PT2225190E

PT2225190E - Composição inibidora de urease e de nitrificação

Info

Publication number: PT2225190E
Application number: PT08868557T
Authority: PT
Inventors: Jean-Claude Yvin; Oscar Urrutia; Sara San Francisco; Josemaria Garcia-Mina
Original assignee: Timac Agro Internat
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2012-05-07
Also published as: BRPI0821494A8; CA2710545A1; ES2382702T3; ATE545622T1; EP2225190A2; US8430942B2; WO2009083701A3; BRPI0821494B1; EP2225190B1; FR2925826B1; BRPI0821494A2; US20110113842A1; WO2009083701A2; CA2710545C; FR2925826A1

Description

ΡΕ2225190 1 DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO INIBIDORA DE UREASE E DE NITRIFICAÇÃO" 0 presente invento tem como objeto uma composição inibidora de urease e de nitrificação, contendo um óleo essencial de Allium assim como a sua utilização para a preparação de fertilizantes à base de ureia. 0 invento encontra especialmente aplicação no domínio agrícola. 0 azoto é um dos três elementos fertilizantes essenciais das plantas.

Por esse facto numerosos compostos químicos contendo azoto foram utilizados como adubo. De entre estes compostos, a ureia, que contém cerca de 45% em peso de azoto, é um dos mais utilizados atualmente no mundo.

Contudo, as composições fertilizantes à base de ureia podem perder uma quantidade significativa do seu azoto, quando são aplicadas num solo. Com efeito, na superfície do solo, a ureia é transformada em amoníaco que é uma forma volátil de azoto e este fenómeno é, nomeadamente, acelerado por hidrólise da ureia sob a ação do enzima urease. Para além disso, uma parte do amoníaco ΡΕ2225190 assim formado é transformado em amónio e depois em nitrito e em nitrato (NO3) , o que conduz igualmente a perdas de azoto por desnitrificação ou lavagem.

Assim, para aumentar a eficácia da ureia como fertilizante, foi proposto associar compostos capazes de inibirem a urease e o fenómeno de nitrificação.

De entre os diferentes inibidores de urease conhecidos, as fosforamidas e, em particular, a triamida N-(n-butil)tiofosfórica (NBPT) são, comprovadamente, particularmente eficazes. A utilização comercial das fosforamidas nas composições fertilizantes tropeça na dificuldade de preparar formulações estáveis que possam ser armazenadas antes da sua aplicação no solo.

Para ultrapassar esta dificuldade, foi proposto, especialmente na patente US 5 698 003, associar estes inibidores de urease do tipo fosforamida a um sistema solvente como em particular um glicol ou um derivado de glicol. A patente ES 2264 386 divulga uma composição compreendendo um inibidor de urease do tipo fosforamida e um extrato de mimosa.

No entanto, a utilização de composições fertilizantes compreendendo um tal sistema solvente não é inteiramente satisfatória: 3 ΡΕ2225190 - por um lado, em termos de eficácia relativamente aos fenómenos de perda de azoto mencionados previamente; - por outro lado, face à sua incidência relativamente nefasta no ambiente e à indução de problemas de fitotoxicidade, tal como descrito por Krogmeier et ai em Proc.Natl.Acad.Sei , vol 86 , en 1989.

Nestas condições, o presente invento tem como objetivo resolver o problema técnico que consiste no fornecimento de uma nova composição fertilizante à base de ureia contendo uma fosforamida como inibidor da urease e que apresenta uma eficácia melhorada relativamente às composições do estado da técnica sendo mais respeitosas do ambiente e menos fitotóxicas.

Descobriu-se, e é isso que constitui o fundamento do presente invento, que o óleo essencial de Allium constitui um solvente particularmente vantajoso dos inibidores de urease do tipo fosforamida que permite resolver este problema técnico de maneira satisfatória à escala industrial e agronómica, na medida em que: - este potencializa a atividade das fosforamidas nomeadamente conduzindo a uma muito maior redução da transformação da ureia em amoníaco e evitando perdas de azoto por desnitrificação; 4 ΡΕ2225190 - este protege o inibidor da urease contra os fenómenos de degradação química e/ou biológica; e - este permite a obtenção de composições mais respeitosas do ambiente devido ao seu carácter natural.

Deste modo, segundo um primeiro aspeto, o presente invento tem como objeto uma composição inibidora de urease que compreende, pelo menos, um composto inibidor de urease do tipo fosforamida associado a um óleo essencial de Allium. 0 óleo essencial de Allium utilizado no quadro do presente invento pode ser obtido através de métodos de extração conhecidos a partir de diferentes espécies de plantas monocotiledóneas da família das aliáceas, como em particular, Allium Sativum, Allium ascalonicum, Allium moly, Allium neapolitanum, Allium roseum, Allium scorodoprasum, Allium sphaerocephalon, Allium tricoccum, Allium triquetru, Allium tuncelianum, Allium ursinum, Allium victoralis, Allium vineale.

De maneira preferencial, utilizar-se-á um óleo essencial de Allium sativum correntemente conhecido com o nome de alho. referido óleo

Segundo um primeiro modo de realização, esta composição de acordo com o invento apresenta-se sob forma líquida, estando o composto inibidor da urease dissolvido num sistema solvente compreendendo o 5 ΡΕ2225190 essencial de Allium e, eventualmente, um ou vários co-solventes.

Esta composição liquida pode, além disto, compreender um (ou vários) tensioativo(s). 0 co-solvente pode ser de natureza variada e será, nomeadamente, escolhido de entre os solventes mais respeitosos do ambiente. A título de co-solvente, utilizar-se-á, por exemplo, um composto escolhido de entre os ésters metílicos e outros derivados de óleos vegetais, os siloxanos e seus derivados, as pirrolidonas, as alquilpirrolidonas, as mono, di ou trietanolaminas e, de modo preferencial a trietanolamina. 0 co-solvente poderá representar até 50% em peso e, preferencialmente, até 30% em peso do peso do sistema solvente.

Do mesmo modo, o tensioactivo pode ser de natureza variada e será, nomeadamente, escolhido de entre os tensioativos mais respeitosos do ambiente. A título de tensioativo, utilizar-se-á, por exemplo, um tensioativo não iónico, iónico ou zwitteri-ónico, em particular um tensioativo escolhido de entre os sulfonatos de ésteres alquílicos, os sulfatos de alquilo, 6 ΡΕ2225190 os sulfatos de alquilamidas, os sais de ácidos gordos saturados ou insaturados e/ou os seus derivados alcoxi-lados, os sulfonatos de alquilo primários ou secundários, os succinamatos de alquilo, os sulfossuccinatos de alquilo, os monoéstres ou diésteres de sulfossuccinatos, os sulfatos de alquilglicósidos, os soforolipidos, os alquilfenóis alcoxilados, os álcoois alifáticos, os ácidos gordos alco-xilados, as amidas de ácidos gordos alcoxilados, as aminas alcoxiladas, as amidoaminas alcoxiladas, os óxidos de aminas, os alquilpoliglicósidos. 0 tensioativo poderá representar até 10% em peso e, preferencialmente, até 5% em peso do peso do sistema solvente.

De uma maneira geral, o composto inibidor da urease utilizado no domínio do presente invento é um composto do tipo fosforamida. Preferencialmente, utilizar-se-á a triamida N(-n-butil)tiofosfórica só ou em mistura com um ou vários outros compostos inibidores de urease conhecidos.

As proporções relativas de composto(s) inibidor (es) de urease e de sistema solvente podem variar dentro de limites largos.

De uma maneira geral, uma composição líquida de acordo com o invento compreende: 7 ΡΕ2225190 - de 0,01 a 50 partes em peso, preferencialmente de 10 a 40 partes em peso, de um composto inibidor de urease; - de 50 a 99,99 partes em peso, preferencialmente de 40 a 90 partes em peso, de um sistema solvente à base de óleo essencial de alho, estando a razão ponderai entre o composto inibidor de urease e o sistema solvente, preferencialmente, compreendido entre 1:1 e 1:10, preferencialmente entre 1:2 e 1:5.

Com vantagem, o pH de uma composição liquida estará compreendido entre 8 e 12 , preferencialmente ainda entre 9 e 10. Eventualmente, um agente que permita ajustar o pH nestes patamares de valores será adicionado à composição. Um tal agente pode ser, por exemplo, hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio.

Uma composição liquida de acordo com o invento pode ser preparada por mistura simples, preferencialmente sob agitação continua, dos diferentes constituintes num reator.

Esta mistura pode ser realizada sob condições de pressão e de temperatura variadas. Com vantagem, esta mistura será realizada a uma temperatura compreendida entre 25 e 60°C sob pressão atmosférica. ΡΕ2225190

Segundo uma variante de realização atualmente preferida, uma composição liquida de acordo com o invento pode ser preparada: - misturando, eventualmente, óleo essencial de Allium e um co-solvente e/ou um tensioativo; juntando ao óleo essencial de Allium ou ao sistema solvente constituído por um ou vários inibidores de urease; - mantendo o meio reacional sob agitação com uma duração suficiente para permitir a dissolução do composto inibidor de urease no referido sistema solvente; ajustando , eventualmente, o pH a um valor compreendido entre 8 e 12, preferencialmente entre 9 e 10, por exemplo, por adição de hidróxido de potássio ou de hidróxido de sódio ao meio reacional.

De acordo com um segundo modo de realização, a composição inibidora da urease de acordo com o invento apresenta-se sob forma sólida e compreendendo um suporte sólido no qual está absorvida uma composição líquida tal como descrita previamente.

Diferentes tipos de suportes sólidos podem ser utilizados.

Com o termo "suporte" designa-se uma matéria orgânica ou mineral, natural ou sintética cuja associação com a composição inibidora de urease de acordo com o 9 ΡΕ2225190 invento permite facilitar a sua aplicação no solo ou na planta.

Este suporte é assim geralmente inerte e deve ser aceitável na agricultura. De entre os suportes sólidos citar-se-ão, em particular, os suportes do tipo argila como a sepiolite, a zeólita, a atapulgite; os silicatos naturais ou sintéticos; a sílica amorfa; as ceras; as resinas sintéticas, preferencialmente biodegradáveis, tais como, em particular, as poliacrilamidas; assim como as matérias orgânicas naturais absorventes, como por exemplo, a leonardite ou a turfa.

Uma tal composição sólida de acordo com o invento pode ser preparada por gualguer processo gue permita ao suporte sólido absorver uma composição líguida descrita previamente.

Um tal processo poderá compreender, por exemplo, uma etapa gue consiste em submeter as matérias-primas eventualmente associadas a cargas minerais, como por exemplo, cálcio marinho ou litotâmnio, dolomite, sulfato de cálcio, fosfato natural, cloreto de potássio, a um tratamento de granulação por malaxação utilizando uma composição líquida de acordo com o invento, tal como descrito previamente.

As composições líguidas ou sólidas gue acabam de ser descritas podem ser utilizadas por aplicação direta num 10 ΡΕ2225190 solo, nomeadamente para inibir a transformação da ureia em amoníaco ou a transformação de amoníaco em nitrato.

Assim, de acordo com um segundo aspeto, o presente invento tem como objeto a utilização de uma composição compreendendo, pelo menos, um composto inibidor da urease do tipo fosforamida associado a um óleo essencial de Allium, tal como descrito previamente, para inibir a transformação da ureia em amoníaco ou a transformação de amoníaco em nitrato.

Nesta aplicação, as composições inibidoras de urease segundo o invento podem ser utilizadas numa quantidade geralmente compreendida entre 1 e 30 kg/ha, preferencialmente numa quantidade compreendida entre 5 e 10 kg/ha correspondendo a uma quantidade de composto(s) inibidor(es) de urease, respetivamente, compreendida entre 0,25 e 5 kg/ha, preferencialmente entre 1,25 e 2,5 kg/ha.

As composições líquidas e sólidas que acabam de ser descritas podem ser igualmente utilizadas em associação com um adubo à base de ureia para a realização de composições fertilizantes.

Assim, segundo um terceiro aspeto, o presente invento tem como objeto uma composição fertilizante que compreende: - um adubo à base de ureia; 11 ΡΕ2225190 - uma composição para uso agrícola tal como a descrita previamente.

Nestas composições fertilizantes, o adubo à base de ureia apresenta-se, preferencialmente, sob forma sólida, com vantagem sob forma de granulados. É bem entendido que o adubo à base de ureia se pode igualmente apresentar sob forma líquida. Tais adubos à base de ureia são bem conhecidos no domínio agrícola. A composição que associa o composto inibidor da urease do tipo fosforamida e o óleo essencial de Allium, com vantagem escolhida como proveniente do Allium sativum, pode ser adicionada ao adubo à base de ureia, seja sob forma sólida, por exemplo, por simples mistura quando o adubo está ele mesmo sob forma sólida, seja sob forma líquida, por exemplo, por simples mistura quando o adubo está ele mesmo sob forma líquida, ou ainda por pulverização ou granulação quando o adubo está ele mesmo sob forma sólida.

Nesta aplicação, a composição inibidora da urease será geralmente utilizada numa quantidade compreendida entre 1 e 10 kg, preferencialmente entre 3 e 6 kg por tonelada de adubo à base de ureia, correspondendo a uma quantidade de composto(s) inibidor (es) de urease compreendida entre 0,25 e 2,5 kg/ha, preferencialmente entre 0,75 e 1,5 kh/ha. 12 ΡΕ2225190

Os exemplos não limitativos seguintes ilustrarão o presente invento.

Nestes exemplos, é utilizada a abreviação seguinte: NBPT: triamida N-(N-butil)tiofosfórica EXEMPLO 1: Preparação de uma composição inibidora da urease de acordo com o invento

Num reator proporcionado com uma agitação continua, introduz-se: - 749 g de óleo essencial de alho; - 250 g de NBPT; - 1 g de hidróxido de sódio. O meio reacional é mantido sob agitação continua a 25°C e sob pressão atmosférica até à dissolução total da NBPT.

Obtém-se assim uma composição liquida estável (ou seja, que não precipita e na qual a concentração em composto inibidor de urease é constante). EXEMPLO 2: Preparação de uma composição inibidora de urease de acordo com o invento 13 ΡΕ2225190

Num reator proporcionado com uma agitação continua, introduz-se: - 380 g de óleo essencial de alho; - 250 g de NBPT; - 370 g de trietanolamina. O meio reacional é mantido sob agitação continua a 250C e sob pressão atmosférica até à dissolução total da NBPT .

Obtém-se assim uma composição liquida estável (ou seja, que não precipita e na qual a concentração em composto inibidor de urease é constante). EXEMPLO 3: Preparação de uma composição ferti-lizante de acordo com o invento

Neste exemplo, utiliza-se um adubo à base de ureia que se apresenta sob a forma de granulados.

Uma composição inibidora de urease de acordo com o exemplo 1 ou 2 é pulverizado sobre o adubo atrás citado, preferencialmente no final do processo de granulação da ureia realizado, por exemplo, como descrito no Fertilizer Manual, Klewer Academic Publisher ,1998, páginas 259 a 268. Neste exemplo. Misturou-se assim: 14 ΡΕ2225190 - 1000 kg de ureia - 5 kg de uma formulação de acordo com o exemplo 1 ou 2. O produto assim obtido apresenta-s sob a forma de granulados revestidos pela composição inibidora de urease,

COLOCAÇÃO EM EVIDÊNCIA DOS EFEITOS DAS COMPOSIÇÕES DE ACORDO COM 0 INVENTO

Com o fim de colocar em evidência os efeitos vantajosos das composições inibidoras da urease de acordo com o invento, comparou-se a taxa de transformação da ureia em amoniaco obtida após tratamento de um solo: - por um lado, com uma composição comercial à base de NBPT; e - por outro lado, por uma composição de acordo com o exemplo 2.

Nestes dois casos, o solo foi previamente tratado com um adubo à base de ureia e uma matéria orgânica (palha de trigo) foi espalhada numa quantidade de cerca de 0,1% em relação à quantidade do solo tratado à superfície do solo, com o fim de colocar este nas condições máximas de "volatilização" do azoto. A título de comparação, foi igualmente medida a 15 ΡΕ2225190 taxa de transf ormaçao da ureia em amoníaco após o único pré-tratamento com o adubo à base de ureia. A taxa de transformação (percentagem de volati-lização) da ureia em amoníaco foi medida de acordo com o método descrito no documento seguinte: Zhengping, W.; Van Cleemput, 0.; Demeyer, P.; Baert, L. Effect of urease inhibitors on urea hydrolysis and ammonia volatilization. Biol. Fert. Soils 1991, 11, 43-47.

As experiências foram realizadas em balões de 250 ml contendo 100 g de solo calcário incorporando 20% de areia (2 a 3 mm) e adicionando uma quantidade de adubo equivalente a 0,0874 g de azoto.

As composições inibidoras dde urease testadas foram aplicadas por pulverização numa quantidade correspondente a 0,5% em peso de NBPT em relação ao peso de ureia.

As concentrações em ureia e em amónio, no solo foram medidas utilizando o método descrito em Zhengping, W.; Van Cleemput, O.; Demeyer, P.; Baert, L. Effect of urease inhibitors on urea hydrolysis and ammonia volatilization. Biol. Fert. Soils 1991, 11, 43-47.

Os resultados obtidos após 28 dias foram reagrupados na Tabela I a seguir. 16 ΡΕ2225190

TABELA I

Composição testada Ureia transformada Em mg de azoto/frasco Em % Ureia só 50,55 56,61 NBPT comercial 33,30 37,29 Exemplo 2 27,37 30,65 Composição testada Teor de ureia no solo Em mg de azoto/frasco Em % Ureia só 42,28 100 NBPT comercial 57, 96 137 Composição testada Ureia transformada Em mg de azoto/frasco Em % Exemplo 2 64 152 Composição testada Teor de amónio no solo Em mg NH4/frasco Em % Ureia só 3,61 100 NBPT comercial 5 138 Exemplo 2 9, 45 259

Por outro lado, representou-se na figura 1 a percentagem de volatilização em função do tempo.

Nesta figura: 17 ΡΕ2225190 - a curva C corresponde aos resultados obtidos com a ureia só; - a curva C+N corresponde aos resultados obtidos com a ureia em associação com a NBPT comercial; - a curva C+F2 corresponde aos resultados obtidos com a composição de acordo com o exemplo 2.

Os resultados assim obtidos mostram que uma composição inibidora de urease de acordo com o invento potencializa de maneira significativa (cerca de 17,8%) o efeito do NBPT na volatilização da ureia.

Do mesmo modo, estes resultados mostram que uma formulação de encontro com o invento permite aumentar de uma maneira muito significativa o teor de amónio no solo seja por comparação com a ureia só (ganho de cerca de 159%) seja por comparação com uma composição comercial de NBPT (ganho de cerca de 38%).

Resulta que o óleo essencial de Allium constitui um solvente particularmente vantajoso para os inibidores de urease do tipo fosforamida e em particular para o NBPT.

Lisboa, 23 de Abril de 2012

Claims

ΡΕ2225190 1 REIVINDICAÇÕES 1. Composição inibidora de urease e de nitri-ficação, caracterizada por esta compreender, pelo menos, um composto inibidor de urease do tipo fosforamida associada a um óleo essencial de Allium.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o óleo essencial de Allium ser escolhido de entre os óleos essenciais obtidos a partir de diferentes espécies de plantas monocotiledóneas da família das aliáceas, como em particular, Allium Sativum, Allium ascalonicum, Allium moly, Allium neapolitanum, Allium roseum, Allium scorodoprasum, Allium sphaerocephalon, Allium tricoccum, Allium triquetru, Allium tuncelianum, Allium ursinum, Allium víctoralis, Allium vineale.
3. Composição de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o óleo essencial de Allium ser obtido a partir de Allium sativum correntemente conhecido sob o nome de alho.
4. Composição de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por esta se apresentar sob forma líquida, estando o referido composto inibidor de urease dissolvido num sistema solvente compreendendo o referido óleo essencial de Allium e, eventualmente, um co-solvente. 2 ΡΕ2225190
5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o co-solvente atrás citado ser escolhido de entre os ésteres metilicos e outros derivados de óleos vegetais, os siloxanos e seus derivados, as pirrolidonas, as alquilpirrolidonas, as mono, di ou trietanolaminas.
6. Composição de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o co-solvente atrás citado ser a tri-etanolamina.
7. Composição de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o composto inibidor da urease atrás citado ser a NBPT.
8. Composição de acordo com uma das reivin dicações 5 a 7, caracterizada por esta compreender: - de 0,01 a 50 partes em peso de um composto inibidor da urease; - de 50 a 99, 99 partes em peso do referido sistema solvente à base de óleo essencial de Allium.
9. Composição de acordo com uma das reivin dicações 1 a 3, caracterizada por esta se apresentar sob forma sólida e compreendendo um suporte sólido sobre o qual está absorvida uma composição liquida de acordo com uma das reivindicações 4 a 8.
10. Composição de acordo com a reivindicação 9, caracterizada por o suporte sólido atrás citado ser esco- 3 ΡΕ2225190 lhido do grupo constituído por suportes do tipo argila como a sepiolite, a zeólita, a atapulgite; os silicatos naturais ou sintéticos; a sílica amorfa; as ceras; as resinas sintéticas, preferencialmente biodegradáveis, tais como em particular as poliacrilamidas; assim como as matérias orgânicas naturais absorventes, como por exemplo, a leonardite ou a turfa.
11. Utilização de uma composição de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, para inibir a transformação da ureia em amoníaco ou a transformação de amoníaco em nitrato.
12. Utilização de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por a composição atrás citada ser aplicada numa quantidade compreendida entre 1 e 30 kg/ha, preferencialmente numa quantidade compreendida entre 5 e 10 kg/ha.
13. Composição fertilizante, caracterizada por compreender: - um adubo à base de ureia - uma composição de acordo com uma das reivindicações 1 a 10. Lisboa, 23 de Abril de 2012