ES2960994T3 - Incorporación de agentes biológicos en fertilizantes - Google Patents
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Abstract
Un fertilizante seco cargado de biología incluye un gránulo de fertilizante seco y un recubrimiento inoculado con un agente biológico y aplicado al gránulo de fertilizante seco. El recubrimiento biológico es una solución o suspensión que comprende agua o aceite y al menos un agente biológico, o una emulsión de un aceite y una solución o suspensión que comprende agua y al menos un agente biológico. El al menos un agente biológico es un producto químico biológico, un extracto de planta, un agente microbiano y/o un organismo vivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Incorporación de agentes biológicos en fertilizantes
Campo de la invención
La presente invención está dirigida a fertilizantes secos revestidos biológicamente y a métodos para prepararlos.
Antecedentes de la invención
Los fertilizantes inorgánicos agrícolas suelen incluir una base que comprende al menos uno de tres nutrientes inorgánicos primarios: nitrógeno (N), fosfato (P) y potasio (K). Estos fertilizantes se identifican por su clasificación NPK en la que el valor de N es el porcentaje de nitrógeno elemental en peso en el fertilizante, y los valores de P y K representan la cantidad de óxido en la forma de P2O5 y K2O que estaría presente en el fertilizante si todo el fósforo y el potasio elemental se oxidasen a estas formas. Las proporciones o concentraciones de N-P-K varían según los tipos de fertilizantes y las necesidades del usuario.
Por ejemplo, el fertilizante base puede comprender un fertilizante de fosfato (tal como fosfato monoamónico ("MAP"), fosfato diamónico ("DAP"), un fertilizante de potasio (tal como muriato de potasio ("MOP")) u otros fertilizantes a base de potasio, o un fertilizante a base de nitrógeno tal como un fertilizante que contiene urea. Los fertilizantes también pueden incluir cualquier combinación de nutrientes secundarios y/o micronutrientes. Los nutrientes secundarios pueden incluir compuestos de azufre, calcio y/o magnesio, y los micronutrientes pueden incluir hierro, manganeso, zinc, cobre, boro, molibdeno y/o cloro. Los micronutrientes y/o nutrientes secundarios se pueden añadir a la solución en su forma elemental, o como compuestos, tales como una sal. Por ejemplo, el Documento de Patente de Número WO 00/64837 A1 describe un fertilizante inorgánico revestido que contiene un hongo filamentoso para alimentar y proteger plantas. También, el Documento de Patente de Número W<o>2008/000492 A2 describe un fertilizante revestido que comprende partículas de fertilizante revestidas con una composición de biomasa. Manish Vashishtha et al: "Improvement in properties of urea by phosphogypsum coating", International Journal of ChemTech Research, 1 (01 01-2010), páginas 36-44 describe un fertilizante seco revestido biológicamente.
Las áreas bajo estrés, tales como aquellas áreas donde las condiciones del suelo son altamente salinas, experimentan sequías frecuentes u otras condiciones de estrés, a menudo no pueden sustentar la agricultura o tienen niveles de rendimiento sustancialmente reducidos. En estas condiciones, la aplicación de fertilizantes por sí sola puede ser insuficiente para hacer rentable el área bajo estrés. Gran parte del mundo está cubierto por estas áreas bajo estrés y, por lo tanto, se necesita una solución para hacer que estas áreas sean adecuadas para el cultivo rentable.
Sumario de la invención
Según un aspecto de la invención, se proporciona un fertilizante seco revestido biológicamente que comprende: un pélet de fertilizante seco; y un revestimiento biológico aplicado al pélet de fertilizante seco, comprendiendo el revestimiento biológico una emulsión de un aceite y una solución o suspensión que comprende agua y al menos un agente biológico, estando emulsionada la solución o suspensión en el aceite, en donde el al menos un agente biológico es un extracto de planta, agente microbiano y/o un organismo vivo.
Según otro aspecto, se proporciona un método para preparar un fertilizante seco revestido biológicamente, comprendiendo el método: proporcionar una pluralidad de pélets granulados que comprenden un fertilizante; dispersar un agente biológico en agua para formar una solución o suspensión acuosa que contiene el agente biológico; emulsionar la solución o suspensión acuosa en aceite para formar una emulsión de agua en aceite; y rociar la pluralidad de pélets granulados con la emulsión, en donde al menos un agente biológico es un extracto de planta, un agente microbiano y/o un organismo vivo.
Los pélets de fertilizante cargados o inoculados biológicamente incluyen un pélet de fertilizante seco, y particularmente un fertilizante a base de N-P-K (en el que cada uno de N, P y K varía del 0 al 100 % del contenido relativo de cada elemento), y un revestimiento biológico que contiene uno o más agentes o composiciones biológicas, o "productos biológicos", aplicados al pélet de fertilizante seco. Los agentes o composiciones biológicas, o "productos biológicos", son extractos de plantas, agentes microbianos y/u otros organismos vivos. El agente biológico puede comprender microorganismos, incluyendo, entre otros, una o más especies de un género bacteriano tales como, entre otros, Bacillus, Rhizobium, Azobacter y Azospirillum, una o más especies de un género fúngico u hongos tales como como Aspergillus, Mycorhizzae, Beauveria, Metarhizium y Trichoderma, y/o una o más especies de un género de levadura tal como Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Candida, Trichosporon y Rhodosporidium.
Opcionalmente, además del agente biológico, se pueden combinar agentes antimicrobianos, pesticidas, insecticidas, fungicidas, tensioactivos, emulsionantes, pigmentos, colorantes y/u otros aditivos con el agente biológico en una composición biológica. El material de revestimiento de producto biológico contiene una emulsión de agua en aceite de un aceite y una disolución de agua y uno o más productos biológicos. En otras palabras, los productos biológicos y otros aditivos opcionales se dispersan en agua para formar una composición biológica y luego la dispersión o solución se emulsiona con aceite, de manera que los productos biológicos quedan encapsulados por la fase acuosa.
También se describe, pero no según la invención, un fertilizante cargado de productos biológicos que se puede preparar mediante un proceso que incluye proporcionar una pluralidad de pélets granulados que comprenden un fertilizante, mezclar la pluralidad de pélets granulados y rociar o revestir de otro modo la pluralidad de pélets granulados con dicho material de revestimiento que contiene productos biológicos.
Las figuras y la descripción detallada que siguen ejemplifican más particularmente estas realizaciones.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se pueden entender más completamente teniendo en cuenta la siguiente descripción detallada en relación con los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un proceso para fabricar un fertilizante seco a base de fosfato, según una realización.
La Figura 2 es una ilustración esquemática de un proceso para fabricar un fertilizante seco a base de potasio, según una realización.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de pulverización configurado para aplicar una solución que incluye productos biológicos a un fertilizante seco, según una realización.
La Figura 4 es una ilustración esquemática de un proceso para fabricar una emulsión que contiene productos biológicos, según una realización.
Si bien la invención se presta a diversas modificaciones y formas alternativas, sus detalles específicos se han mostrado a modo de ejemplo en los dibujos y se describirán en detalle. Se debe entender, sin embargo, que la intención no es limitar la invención a las realizaciones particulares descritas.
Descripción detallada de los dibujos
Se pueden añadir extractos de plantas, agentes microbianos y/u otros organismos vivos, tales como, por ejemplo, endófitos, hongos, levaduras y bacterias a los fertilizantes secos para mejorar la salud de las plantas y el rendimiento general de los cultivos. Los productos biológicos se añaden al fertilizante en forma de una emulsión, de modo que el producto biológico se pueda suspender en agua sin aumentar indeseablemente el contenido de humedad del fertilizante más allá de una humedad relativa crítica a la que es más probable que se apelmace el fertilizante. El uso de fertilizantes que contengan dichos productos biológicos puede ser suficiente para hacer más rentables las zonas bajo estrés.
La Figura 1 es un esquema que ilustra una realización no limitante de un sistema que usa un proceso conocido como granulación para producir fertilizantes secos de fosfato. En una realización no limitante, los pélets de fertilizante se forman usando los métodos de granulación descritos en el Documento de Patente de los EE.<u>U. de Número 6.544.313 ("Documento Patente 313”) titulado "Sulfur-Containing Fertilizar Composition and Method for Preparing Same". En otra realización no limitante, los pélets de fertilizante se forman usando los métodos de granulación descritos en el Documento de Patente de los EE.UU. de Número 7.497.891 titulado "Method For Producing A Fertilizer With Micronutrients".
El sistema de granulación ilustrado en la Figura 1 es similar al proceso de granulación mostrado en la Figura 1 del Documento de Patente 313, y también incluye un recipiente 6 y un rociador o pulverizador 8. El recipiente 6 es un dispositivo o recipiente para generar un material de revestimiento de producto biológico que comprende una solución, dispersión, o emulsión que contiene los productos biológicos. Por ejemplo, en el recipiente 6 se pueden disolver o dispersar en aceites, en agua, en emulsiones de los mismos, o en cualquier otro medio portador adecuado uno o más productos biológicos, en diversas realizaciones y combinaciones no limitantes como se describen a lo largo de la invención.
Como se analizó anteriormente, los ejemplos de productos biológicos incluyen una o más especies de un género bacteriano tal como, entre otros, Bacillus, Rhizobium, Azobacter y Azospirillum, una o más especies de un género fúngico u hongos tales como Aspergillus, Mycorhizzae, Beauveria, Metarhizium y Trichoderma, y/o una o más especies de un género de levadura tal como Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Candida, Trichosporon y Rhodosporidium.
Opcionalmente, además del agente biológico, se pueden combinar agentes antimicrobianos, pesticidas, insecticidas, fungicidas, tensioactivos, emulsionantes, pigmentos, colorantes y/u otros aditivos con el agente biológico en una composición biológica. Ejemplos no limitantes de composiciones que contienen agentes biológicos y otros aditivos se pueden encontrar en los Documentos de Solicitud de Patente de los EE.UU. de Números 2015/0148228 (titulado "Compositions Comprising a Biological Control Agent and a Fungicide"); 2015/0141246 (titulado "Compositions Comprising a Biological Control Agent and a Insecticide"); 2015/0141245 (titulado "Compositions Comprising a Biological Control Agent and a Fungicide from the Group Consisting of Inhibitors of the Respiratory Chain at Complex I or II); y 2015/0141244 (titulado "Compositions Comprising a Biological Control Agent and an Insecticide").
En el recipiente 6 se pueden disolver o suspender en el medio portador uno o más de estos productos biológicos (u otros y/u otros aditivos). En realizaciones, el recipiente 6 puede ser un mezclador de cizallamiento, un emulsionante, un rodillo, o un batidor/agitador, por ejemplo.
En una realización, la emulsión de revestimiento del producto biológico que se forma en el recipiente 6 se puede rociar a través de la estación de rociado 8. La estación de rociado del producto biológico 8 se puede usar para rociar/pulverizar la solución sobre el fertilizante seco. La estación de rociado del producto biológico 8 se puede colocar dentro o cerca del fertilizante seco en el tambor de granulación 10, según la realización mostrada en la Figura 1. En diversas realizaciones alternativas, la emulsión de revestimiento del producto biológico se podría aplicar al fertilizante seco en otras etapas de la producción del fertilizante y/o mediante otros medios tales como revestimiento por cortina, revestimiento por tambor o similares. Por ejemplo, la emulsión de revestimiento del producto biológico se podría aplicar al fertilizante después de que se complete el proceso de granulación (es decir, al producto 50). Alternativamente, la emulsión de revestimiento del producto biológico se podría aplicar a cualquiera de las entradas al tambor de granulación 10, incluida la suspensión procedente del pre-neutralizador 22, a la entrada del el azufre procedente de la bomba de pistón 16 o a la entrada de los sulfatos procedentes del alimentador de cinta 11. En algunos casos, los productos biológicos incluidos en las realizaciones se pueden aplicar a temperaturas que varían de 21,11°C (70°F) a 98,89°C (210°F), o más particularmente, de 21,11°C (70°F) a 82,22°C (180°F), o más particularmente, de 21,11°C (70°F) a 71,11°C (160°F).
En una realización, el sistema incluye una o más estaciones de rociado 8 para la aplicación de una emulsión del producto biológico en combinación con uno o más aditivos diferentes. Por ejemplo, las estaciones de rociado 8 se pueden usar para aplicar un aceite de eliminación de polvo a los pélets de fertilizante además de una emulsión que contenga los productos biológicos, ya sea de forma secuencial o simultánea.
Los productos biológicos aplicados en consecuencia tienen el potencial de mejorar el crecimiento y el desarrollo de las plantas, así como de funcionar como biopesticidas para tratar plagas de plantas, tales como, por ejemplo, enfermedades de las plantas. Las tasas de aplicación de la mezcla líquida de producto biológico pueden estar en el intervalo de 1-10 l/907.185 kg (1-10 l/tonelada seca) de fertilizante, por ejemplo. En algunas realizaciones, la composición inoculada con el producto biológico se puede aplicar a un fertilizante seco en el intervalo de 2-3 l/907,185 kg (2-3 l/tonelada seca) de fertilizante. Después de la aplicación, los fertilizantes pueden poseer varias densidades de UFC. En una realización, los fertilizantes se pueden rociar con la estación de rociado de producto biológico 8 hasta que tengan una concentración de producto biológico de 106 UFC/g o más.
Una vez que el fertilizante se ha tratado con los productos biológicos, se puede aplicar al suelo mediante esparcimiento, aplicación en bandas u otros medios posibles. El fertilizante actúa como método de entrega para introducir los productos biológicos en el suelo. Una vez en el suelo, el producto biológico se dirige a la rizosfera de la planta y reduce el estrés de la planta en una o más de diferentes formas, tales como en las siguientes descripciones. Por ejemplo, los productos biológicos pueden competir con los patógenos por los nutrientes en la superficie de las raíces. Además, los productos biológicos pueden producir toxinas que inhiben el crecimiento y la reproducción de patógenos. Los productos biológicos pueden producir compuestos estimulantes absorbidos por las raíces de las plantas y también pueden parasitar hongos patógenos, insectos o nematodos.
La Figura 2 es un esquema que ilustra un sistema que usa un proceso conocido como compactación para producir fertilizantes secos de potasio. De manera similar al proceso de granulación que se muestra en la Figura 1, se pueden añadir productos biológicos en varios puntos del proceso de compactación. Por lo tanto, el fertilizante de potasio puede actuar como un portador de los productos biológicos que se añaden en una emulsión.
Un ejemplo del proceso de fabricación de fertilizante de potasio mostrado en la Figura 2 incluye las etapas de proporcionar una alimentación de material fertilizante en bruto, mostrada aquí como alimentación 110 de muriato de potasio (MOP) sólo con fines ejemplares. Un experto en la técnica reconocerá que también se pueden contemplar otras fuentes de potasio. Opcionalmente, en la etapa 112 se puede añadir un aglutinante. El fertilizante se mezcla a granel en la etapa 114. Las etapas 116-124 son un bucle para dimensionar adecuadamente los pélets de fertilizante terminados. En la etapa 116, tiene lugar la compactación y en la etapa 118 se tritura el MOP compactado (y cualquier aditivo). En la etapa 120, se procede al cribado por tamaño del MOP triturado. Los pélets de MOP de tamaño insuficiente se devuelven, a través de la etapa 122, para compactarlos de nuevo. Los pélets de MOP de gran tamaño se devuelven, a través de la etapa 124, para triturarlos de nuevo. En la etapa 126, aquellos pélets que se ajustan a algunos de los parámetros de tamaño deseados salen del ciclo de dimensionamiento y constituyen el producto final.
En la realización mostrada en la Figura 2, y similar al proceso de la Figura 1, en el recipiente 106 se forma una emulsión de revestimiento de producto biológico que luego se aplica a través de la estación de aplicación o rociado de producto biológico 108, que se puede aplicar a un fertilizante de potasio en cualquiera de las diferentes etapas del proceso de elaboración del fertilizante. El recipiente 106 y la estación de rociado del producto biológico 108 son sustancialmente similares al recipiente 6 y a la estación de rociado del producto biológico 8 de la Figura 1, respectivamente. La emulsión de revestimiento de producto biológico se puede aplicar a los pélets de fertilizante MOP en una o más etapas, tal como se muestra. Por ejemplo, la solución de revestimiento de producto biológico se puede rociar sobre la alimentación de MOP en la etapa 110. Alternativamente, la emulsión de revestimiento de producto biológico se puede añadir en la etapa 114 de la mezcla en masa. Adicional o alternativamente, la emulsión de revestimiento de producto biológico se puede añadir al producto 126.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de mezcla 200 mediante el cual los productos biológicos descritos con respecto a las Figuras 1 y 2 se pueden añadir al fertilizante seco, según una realización.
El sistema de mezcla 200 incluye la tubería 206out, que es la salida de un recipiente. La tubería 206out está conectada a los rociadores 207. Los rociadores 207 suministran la emulsión de revestimiento de producto biológico 208 sobre el fertilizante 210. Mientras los rociadores 207 rocían el pulverizado de producto biológico 208, el mezclador 212 agita el fertilizante 210, para promover una distribución uniforme de la emulsión de revestimiento de producto biológico 208 sobre los pélets de fertilizante 210.
La Figura 4 es un diagrama de flujo que representa un proceso de emulsión. El agua 300 y los productos biológicos 302 (y otros aditivos opcionales no mostrados) se combinan en la solución o suspensión 304. La solución 304 se combina con el aceite 306 en un mezclador de cizallamiento 308 para formar la emulsión 310. En algunas realizaciones, el mezclador de cizallamiento 308 genera una emulsión 310 que contiene bolsas de solución 304, de modo que los productos biológicos 302 se dispersen solo en el agua 300. Esto facilita el uso de los productos biológicos 302 que son más estables en el agua 300 que en el aceite 306, además de permitir el revestimiento posterior del fertilizante de tal manera que la humedad relativa o el contenido de humedad del fertilizante no aumente sustancialmente. Esto puede ser importante porque un aumento significativo en el contenido del agua de los fertilizantes puede provocar la aglomeración o sinterización.
En algunas realizaciones, el aceite 306 puede ser un aceite para eliminar polvo, como los descritos en la Publicación WIPO de Número WO 2015/026806, titulada SYSTEM AND METHODS FOR THE ADDITION OF BENEFICIAL AGRICULTURAL, BIOLOGICAL AND/OR DEDUSTING ADDITIVES TO GRANULAR FERTILIZERS y/o puede comprender aceite con el nombre comercial Dustrol®, Dustrol Plus®, VM160, N100, N150, N300 etc., aceites minerales, aceites vegetales, opcionalmente inoculados con los productos biológicos.
En realizaciones, el líquido o la porción acuosa de la emulsión con la inoculación de los productos biológicos puede tener una concentración de productos biológicos igual o superior a 109 UFC/g. Por ejemplo, los productos biológicos 302 están presentes en la emulsión 310 en una concentración final de 103 a 1012 UFC (unidades formadoras de colonias)/g, y más particularmente de 106 a 109 UFC/g. Luego se añade el revestimiento al fertilizante, tal como por ejemplo se pueden añadir 4,1*10-31 (4,1 ml) de una solución acuosa que comprende los productos biológicos por cada 0,4536 kg (1 libra) de fertilizante o, alternativamente, se pueden añadir 1012 a 1015 UFC/l al fertilizante líquido para lograr la concentración objetivo final anterior.
Según esta realización, el agua 300 se inocula con los productos biológicos 302. También se pueden dispersar otros aditivos opcionales, tales como los descritos anteriormente, dentro del agua 300. Un aceite, tal como aceite mineral, aceite de carga y/u otra fuente de aceite, se obtiene y se usa como aceite 306 de manera que la solución de agua inoculada 304 se mezcle con el aceite 306 usando un mezclador o licuadora de alto cizallamiento para crear partículas o bolsas de agua (que contienen los aditivos biológicos y otros aditivos opcionales) dentro del aceite. En una realización, las partículas de agua pueden comprender del 30 al 80 % de la emulsión total. De esta manera, la humedad relativa crítica del fertilizante no cambia ni aumenta, reduciendo así la probabilidad de apelmazamiento. Debido a que la inoculación de los aceites 306 con productos biológicos 302 de forma directa puede obstaculizar la viabilidad del producto biológico, suspender el producto biológico en agua en una emulsión de aceite en agua o de agua en aceite puede proporcionar una mayor estabilidad y/o eficacia. Por lo tanto, a menudo es deseable usar agua para proteger la salud del producto biológico 302, pero se reduce el volumen de agua 300 en el fertilizante que posteriormente se reviste con la emulsión 310 suspendiendo la solución de agua cargada de producto biológico 304 en aceite.
En el presente documento se han descrito diversas realizaciones de sistemas, dispositivos y métodos. Estas realizaciones se dan sólo a modo de ejemplo y no pretenden limitar el alcance de la invención.
Claims (15)
1. Un fertilizante seco revestido biológicamente que comprende:
un pélet de fertilizante seco; y
un revestimiento de producto biológico aplicado al pélet de fertilizante seco, comprendiendo el revestimiento de producto biológico una emulsión de un aceite y una solución o suspensión que comprende agua y al menos un agente biológico, estando la solución o suspensión emulsionada en el aceite,
en donde el al menos un agente biológico es un extracto de planta, un agente microbiano o un organismo vivo.
2. El fertilizante seco cargado de producto biológico de la reivindicación 1, en donde el al menos un agente biológico es una bacteria seleccionada del grupo que consiste en Bacillus, Rhizobium, Azobacter, Azospirillum y combinaciones de las mismas.
3. El fertilizante seco cargado de producto biológico de la reivindicación 1, en donde el al menos un agente biológico es un hongo seleccionado del grupo que consiste en Aspergillus, Mycorhizzae, Beauveria, Metarhizium y Trichoderma, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Candida, Trichosporon y Rhodosporidium y combinaciones de los mismos.
4. El fertilizante seco cargado de producto biológico de la reivindicación 1, en donde el revestimiento de agente biológico comprende además un aditivo seleccionado del grupo que consiste en péptidos, lipopéptidos, hormonas, hormonas peptídicas, sideróforos, glicopéptidos, humatos, tensioactivos, vitaminas, enzimas, aminoácidos, ácidos nucleicos y combinaciones de los mismos.
5. El fertilizante seco cargado de producto biológico de cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, en donde el al menos un agente biológico comprende un hongo o una bacteria aplicado al pélet de fertilizante de tal manera que una concentración final del agente biológico es de 103 a 1012 UFC/g.
6. El fertilizante seco cargado de producto biológico de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pélet de fertilizante seco comprende un material de fosfato.
7. El fertilizante seco cargado de producto biológico de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el pélet de fertilizante seco comprende material de potasio.
8. Un método para preparar un fertilizante seco revestido biológicamente, comprendiendo el método:
proporcionar una pluralidad de pélets granulados que comprenden un fertilizante;
dispersar un agente biológico en agua para formar una solución o suspensión acuosa que contiene el agente biológico;
emulsionar la solución o suspensión acuosa en aceite para formar una emulsión de agua en aceite; y rociar la pluralidad de pélets granulados con la emulsión,
en donde el agente biológico es un extracto de planta, un agente microbiano, o un organismo vivo.
9. El método de la reivindicación 8, en donde el aceite es un aceite para eliminar polvo.
10. El método de la reivindicación 8 o 9, en donde el método comprende además generar la emulsión con un mezclador de cizallamiento de alta velocidad.
11. El método de la reivindicación 8, en donde el método comprende además cribar por su tamaño la pluralidad rociada de fertilizante granulado.
12. El método de la reivindicación 11, en donde el rociado de la pluralidad de los pélets granulados se produce antes del cribado.
13. El método de la reivindicación 11, en donde el rociado de la pluralidad de pélets granulados se produce después del cribado.
14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en donde proporcionar una pluralidad de pélets de fertilizante granulado comprende la compactación o granulación.15
15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde los pélets de fertilizante granulados comprenden un material de fosfato.
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