un polímero. La aplicación de los
diversos revestimientos de polímeros y los disolventes usados para
estas aplicaciones son totalmente diferentes de la impregnación de
urea con agentes inhibidores de la ureasa. Además, la presente
invención proporciona facilidad de aplicación y economía acrecentada
a diferencia de los fertilizantes revestidos de la técnica
anterior.
Hay varias patentes que enseñan el uso de varios
compuestos químicos como agentes inhibidores de la ureasa; sin
embargo, sus sistemas de suministro tienen una o varias desventajas
tales como inflamabilidad, coste y problemas de estabilidad. Los
alcoholes inferiores son buenos disolventes pero su uso fue
rechazado debido a cuestiones de seguridad.
Este ejemplo describe la preparación de
disoluciones concentradas que nominalmente contienen 25 por ciento
en peso de ingrediente activo N-(n-butil) triamida
del ácido tiofosfórico (NBPT) en una serie de disolventes y
sistemas de disolventes del grupo de compuestos químicos previamente
descritos en la anterior descripción de la invención. La NBPT es un
representante de la clase de los agentes inhibidores de la ureasa
tipo N-alquil triamida del ácido tiofosfórico y es
el representante más desarrollado de esta clase de compuestos
químicos para aplicaciones comerciales. Este ejemplo ilustra no
sólo la alta solubilidad de la NBPT en estos disolventes, sino
también la estabilidad a largo plazo de disoluciones concentradas de
NBPT en estos disolventes. La N-(n-butil) triamida
del ácido tiofosfórico usada en este ensayo fue NBPT de grado
industrial que contenía aproximadamente 89 por ciento de
ingrediente activo y tenía el aspecto céreo y pegajoso previamente
descrito para estos materiales. No obstante, en todos los casos la
disolución transcurrió fácilmente. Los resultados de la estabilidad
a largo plazo a tres temperaturas diferentes para cada uno de los
disolventes o sistemas disolventes se muestran más adelante en la
tabla I. Los disolventes o sistemas disolventes usados en este
ejemplo se describen como sigue:
- A.
- Propilenglicol (ejemplo de referencia).
- B.
- Propilenglicol y 20 por ciento en peso de NP-100 (uno de la clase de tensioactivos no iónicos tipo octilfenol-poliéter-alcoholes previamente descritos en la descripción de la invención). NP-100 es comercializado por Witco y es poli(oxi-1,2-etanodiil)-alfa (nonilfenil)omega-hidroxi (ejemplo de referencia).
- C.
- Propilenglicol, 20 por ciento en peso de N-metil pirrolidona (NMP) (una de la clase de amidas líquidas previamente descritas en la descripción de la invención) y 20 por ciento en peso de NP-100.
- D.
- Dipropilenglicol y 10 por ciento en peso de NP-100. Los glicoles (representados por propilenglicol o dipropilenglicol) proporcionan el resto hasta 100% de la composición de la formulación en cada caso (ejemplo de referencia).
Ejemplo de
referencia
Este ejemplo ilustra el método de la
incorporación de NBPT en una composición granular homogénea de
fertilizante basado en urea. Como primera etapa, se preparó una
disolución de 25 por ciento de ingrediente activo NBPT disolviendo
la NBPT de grado industrial en propilenglicol. Esta disolución
concentrada de NBPT se bombeó sobre urea granular en un equipo de
mezclado comercial en una planta de comerciantes de fertilizantes.
En la formulación se incluyó un colorante (0,1 por ciento de
colorante verde FD&C nº 3) para proporcionar un medio de
observar la distribución del concentrado de NBPT sobre la urea. La
observación visual de la urea impregnada indicó que la NBPT se
distribuyó uniformemente sobre cada gránulo del producto en un
período de contacto en el mezclador de aproximadamente 2 a 3
minutos. Esta observación fue sustanciada por el ensayo de tres
muestras cogidas de la urea mezclada que mostraron análisis de 990,
1000 y 1030 ppm.
\vskip1.000000\baselineskip
Este ejemplo describe la mejora en la capacidad
de fluir de formulaciones de NBPT en propilenglicol a la
concentración de 25 por ciento de ingrediente activo que resulta de
la introducción de N-metil pirrolidona (NMP) (un
compuesto representativo de la clase de compuestos denominados en
la descripción "amidas líquidas"). Las diversas formulaciones
se colocaron en botellas de 113,4 g, se sembraron con NBPT y se
colocaron en una caja fría a temperaturas entre 0ºC y 3ºC. Se
hicieron las siguientes observaciones: las disoluciones que
contenían 0 por ciento, 2,5 por ciento y 5,0 por ciento de NMP
además del propilenglicol y NBPT requirieron temperaturas mayores
que 15ºC para ser fluidas. Las disoluciones que contenían 7,7 por
ciento de NMP tuvieron un punto de fluencia mayor que 10ºC mientras
que la presencia de 10,0 por ciento de NMP disminuyó el punto de
fluencia a 0ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
- RLC
- Revestimiento de capas reactivas
- MDU
- Metileno diurea
- DMTU
- Dimetileno triurea
- NBPT
- N-(n-butil) triamida del ácido tiofosfórico
- UAN
- Nitrato de urea-amonio
- NMP
- N-metil pirrolidona
Claims (9)
1. Una composición de materia para mejorar la
eficacia de un fertilizante basado en urea, caracterizada
porque dicha composición comprende una disolución concentrada de
una N-alquil triamida del ácido tiofosfórico en un
disolvente seleccionado del grupo que consiste en glicoles y
derivados de glicoles, proporcionando dicho disolvente un aumento
de la estabilidad de dicha N-alquil triamida del
ácido tiofosfórico y que además comprende un segundo disolvente
seleccionado del grupo que consiste en amidas líquidas que tienen la
fórmula R_{1}CONR_{2}R_{3}, en la que R_{1} es un átomo de
hidrógeno o un grupo alquilo que tiene hasta 4 átomos de carbono y
en la que R_{2} y R_{3} son independientemente átomos de
hidrógeno, grupos alquilo o grupos fenilo,
2-pirrolidona y N-alquil
2-pirrolidonas, en las que el grupo alquilo tiene de
uno a doce átomos de carbono.
2. La composición de materia según la
reivindicación 1, que además comprende un tensioactivo no iónico
seleccionado del grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-alcoholes.
3. La composición de materia según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el contenido de
dicha N-alquil triamida del ácido tiofosfórico en
dicha disolución está entre aproximadamente 1,0 por ciento en peso
y aproximadamente 50,0 por ciento en peso.
4. La composición de materia según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el grupo alquilo
en la N-alquil triamida del ácido tiofosfórico es
un grupo n-butilo.
5. La composición de materia según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el contenido de
la amida líquida en dicha disolución está entre aproximadamente 0,5
por ciento en peso y aproximadamente 30 por ciento en peso,
seleccionándose el resto de la disolución hasta 100% del grupo que
consiste en glicoles y derivados de glicoles.
6. La composición de materia según la
reivindicación 5, en la que el contenido de la amida líquida en
dicha disolución está entre aproximadamente 5 por ciento en peso y
aproximadamente 20 por ciento en peso, seleccionándose el resto de
la disolución hasta 100% del grupo que consiste en glicoles y
derivados de glicoles.
7. La composición de materia según una
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en la que el contenido del
tensioactivo no iónico seleccionado del grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-polioles está
presente en un intervalo de concentraciones entre aproximadamente 1
por ciento en peso y aproximadamente 20 por ciento en peso.
8. La composición de materia según la
reivindicación 7, en la que el contenido del tensioactivo no iónico
seleccionado del grupo que consiste en
alquilaril-poliéter-polioles está
presente en un intervalo de concentraciones entre aproximadamente 8
por ciento en peso y aproximadamente 15 por ciento en peso.
9. Un método para mejorar la eficacia de un
fertilizante sólido que contiene urea, caracterizado porque
la composición de materia según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8 se introduce sobre dicho fertilizante sólido
que contiene urea.
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