EP3894375A1 - Utilisation d'une composition renouvelable pour l'enrobage de particules - Google Patents

Utilisation d'une composition renouvelable pour l'enrobage de particules

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Publication number
EP3894375A1
EP3894375A1 EP19839645.9A EP19839645A EP3894375A1 EP 3894375 A1 EP3894375 A1 EP 3894375A1 EP 19839645 A EP19839645 A EP 19839645A EP 3894375 A1 EP3894375 A1 EP 3894375A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
oil
gel
weight
renewable origin
granular material
Prior art date
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Pending
Application number
EP19839645.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Juan Antonio Gonzalez Leon
Dominique Imbert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arkema France SA filed Critical Arkema France SA
Publication of EP3894375A1 publication Critical patent/EP3894375A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K20/00—Accessory food factors for animal feeding-stuffs
    • A23K20/10—Organic substances
    • A23K20/158—Fatty acids; Fats; Products containing oils or fats
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/30—Layered or coated, e.g. dust-preventing coatings
    • C05G5/37—Layered or coated, e.g. dust-preventing coatings layered or coated with a polymer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K40/00—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs
    • A23K40/10—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs by agglomeration; by granulation, e.g. making powders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K40/00—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs
    • A23K40/30—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs by encapsulating; by coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/30—Layered or coated, e.g. dust-preventing coatings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/02—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing liquids as carriers, diluents or solvents
    • A01N25/04—Dispersions, emulsions, suspoemulsions, suspension concentrates or gels

Definitions

  • the present invention relates to the field of coating compositions applied to granular materials, such as granular fertilizers, in order to improve their quality and obtain easier, longer and safer storage.
  • a granular material is a discrete solid particle which can be produced by many different chemical or mechanical processes in which one or more components are consolidated.
  • Fertilizers are materials that provide one or more of the nutrients that are necessary for the proper development and growth of plants. These can be, for example, chemical or mineral fertilizers, manure or plant residues. Fertilizers are usually in the form of granular materials, since this facilitates their storage, transport and use in the fields. There are many known processes for preparing fertilizers in the form of granular material, such as granulation, crystallization, crushing, grinding, grinding and compaction, among others.
  • fertilizers in granular form often tend to agglomerate and can form aggregates or agglomerates which prevent the flow of individual granules. This makes transport and use much more difficult, if not impossible.
  • granular fertilizers can also produce moderate to high amounts of dust when transported, unloaded or transferred. Atmospheres with quantities of fine dust can be dangerous and very often generate serious safety and health problems.
  • the agglomeration and the generation of dust by fertilizers in granular form can generally be reduced and even avoided according to methods already known, for example when the granules are coated.
  • Such coatings are usually sprayed onto the fertilizer granules at the end of their process of production.
  • the coated fertilizers are then stored for a period of time or transported to another site where they are stored or applied.
  • These coatings are generally based on petroleum-based components, for example mineral oils and waxes which may contain other components, such as surfactants, to improve their performance.
  • document US6355083 claims a process for reducing dust from fertilizers by means of a composition which comprises an oxidized vegetable oil.
  • the invention turns out to be more effective than a vegetable oil by itself, but requires the chemical modification of the vegetable oil by oxidation with air at high temperature.
  • Document EP1390322 describes an agricultural composition which comprises a wax and an oil which may be of animal, fish or vegetable origin, a resin and a polymer. It is claimed to protect a nitrate-based fertilizer against agglomeration and the formation of dust.
  • the coatings described in this document show that high amounts of mineral wax are required, as well as a resin and optionally a synthetic polymer to obtain the desired fertilizer protection.
  • Application US20060040049 claims a coating composition comprising a metal salt of an aliphatic fatty acid combined with methyl and ethyl esters of fatty acids or a vegetable oil and which may be useful in reducing agglomeration and the formation of dust in fertilizers. It is mentioned that the alkyl esters are used as the diluent. In one example, however, calcium oxide is used to produce a salt in situ from methyl esters of tall oil fatty acids in order to increase the viscosity of the composition.
  • Document US8163059 claims the use of a by-product of a biodiesel manufacturing process to reduce the amount of dust generated during the storage of fertilizers.
  • the byproduct further comprises alkyl esters of fatty acids and their salts with inorganic components such as sodium or calcium.
  • oils of plant or animal origin are almost never used as such but, in most cases, are chemically modified in order to be useful as a coating for fertilizers .
  • there is no chemical modification but large amounts of another component, such as waxes, specific salts, resins, or polymers, are required to achieve the desired effect.
  • oils of renewable origin do not all give the fertilizers a satisfactory, or even very good, coating coating.
  • Most vegetable oils have a relatively low viscosity to perform well on their own and are at risk of being absorbed into the porous fertilizer granule.
  • they must generally have undergone a chemical reaction (crosslinking, polymerization), be mixed with products of high viscosity or formulated with large quantities of wax or the like in order to solidify the formulation at room temperature.
  • Another objective of the present invention proposes to use components which allow, at relatively low doses, easy preparation of formulations with different oils of renewable origin which can be used as coatings of granular materials.
  • formulations of the present invention are used and are effective under the same conditions of storage and application as the currently known fertilizer coatings.
  • the present invention is not limited to the coating of fertilizers, but is also suitable for another medium to be coated, such as minerals, cereals, flours, drugs, ceramics, aggregates quarry minerals and any other particulate product which has a tendency to agglomerate and / or generate dust.
  • a gel designates an entity in which a liquid, in this case oil of renewable origin, is trapped with a thermoreversible, three-dimensional network, said three-dimensional network being formed of one or more compound (s) ) organic.
  • the self-assembled gel network is generally formed by a component at a relatively low concentration.
  • a first object of the present invention is the use of a gel formulation, for example thermoreversible gels or organogels, based on oils of renewable origin, in compositions for coating materials. granular, such as fertilizers, said use being specifically intended to prevent agglomeration and generation of dust. More specifically, the first object of this invention is the use of a gel formulation comprising an oil of renewable origin and a gel-forming agent for coating a granular material.
  • a “gel-forming agent”, in the context of the present invention, is any compound or mixture of compounds, well known to those skilled in the art and which can form a gel at temperatures below 50 ° C with oil of renewable origin.
  • the present invention relates to the use of a gel formulation comprising an oil of renewable origin and a gel-forming agent for coating a granular material, said gel formulation comprising at least:
  • an "oil of renewable origin” means an oil of renewable origin, as opposed to a fossil origin, and preferably from plant or animal sources.
  • the oil of renewable origin can come from a direct extraction, from an intermediate stage of such an extraction process, as well as from a secondary product, such as a distillate, or a by-product in the process of obtaining oil from a given source, and the like. It can also be a mixture of several such oils. Oil and oil blends are simply referred to as “oil” in this description.
  • the oil of renewable origin for use in the present invention is an oil from plant sources. More preferably, the oil of renewable origin is liquid at temperatures above 40 ° C. Even more preferably, the viscosity of the oil of renewable origin at 40 ° C. is between 2 mPa.s and 1500 mPa.s, limits included, as measured by means of a dynamic shear rheometer with a geometry at plates parallel to a shear rate of 80 s -1 . Even more preferably, the oil of renewable origin has an iodine index included. between 70 and 150 as measured by titration methods, as described in standard ASTM D5768-02.
  • the oil of renewable origin can be used as it is or in a modified form, for example, in its partially or fully hydrogenated form. Mixtures of oils of renewable origin can also be used in the present invention.
  • oils of renewable origin include almond oil, avocado oil, cottonseed oil, cashew oil, grape seed oil, hazelnut oil, rice bran oil, linseed oil, peanut oil, rapeseed oil, sesame oil, sunflower oil, walnut oil coconut, palm oil, palm kernel oil, corn oil, canola oil, soybean oil, soybean oil, olive oil and an oil derived from paper making process, such as tall oil.
  • the oils mentioned can be in crude form, for example can come from mechanical or solvent extraction steps, from a separation or intermediate refining step, from a chemical modification step or from a final refining process. .
  • the gel-forming agent of the present invention may be a compound, a molecule or a polymer or any prepolymer, which is capable of forming a gel with an oil of renewable origin as defined above, at ambient pressure and at ambient temperature. Mixtures of two or more of two of these gel-forming agents can also be used in any proportion.
  • the gel formation is known in the art, for example in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, VCH, New York, (1994) vol. A24, page 224, as previously stated herein, and may, for example, result from the joint mixing of the oil of renewable origin and the gel-forming agent, which can be previously melted, if necessary, to that a homogeneous mixture is obtained, said homogeneous mixture forming a gel after cooling to ambient temperature and pressure (gel assembly).
  • a "gel”, in the context of the present invention is a system comprising at least two components, generally a solid colloidally dispersed in a liquid dispersing agent.
  • the dispersed particles form spatial networks in the dispersing agent which are stabilized by van der Waals forces, so that the dispersing agent acts as a solvating envelope.
  • the gel-forming agent is the solid which is colloidally dispersed and the oil of renewable origin is the dispersing agent.
  • the gel-forming agent is present in a weight ratio of 0.01 to 0.18, limits included, relative to the oil of renewable origin, more preferably in a weight ratio from 0.02 to 0.12, limits included, relative to the oil of renewable origin, and even more preferably in a weight ratio of 0.03 to 0.07, limits included, relative to the oil of renewable origin.
  • the gel-forming agent comprises colloidal sweetening agents, chosen from those known to those skilled in the art and, for example, which can be chosen from mineral sources, such as silica smoke or clays, such as bentonites.
  • the gel-forming agent comprises a compound or a prepolymer or a polymer comprising at least one hydroxyl function (-OH) and at least one carboxylic acid function (-COOH ) or a carboxylic acid ester function (-COOR).
  • the gel-forming agent comprises at least one -OH function and at least one -COOH function, and even more preferably, the gel-forming agent comprises an -OH function and one -COOH function.
  • the gel-forming agent comprises at least one compound of formula (1):
  • R 1 represents a C1-C10, preferably C1-C6, linear or branched, saturated or unsaturated, hydrocarbon chain optionally containing at least one aromatic ring, preferably R 1 is a saturated C1-C6 hydrocarbon chain,
  • R 2 represents a C4-C34 hydrocarbon chain, preferably C5-C30, more preferably C6-C20, linear or branched, saturated or unsaturated, optionally containing at least one aromatic ring, preferably R 2 is a hydrocarbon chain in saturated C6-C12,
  • n is an integer between 1 and 20, preferably between 1 and 10, limits included, more preferably between 1 and 6, even more preferably n represents 1, 2, 3, 4 or 5, advantageously n is 1, 2 or 3 ,
  • A is chosen from a hydrogen atom and a hydrocarbon radical, comprising n radicals (R 1 -CH (OH) -R 2 -COO) -, said hydrocarbon radical being a linear or branched, saturated or unsaturated hydrocarbon chain, preferably C1-C40, more preferably C1-C30, optionally containing at least one aromatic ring, optionally containing at least one ether or ester group, provided that A can represent hydrogen only when n is equal to 1.
  • the compound of formula (1) is the reaction product of n moles of acid of formula (R 1 -CH (OH) -R 2 -COO) -H, with an alcohol of formula A- (OH) n , where R 1 , R 2 and n are as defined above, according to reaction conditions well known to those skilled in the art.
  • alcohols of formula A- (OH) n include, without limitation, alkanols, polyols, sugars, and more specifically mono- or polyalcohols in C1 -C24, preferably in C1 - C12, more preferably C1 -C6, for example glycerol (or 1,2,3-propanetriol).
  • Non-limiting examples of such alcohols include ethylene glycol, glycerol, erythritol, xylitol, threitol, mannitol, sorbitol, galactitol, fucitol, iditol, inositol, volemitol, isomalt, maltitol, lactitol, maltotriitol, maltotetraitol, dextrin fructose, sucrose, galactose, lactose, maltose, maltodextrin, mannose, sucrose, sucrose, xylose, as well as naturally occurring sugars, for example, cane sugar, caramel, caster sugar, glucose syrup and molasses, and the like, as well as mixtures thereof.
  • the gel-forming agent comprises a compound of formula (1) chosen from hydrostearic acid, ricinoleic acid, partially hydrogenated castor oil and fully hydrogenated castor oil, and mixtures thereof.
  • compounds of formula (1) useful as gel-forming agents can be found in the article by Barbosa Rocha, JC, "Food Research International", 50, (2013), 318-323 , such as, for example, triacylglycerols, dyacylglycerols, monoacylglycerols, fatty acids, fatty alcohols, waxy esters, sterol esters, sorbitan monostearate, lecithin, phytosterols, natural waxes such as beeswax, candelilla wax, sugar cane wax and carnauba wax, and the like, as well as mixtures thereof.
  • the gel formulation of the present invention may further comprise one or more other components, such as, for example, one or more other additives, fillers and the like, and which are commonly used in the art, such components being optionally and advantageously chosen from:
  • Anti-caking agents and preferably anti-caking surfactants such as alkylamines, fatty acids, alkyl phosphoric esters, phosphoric esters of alkyl ether, linear alkyl alcohols, alkoxylated alkyl sulfates , alkyl ether sulfates, and combinations thereof, preferably alkylamine salts with phosphoric alkyl esters,
  • Rheology modifiers such as biodegradable or non-biodegradable polymers, waxes, preferably waxes from mineral, renewable sources, or synthetic waxes, such as Fischer-Tropsch waxes, resins, such as rosinic acids, or modified rosinic acids, tall oil pitch, pine tar pitch, pine rosins, tall oil rosins, amidoamides, alkylamidoamides,
  • hydrophobic agents such as linear alkyl alcohols or macrocrystalline waxes
  • mineral and / or organic micronutrients and trace elements which can be, but are preferably, finely dispersed and / or compatibilized, for example metal complexes, • biostimulants, such as mineral or organic substances and materials which are added to improve or maintain the biological functions of soils, animals and plants,
  • pesticides such as insecticides, herbicides, fungicides, nematocides and others
  • antioxidants for example terf-butylhydroquinone (also called TBHQ), preservatives, anti-UV agents,
  • the gel-forming agent is a solid at room temperature and more preferably, the gel-forming agent has a melting point between 40 ° C and 95 ° C, limits included.
  • the gel-forming agent which forms a gel with the oil of renewable origin, is used in doses of between 1% by weight and 15% by weight, more preferably between 1% by weight and 10% by weight, even more preferably between 2% by weight and 10% by weight, and even more preferably between 2% by weight and 6% by weight, advantageously between 3% by weight and 6% by weight, limits included , compared to oil of renewable origin.
  • the gel formulation for use in the present invention may comprise one or more oil (s) of renewable origin, and one or more gel-forming agent (s), as described above.
  • Preferred gel formulations of the present invention include at least one antioxidant.
  • the gel is a thermoreversible gel, which means that it can be melted by heating and reformed after cooling, as desired. This melting and reforming process is perfectly reversible since the formation and melting of the gel occurs via first order transitions.
  • the thermoreversible gel formed melts at temperatures above 40 ° C, even more preferably above 50 ° C.
  • the gel formed may itself be soluble in other dispersion liquids, such as as the same oils of renewable origin or other oils of renewable origin.
  • the gel in the present invention is a substance which has a value of complex preservation modulus G ′ higher than its complex viscous dissipation modulus G ′, as measured in a dynamic shear rheometer, between two parallel plates at a frequency of 1 Hz and a deformation amplitude of 0.1%, at a temperature below 40 ° C.
  • the gel formulation obtained can be used in several different fields of application, and has a particularly effective use as a coating for fertilizer granules, or other mineral products, in order to reduce and even avoid dust generated during transport.
  • the gel formulation of the present invention can also be very useful for its anti-caking properties, particularly when used as a coating for fertilizer granules, or other mineral products.
  • the present invention relates to the use of the gel formulation described above for coating a granular material
  • the granular material can be any granular material known in the art. , such as those chosen from, as nonlimiting examples, fertilizers, coal, mineral ores, mineral aggregates, sulfur, wood shavings, mud, granulated waste, medicaments, cereals, granulated animal feed, and the like, and more preferably, the granular material is a fertilizer.
  • fertilizer particles in the context of the invention, is a particle of inorganic and / or organic matter which supplies the soil and / or crops with mineral and / or organic nutrients or other substances which improve their growth .
  • the fertilizer particles can come from any process known to produce fertilizers such as granulation, grinding, mixing or formulation, compaction or grinding.
  • the fertilizer particles comprise nitrates, such as ammonium nitrates, nitrophosphates, ammonium phosphate-sulfate, ammonium sulfate, calcium-ammonium nitrates, nitrate of calcium, di-ammonium phosphate, potassium chloride, phosphate mono-ammonium, muriate of potash, sulphate of potash, sulphate of potash-magnesia, simple superphosphate, triple superphosphate, urea, sulfur, polyhalite and other complex or composite fertilizers which contain several elements , and, for example, those known by the acronym NPK.
  • nitrates such as ammonium nitrates, nitrophosphates, ammonium phosphate-sulfate, ammonium sulfate, calcium-ammonium nitrates, nitrate of calcium, di-ammonium phosphate, potassium chloride, phosphate mono-ammonium, muriate of potash,
  • composition of the present invention can be applied using any coating method known to those skilled in the art, or according to similar common methods used for coating particles, such as those used for granular fertilizers, such than, for example, according to known spray coating techniques.
  • This can be done using a batch or continuous process.
  • granulated fertilizer can be introduced into a rotary coating cylinder while the coating is applied through one or more pressure nozzles.
  • the coating can also be sprayed while the granulated fertilizer rotates on an inclined granulating drum or is inside a fluidized bed chamber.
  • the coating step with the gel formulation of the present invention can be carried out before, and / or simultaneously with, and / or after the coating (s) of another material, such (s) ) that, for example the coating of additional nutrients or biological functions which are useful for soils or animals or plants, the coating of anti-caking agents, such as, for example, clays (for example, a kaolin) , talc, and the like.
  • another material such as (s)
  • anti-caking agents such as, for example, clays (for example, a kaolin) , talc, and the like.
  • the amount of gel formulation coated on the granular material can vary in high proportions and, advantageously and preferably, in amounts of between 0.01% by weight. and 10% by weight, more preferably between 0.02% by weight and 2% by weight, limits included, relative to the total mass of the coated granular material.
  • the present invention further relates to the granular material coated with the gel formulation of the present invention.
  • a granular material for example and preferably a fertilizer granule
  • the gel formulation of the present invention is effective in achieving one or more of the following objectives:
  • the present invention relates to a fertilizer granule coated with a gel formulation of the present invention.
  • the amount of gel formulation coated on the fertilizer granule is between 0.01% by weight and 10% by weight, more preferably between 0.02% by weight and 2% by weight, advantageously between 0.1% by weight and 1% by weight, limits included, relative to the total mass of the coated fertilizer granule.
  • the gel formulation of the present invention makes it possible to obtain coated particles, and preferably fertilizers having one or more of the following advantages, among which it may be mentioned:
  • the gel-forming agent is used at very low concentrations (the oil of renewable origin is then the major and more economical component of the gel formulation),
  • the coating process is the same as the current processes known in the art for coating particles (same spraying / coating equipment, same spraying temperatures).
  • the gel formulation of the present invention can be used in various other fields of application and is particularly suitable for coating particles, which have a tendency to generate dust and / or agglomerate, such as cereals, flours, medicines, ceramics, mineral quarry aggregates, and the like. It is compatible with other commonly used fertilizer coating components such as surfactants, alcohols, waxes, etc.
  • Composition A according to the invention is prepared by mixing 48.5 g of soybean oil degummed with Cefetra. Degumming is a well-known refining process in which impurities in soybean oil, especially phosphatides or gums, are removed from the crude vegetable oil. The degummed oil is previously heated to 90 ° C with 1.5 g of 12-hydrostearic acid (from Mosselman) with stirring. Once the second component is completely melted and incorporated, the composition is cooled to room temperature. Once cooled, composition A is clear and forms a gel.
  • composition B is prepared by mixing 47.5 g of olive oil previously heated to 90 ° C and 2.5 g of hydrogenated castor oil (from Mosselman ) with stirring. Once the second component is completely melted and incorporated, the composition is cooled to room temperature. Once cooled, composition B also forms a gel.
  • composition C is prepared by mixing 47.5 g of soybean oil (degummed, as described above), and previously heated to 90 ° C, with 2.5 g of a microcrystalline mineral wax (freezing point> 65 ° C, from Lotos Company) with stirring.
  • composition C is cloudy and remains a viscous liquid.
  • the complex moduli of the compositions prepared are measured using a shear rheometer Anton Paar MCR301 dynamics using a parallel plate geometry of 50 mm at 40 ° C at 1 Hz and a strain amplitude of 0.1%. The results obtained for the moduli of elasticity (G ') and losses (G ”) are presented in table 1 below.
  • composition A and composition B are several orders of magnitude higher than those of comparative composition C, but also, in both cases (composition A and composition B), the conservation module G 'is at least an order of magnitude greater than the loss module G ”.
  • composition C a mineral wax (composition C), even at 5% by weight, which is the minimum dose generally used in fertilizer compositions, does not lead to a similar change in rheology.
  • modulus G is greater than G ', which indicates that the composition flows, that is to say that it is not in the form of a gel, and therefore, n' is not usable in the present invention.
  • the following tests are carried out in order to assess the amount of dust released by an NPK sample coated during transport.
  • the tests are carried out using a Microtrack optical dust measuring device.
  • a sample of 300 g of coated fertilizer is introduced into the device and the dust generated by the deposit (due to the impact after the fall) is recorded by optical processes for 60 seconds.
  • the amount of dust generated is proportional to the integral of the optical signal measured (arbitrary units) as a function of the measurement time.
  • the value of the integral makes it possible to make a comparison between coatings, the best coating being that having the lowest value.
  • 500 g of NPK 20-16-3 granules are heated at 40 ° C for 4 hours before being mixed in an open-ended laboratory coating cylinder and sprayed with 1 g of coating formulation sample, at 90 ° C.
  • the coated granules are kept in a closed container at 40 ° C for 7 days before being tested for dust formation.
  • Composition A of Example 1 (according to the invention) is used as a coating on the NPK granules and subjected to a dust test.
  • soybean oil (degummed, as described above), a mineral oil (sold under the name OS100 by Osilub) and a composition D, prepared in a similar manner to that described in Example 1, containing 15% mineral wax (freeze point> 65 ° C, from Lotos Company) and soybean oil (degummed, as described above), are also tested for dust formation as comparative example.
  • Table 2 shows the integral values of the dust test for each coating (integral of the optical signal values).
  • composition A has the best values of protection against dust (lower rate of dust generated after simulated storage). The value is significantly better than the same soybean oil by itself, a mineral oil and even a formulation that contains a much higher amount of mineral wax (composition D).

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'une formulation de gel comprenant une huile d'origine renouvelable et un agent de formation de gel pour enrober un matériau granulaire, ladite formulation de gel comprenant au moins: - une huile d'origine renouvelable, et - un agent de formation de gel qui forme un gel à des températures inférieures à 50°C avec l'huile d'origine renouvelable. La présente invention concerne en outre le matériau granulaire enrobé avec ladite formulation de gel.

Description

UTILISATION D’UNE COMPOSITION D’ORIGINE RENOUVELABLE POUR
L’ENROBAGE DE PARTICULES
[0001] La présente invention concerne le domaine des compositions d’enrobage appliquées sur des matériaux granulaires, tels que des engrais granulaires, afin d’améliorer leur qualité et obtenir une conservation plus aisée, plus longue et plus sûre.
[0002] Selon l’invention, un matériau granulaire est une particule solide discrète qui peut être produite par de nombreux processus chimiques ou mécaniques différents dans lesquels un ou plusieurs composants sont consolidés.
[0003] Les engrais sont des matériaux qui fournissent un ou plusieurs des nutriments qui sont nécessaires pour le développement et la croissance corrects de plantes. Ceux-ci peuvent être, par exemple, des engrais chimiques ou minéraux, du fumier ou des résidus végétaux. Les engrais sont généralement sous la forme de matériaux granulaires, étant donné que cela facilite leur stockage, leur transport et leur utilisation dans les champs. Il existe de nombreux procédés connus pour préparer des engrais sous la forme d’un matériau granulaire, tels que la granulation, la cristallisation, le concassage, le broyage, le grelonage et le compactage, entre autres.
[0004] Cependant, les engrais sous forme granulaire ont souvent tendance à s’agglomérer et peuvent former des agrégats ou des agglomérats qui empêchent l’écoulement des granules individuels. Cela rend leur transport et leur utilisation beaucoup plus difficiles, voire impossibles. De plus, les engrais sous forme granulaire peuvent également produire des quantités modérées à élevées de poussière lorsqu’ils sont transportés, déchargés ou transférés. Des atmosphères avec des quantités de poussière fine peuvent être dangereuses et génèrent très souvent des problèmes graves de sécurité et de santé.
[0005] L’agglomération et la génération de poussière par des engrais sous forme granulaire peuvent généralement être réduites et même évitées selon des procédés déjà connus, par exemple lorsque les granules sont enrobés. De tels enrobages sont généralement pulvérisés sur les granules d’engrais à la fin de leur processus de production. Les engrais enrobés sont ensuite conservés pendant un certain temps ou transportés à un autre site où ils sont stockés ou appliqués. Ces enrobages sont généralement basés sur des composants à base de pétrole, par exemple des huiles minérales et des cires qui peuvent contenir d’autres composants, tels que des tensioactifs, pour améliorer leurs performances.
[0006] Bien que les performances de tels enrobages soient bien connues dans l’industrie, étant donné qu’ils sont actuellement utilisés pour résoudre le problème de génération de poussière et d’agglomération, l’effet réel de ces composants à base de pétrole sur les sols où les engrais sont appliqués doit être pris en compte. En effet, les huiles minérales et les cires provenant de sources pétrochimiques peuvent avoir une certaine toxicité si elles ne sont pas correctement purifiées ou traitées. De plus, elles sont généralement considérées comme étant non biodégradables, ce qui signifie qu’elles peuvent s’accumuler au cours des années dans les sols, ce qui conduit à des effets négatifs sur la croissance des cultures.
[0007] L’idée du remplacement des huiles minérales et des cires dans les enrobages d’engrais a déjà été envisagée dans le passé afin de réduire la poussière générée par les engrais et diminuer l’effet d’agglomération pendant la conservation.
[0008] Par exemple, le document US6355083 revendique un procédé de réduction de la poussière provenant d’engrais au moyen d’une composition qui comprend une huile végétale oxydée. L’invention s’avère être plus efficace qu’une huile végétale par elle-même, mais nécessite la modification chimique de l’huile végétale par oxydation avec de l’air à haute température.
[0009] Le document EP1390322 décrit une composition agricole qui comprend une cire et une huile qui peuvent être d’origine animale, de poisson ou végétale, une résine et un polymère. Il est revendiqué qu’elle protège un engrais à base de nitrate contre l’agglomération et la formation de poussière. Les enrobages décrits dans ce document montrent que des quantités élevées de cire minérale sont nécessaires, ainsi qu’une résine et facultativement un polymère synthétique pour obtenir la protection de l’engrais souhaitée.
[0010] La demande US20060040049 revendique une composition d’enrobage comprenant un sel métallique d’un acide gras aliphatique combiné avec des esters méthyliques et éthyliques d’acides gras ou une huile végétale et qui peut être utile dans la réduction de l’agglomération et de la formation de poussière dans des engrais. Il est mentionné que les esters d’alkyle sont utilisés en tant que diluant. Dans un exemple, cependant, de l’oxyde de calcium est utilisé pour produire un sel in situ à partir d’esters méthyliques d’acides gras de tallôl afin d’augmenter la viscosité de la composition.
[0011] Le document US8163059 revendique l’utilisation d’un sous-produit d’un processus de fabrication de biodiesel pour réduire la quantité de poussière générée pendant la conservation d’engrais. Le sous-produit comprend en outre des esters d’alkyle d’acides gras et leurs sels avec des composants inorganiques tels que le sodium ou le calcium.
[0012] Dans le document US8480782, un enrobage d’engrais essentiellement composé d’acide oléique et d’une huile végétale partiellement ou complètement hydrogénée est revendiqué. Dans les exemples, les enrobages doivent être à une température supérieure à la température usuelle (> 1 12°C) pour pouvoir pulvériser la composition en raison de son point de fusion relativement élevé (71 °C).
[0013] Dans un grand nombre de ces exemples, les huiles d’origine végétale ou animale ne sont presque jamais utilisées telles quelles mais, dans la plupart des cas, sont chimiquement modifiées afin d’être utiles en tant qu’enrobage d’engrais. Dans certains autres cas, il n’y a pas de modification chimique mais de grandes quantités d’un autre composant, tel que des cires, des sels spécifiques, des résines ou des polymères, sont nécessaires pour obtenir l’effet souhaité.
[0014] Le problème technique réel devant être résolu est que les huiles d’origine renouvelable ne confèrent pas toutes aux engrais une formation d’enrobage satisfaisante à bonne, ou même à très bonne. La plupart des huiles végétales ont une viscosité relativement faible pour présenter de bonnes performances par elles- mêmes et risquent d’être absorbées dans le granule d’engrais poreux. Comme décrit dans l’art antérieur, elles doivent généralement avoir subi une réaction chimique (réticulation, polymérisation), être mélangées avec des produits de viscosité élevée ou formulées avec de grandes quantités de cire ou similaire afin de solidifier la formulation à température ambiante.
[0015] Par conséquent, il est d’un intérêt pratique de trouver des méthodes alternatives pour éviter les inconvénients des techniques connues mentionnées ci- dessus, tout en produisant des enrobages d’huile d’origine renouvelable pour des matériaux granulaires afin de réduire efficacement leur tendance à l’agglomération et à la formation de poussière.
[0016] Un autre objectif de la présente invention propose d’utiliser des composants qui permettent, à des doses relativement faibles, une préparation aisée de formulations avec différentes huiles d’origine renouvelable qui peuvent être utilisées en tant qu’enrobages de matériaux granulaires.
[0017] Selon encore un autre objectif, les formulations de la présente invention sont utilisées et sont efficaces dans les mêmes conditions de conservation et d’application que les enrobages d’engrais actuellement connus.
[0018] La présente invention n’est pas limitée à l’enrobage d’engrais, mais est également adaptée pour un autre milieu devant être enrobé, tel que des minéraux, des céréales, des farines, des médicaments, des céramiques, des agrégats minéraux de carrières et tout autre produit particulaire qui présente une tendance à s’agglomérer et/ou générer de la poussière.
[0019] Il a désormais été découvert que ces objectifs sont atteints, en totalité ou au moins en partie, avec une formulation spécifique à base d’huiles d’origine renouvelable, ladite formulation étant sous la forme d’un gel. Un gel (également appelé « organogel ») désigne une entité dans laquelle un liquide, dans ce cas l’huile d’origine renouvelable, est piégé avec un réseau thermoréversible, tridimensionnel, ledit réseau tridimensionnel étant formé d’un ou plusieurs composé(s) organique(s). Le réseau de gel auto-assemblé est généralement formé par un composant à une concentration relativement faible. De telles formulations de gel sont décrites, par exemple, dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5e édition, VCH, New York, (1994) vol. A24, page 224.
[0020] Tous les objectifs mentionnés ci-dessus, ainsi que d’autres, apparaîtront dans la description faite ci-dessous de la présente invention.
[0021] Par conséquent, un premier objet de la présente invention est l’utilisation d’une formulation de gels, par exemple des gels thermoréversibles ou des organogels, à base d’huiles d’origine renouvelable, dans des compositions pour enrober des matériaux granulaires, tels que des engrais, ladite utilisation étant spécifiquement destinée à prévenir l’agglomération et la génération de poussière. [0022] Plus spécifiquement, le premier objet de cette invention est l’utilisation d’une formulation de gel comprenant une huile d’origine renouvelable et un agent de formation de gel pour enrober un matériau granulaire.
[0023] Un « agent de formation de gel », dans le contexte de la présente invention, est un composé ou un mélange de composés quelconque, bien connu de l’homme du métier et qui peut former un gel à des températures inférieures à 50°C avec l’huile d’origine renouvelable.
[0024] Plus spécifiquement, la présente invention concerne l’utilisation d’une formulation de gel comprenant une huile d’origine renouvelable et un agent de formation de gel pour enrober un matériau granulaire, ladite formulation de gel comprenant au moins :
• une huile d’origine renouvelable, et
• un agent de formation de gel qui forme un gel à des températures inférieures à 50°C avec l’huile d’origine renouvelable.
[0025] Dans le contexte de l’invention, une « huile d’origine renouvelable » désigne une huile d’origine renouvelable, par opposition à une origine fossile, et de préférence de sources végétales ou animales. L’huile d’origine renouvelable peut provenir d’une extraction directe, d’une étape intermédiaire d’un tel processus d’extraction, ainsi que d’un produit secondaire, tel qu’un distillât, ou un sous-produit dans le processus d’obtention de l’huile à partir d’une source donnée, et similaire. Elle peut également être un mélange de plusieurs de telles huiles. L’huile et les mélanges d’huiles sont simplement désignés par « huile » dans la présente description.
[0026] De préférence, l’huile d’origine renouvelable pour utilisation dans la présente invention est une huile provenant de sources végétales. Plus préférablement, l’huile d’origine renouvelable est liquide à des températures supérieures à 40°C. Encore plus préférablement, la viscosité de l’huile d’origine renouvelable à 40°C est comprise entre 2 mPa.s et 1500 mPa.s, limites incluses, telle que mesurée au moyen d’un rhéomètre à cisaillement dynamique avec une géométrie à plaques parallèles à un taux de cisaillement de 80 s-1. Encore plus préférablement, l’huile d’origine renouvelable présente un indice d’iode compris entre 70 et 150 tel que mesuré par des procédés de titrage, comme décrit dans la norme ASTM D5768-02.
[0027] L’huile d’origine renouvelable peut être utilisée telle quelle ou sous une forme modifiée, par exemple, sous sa forme partiellement ou totalement hydrogénée. Des mélanges d’huiles d’origine renouvelable peuvent également être utilisés dans la présente invention.
[0028] Des exemples préférés d’huiles d’origine renouvelable comprennent l’huile d’amande, l’huile d’avocat, l’huile de coton, l’huile de noix de cajou, l’huile de pépins de raisin, l’huile de noisette, l’huile de son de riz, l’huile de lin, l’huile d’arachide, l’huile de colza, l’huile de sésame, l’huile de tournesol, l’huile de noix de coco, l’huile de palmier, l’huile de palmiste, l’huile de maïs, l’huile de canola, l’huile de soja, l’huile de soya, l’huile d’olive et une huile dérivée de processus de fabrication de papier, telle que le tallôl. Les huiles mentionnées peuvent être sous forme brute, par exemple peuvent provenir d’étapes d’extraction mécanique ou par solvant, d’une étape de séparation ou de raffinage intermédiaire, d’une étape de modification chimique ou d’un processus de raffinage final.
[0029] L’agent de formation de gel de la présente invention peut être un composé, une molécule ou un polymère ou un prépolymère quelconque, qui est capable de former un gel avec une huile d’origine renouvelable telle que définie ci-dessus, à pression ambiante et à température ambiante. Des mélanges de deux ou plus de deux de ces agents de formation de gel peuvent également être utilisés dans toutes les proportions.
[0030] La formation du gel est connue dans l’art, par exemple dans Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5e édition, VCH, New York, (1994) vol. A24, page 224, comme précédemment indiqué présentement, et peut, par exemple, résulter du mélange conjointement de l’huile d’origine renouvelable et de l’agent de formation de gel, qui peuvent être précédemment fondus, si nécessaire, jusqu’à ce qu’un mélange homogène soit obtenu, ledit mélange homogène formant un gel après refroidissement à température et pression ambiantes (assemblage de gel).
[0031] La formation et les caractéristiques des gels hydrophobes sont généralement décrites dans J.M. Guenet, « Organogels », Springer Brief Materials, (2016). Par conséquent, un « gel », dans le contexte de la présente invention, est un système comprenant au moins deux composants, généralement un solide dispersé de façon colloïdale dans un agent de dispersion liquide. Les particules dispersées forment des réseaux spatiaux dans l’agent de dispersion qui sont stabilisés au moyen de forces de van der Waals, de sorte que l’agent de dispersion agisse comme une enveloppe de solvatation. Dans la présente invention, l’agent de formation de gel est le solide qui est dispersé de façon colloïdale et l’huile d’origine renouvelable est l’agent de dispersion.
[0032] De préférence, l’agent de formation de gel est présent dans un rapport en poids de 0,01 à 0,18, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable, plus préférablement dans un rapport en poids de 0,02 à 0,12, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable, et encore plus préférablement dans un rapport en poids de 0,03 à 0,07, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable.
[0033] Dans un mode de réalisation de la présente invention, l’agent de formation de gel comprend des agents édulcorants colloïdaux, choisis parmi ceux connus de l’homme du métier et, par exemple, qui peuvent être choisis parmi des sources minérales, telles que la fumée de silice ou des argiles, telles que les bentonites.
[0034] Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l’agent de formation de gel comprend un composé ou un prépolymère ou un polymère comportant au moins une fonction hydroxyle (-OH) et au moins une fonction acide carboxylique (-COOH) ou une fonction ester d’acide carboxylique (-COOR). Selon un autre mode de réalisation préféré, l’agent de formation de gel comporte au moins une fonction -OH et au moins une fonction -COOH fonction, et encore plus préférablement, l’agent de formation de gel comporte une fonction -OH et une fonction -COOH.
[0035] Ainsi, et selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, l’agent de formation de gel comprend au moins un composé de formule (1 ) :
(R1-CH(OH)-R2-COO)n-A (1 )
dans laquelle
• R1 représente une chaîne hydrocarbonée en C1-C10, de préférence en C1-C6, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, de préférence R1 est une chaîne hydrocarbonée en C1-C6 saturée,
• R2 représente une chaîne hydrocarbonée en C4-C34, de préférence en C5-C30, plus préférablement en C6-C20, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, de préférence R2 est une chaîne hydrocarbonée en C6-C12 saturée,
• n est un entier entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, limites incluses, plus préférablement entre 1 et 6, encore plus préférablement n représente 1 , 2, 3, 4 ou 5, avantageusement n est 1 , 2 ou 3,
• A est choisi parmi un atome d’hydrogène, et un radical hydrocarboné, comportant n radicaux (R1-CH(OH)-R2-COO)-, ledit radical hydrocarboné étant une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, de préférence en C1-C40, plus préférablement en C1-C30, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, contenant facultativement au moins un groupe éther ou ester, à condition que A puisse représenter hydrogène uniquement lorsque n est égal à 1 .
[0036] Selon un mode de réalisation préféré, le composé de formule (1 ) est le produit de réaction de n moles d’acide de formule (R1-CH(OH)-R2-COO)-H, avec un alcool de formule A-(OH)n, où R1, R2 et n sont tels que définis ci-dessus, selon des conditions de réaction bien connues de l’homme du métier.
[0037] Des exemples d’alcools de formule A-(OH)n comprennent, de façon non limitative, des alcanols, des polyols, des sucres, et plus spécifiquement des mono- ou polyalcools en C1 -C24, de préférence en C1 -C12, plus préférablement en C1 -C6, par exemple le glycérol (ou le 1 ,2,3-propanetriol). Des exemples non limitatifs de tels alcools comprennent les éthylène glycol, glycérol, érythritol, xylitol, thréitol, mannitol, sorbitol, galactitol, fucitol, iditol, inositol, volémitol, isomalt, maltitol, lactitol, maltotriitol, maltotétraitol, dextrine, dextrose, disaccharides, fructose, saccharose, galactose, lactose, maltose, maltodextrine, mannose, saccharose, saccharose, xylose, ainsi que des sucres d’origine naturelle, par exemple, le sucre de canne, le caramel, le sucre semoule, le sirop de glucose et la mélasse, et similaire, ainsi que des mélanges de ceux-ci.
[0038] Selon un mode de réalisation particulièrement préférée, l’agent de formation de gel comprend un composé de formule (1 ) choisi parmi l’acide hydrostéarique, l’acide ricinoléique, l’huile de ricin partiellement hydrogénée et l’huile de ricin complètement hydrogénée, et des mélanges de ceux-ci. D’autres exemples de tels composés de formule (1 ) utiles en tant qu’agents de formation de gel peuvent être trouvés dans l’article de Barbosa Rocha, J. C., « Food Research International », 50, (2013), 318-323, tels que, par exemple, des triacylglycérols, des dyacylglycérols, des monoacylglycérols, des acides gras, des alcools gras, des esters cireux, des esters de stérol, le monostéarate de sorbitane, la lécithine, des phytostérols, des cires naturelles telles que la cire d’abeille, la cire de candelilla, la cire de canne à sucre et la cire de carnauba, et similaire, ainsi que des mélanges de ceux-ci.
[0039] La formulation de gel de la présente invention peut comprendre en outre un ou plusieurs autres composants, tels que, par exemple, un ou plusieurs autres additifs, charges et autres, et qui sont couramment utilisés dans l’art, de tels composants étant éventuellement et avantageusement choisis parmi :
• les agents antiagglomérants, et de préférence des tensioactifs antiagglomérants tel que des alkylamines, des acides gras, des esters phosphoriques d’alkyle, des esters phosphoriques d’éther d’alkyle, des alcools d’alkyle linéaire, des sulfates d’alkyle alcoxylés, des sulfates d’éther d’alkyle, et des combinaisons de ceux-ci, de préférence des sels d’alkylamines avec des esters phosphoriques d’alkyle,
• les modificateurs de rhéologie tels que des polymères biodégradables ou non biodégradables, des cires, de préférence des cires de sources minérales, renouvelables, ou des cires synthétiques, telles que des cires de Fischer-Tropsch, des résines, telles que des acides rosiniques, ou des acides rosiniques modifiés, le brai de tallôl, le brai de goudron de pin, des colophanes de pin, des colophanes de tallôl, des amidoamides, des alkylamidoamides,
• les agents hydrophobants, tels que alcools d’alkyle linéaire ou cires macrocristallines,
• les agents de dispersion tels que huiles d’origine minérale,
• les colorants, traceurs UV, pigments,
• les micronutriments minéraux et/ou organiques et les oligo-éléments, qui peuvent être, mais sont de préférence, finement dispersés et/ou compatibilisés, par exemple les complexes métalliques, • les biostimulants, tels que les substances et matériaux minéraux ou organiques qui sont ajoutés pour améliorer ou maintenir les fonctions biologiques des sols, des animaux et des plantes,
• les pesticides, tels que insecticides, herbicides, fongicides, nématocides et autres,
• les bactéries, levures, champignons, virus,
• les antioxydants, par exemple la terf-butylhydroquinone (également appelée TBHQ), les conservateurs, agents anti-UV,
• les agents de masquage d’odeur, anti-odeurs, arômes, parfums,
• ainsi que les mélanges de deux ou plus des composants énumérés ci-dessus.
[0040] De préférence, l’agent de formation de gel est un solide à température ambiante et plus préférablement, l’agent de formation de gel a un point de fusion compris entre 40°C et 95°C, limites incluses.
[0041] De préférence, l’agent de formation de gel, qui forme un gel avec l’huile d’origine renouvelable, est utilisé à des doses comprises entre 1 % en poids et 15 % en poids, plus préférablement entre 1 % en poids et 10 % en poids, encore plus préférablement entre 2 % en poids et 10 % en poids, et encore plus préférablement entre 2 % en poids et 6 % en poids, avantageusement entre 3 % en poids et 6 % en poids, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable.
[0042] La formulation de gel pour utilisation dans la présente invention peut comprendre une ou plusieurs huile(s) d’origine renouvelable, et un ou plusieurs agent(s) de formation de gel, tels que décrits précédemment.
[0043] Des formulations de gel préférées de la présente invention comprennent au moins un antioxydant.
[0044] De préférence, le gel est un gel thermoréversible, ce qui signifie qu’il peut être fondu par chauffage et reformé après refroidissement, comme souhaité. Ce processus de fusion et de reformation est parfaitement réversible étant donné que la formation et la fusion du gel se produisent par l’intermédiaire de transitions de premier ordre. De préférence, le gel thermoréversible formé fond à des températures supérieures à 40°C, encore plus préférablement supérieures à 50°C. Le gel formé peut lui-même être soluble dans d’autres liquides de dispersion, tels que les mêmes huiles d’origine renouvelable ou d’autres huiles d’origine renouvelable.
[0045] De préférence, le gel dans la présente invention est une substance qui a une valeur de module de conservation complexe G’ plus élevée que son module de dissipation visqueuse complexe G”, tels que mesuré dans un rhéomètre à cisaillement dynamique, entre deux plaques parallèles à une fréquence de 1 Hz et une amplitude de déformation de 0,1 %, à une température inférieure à 40°C.
[0046] La formulation de gel obtenue peut être utilisée dans plusieurs domaines d’application différents, et présente une utilisation particulièrement efficace en tant qu’enrobage pour des granules d’engrais, ou d’autres produits minéraux, afin de réduire et même éviter la poussière générée pendant le transport. La formulation de gel de la présente invention peut également être très utile pour ses propriétés anti-agglomérantes, en particulier lorsqu’elle est utilisée en tant qu’enrobage pour des granules d’engrais, ou d’autres produits minéraux.
[0047] Par conséquent, et comme indiqué ci-dessus, la présente invention concerne l’utilisation de la formulation de gel décrite ci-dessus pour enrober un matériau granulaire, où le matériau granulaire peut être un matériau granulaire quelconque connu dans l’art, tel que ceux choisis parmi, en tant qu’exemples non limitatifs, des engrais, du charbon, des minerais de minéraux, des agrégats de minéraux, du soufre, des copeaux de bois, de la boue, des déchets granulés, des médicaments, des céréales, des aliments granulés pour animaux, et similaire, et plus préférablement, le matériau granulaire est un engrais.
[0048] « Engrais », dans le contexte de l’invention, est une particule de matière inorganique et/ou organique qui fournit au sol et/ou aux cultures des nutriments minéraux et/ou organiques ou d’autres substances qui améliorent leur croissance. Les particules d’engrais peuvent provenir d’un processus quelconque connu pour produire des engrais tel que la granulation, le broyage, le mélange ou la formulation, le compactage ou le grelonage.
[0049] De préférence, les particules d’engrais comprennent des nitrates, tels que des nitrates d’ammonium, des nitrophosphates, le phosphate-sulfate d’ammonium, le sulfate d’ammonium, des nitrates de calcium-ammonium, le nitrate de calcium, le phosphate de di-ammonium, le chlorure de potassium, le phosphate de mono-ammonium, le muriate de potasse, le sulfate de potasse, le sulfate de potasse-magnésie, le superphosphate simple, le superphosphate triple, l’urée, le soufre, la polyhalite et d’autres engrais complexes ou composites qui contiennent plusieurs éléments, et, par exemple, ceux connus sous l’acronyme NPK.
[0050] La composition de la présente invention peut être appliquée en utilisant un procédé d’enrobage quelconque connu de l’homme du métier, ou selon des procédés courants similaires utilisés pour enrober des particules, tels que ceux utilisés pour des engrais granulés, tels que, par exemple, selon des techniques d’enrobage par pulvérisation connues. Cela peut être effectué en utilisant un procédé discontinu ou continu. Par exemple, l’engrais granulé peut être introduit dans un cylindre d’enrobage rotatif tandis que l’enrobage est appliqué par l’intermédiaire d’une ou plusieurs buses sous pression. L’enrobage peut également être pulvérisé tandis que l’engrais granulé tourne sur un tambour de granulation incliné ou est à l’intérieur d’une chambre à lit fluidisé.
[0051] L’étape d’enrobage avec la formulation de gel de la présente invention peut être effectuée avant, et/ou simultanément avec, et/ou après le(s) enrobage(s) d’un autre matériau, tel(s) que, par exemple l’enrobage de nutriments ou fonctions biologiques supplémentaires qui sont utiles pour les sols ou les animaux ou les plantes, l’enrobage d’agents antiagglomérants, tels que, par exemple, des argiles (par exemple, un kaolin), le talc, et similaire.
[0052] Une fois appliquée sur la surface d’un matériau granulaire, la quantité de formulation de gel enduite sur le matériau granulaire peut varier dans des proportions élevées et, avantageusement et de préférence, dans des quantités comprises entre 0,01 % en poids et 10 % en poids, plus préférablement entre 0,02 % en poids et 2 % en poids, limites incluses, par rapport à la masse totale du matériau granulaire enduit.
[0053] La présente invention concerne en outre le matériau granulaire enrobé avec la formulation de gel de la présente invention. Une fois appliquée sur la surface d’un matériau granulaire (par exemple et de préférence, un granule d’engrais), il est démontré que la formulation de gel de la présente invention est efficace pour atteindre un ou plusieurs des objectifs suivants :
• réduire ou éviter la libération de poussière à partir des particules enrobées, • réduire ou éviter l’agglomération des particules enrobées,
• réduire ou éviter l’absorption d’humidité dans les particules enrobées,
• lier d’autres particules minérales ou organiques à la particule enrobée.
[0054] Selon un mode de réalisation préféré, la présente invention concerne un granule d’engrais enrobé avec une formulation de gel de la présente invention. Dans un mode de réalisation préféré, la quantité de formulation de gel enduite sur le granule d’engrais est comprise entre 0,01 % en poids et 10 % en poids, plus préférablement entre 0,02 % en poids et 2 % en poids, avantageusement entre 0,1 % en poids et 1 % en poids, limites incluses, par rapport à la masse totale du granule d’engrais enrobé.
[0055] La formulation de gel de la présente invention permet l’obtention de particules enrobées, et de préférence d’engrais présentant un ou plusieurs des avantages ci-après, parmi lesquels il peut être mentionné :
• aucune réaction chimique ne se produit entre le gel et la particule enrobée,
• le changement de viscosité (gel) est réversible en fonction de la température,
• l’enrobage de gel n’est pas un polymère (un changement de la législation européenne est en cours pour réduire/supprimer l’utilisation de polymères dans les engrais),
• l’agent de formation de gel est utilisé à des concentrations très faibles (l’huile d’origine renouvelable est alors le composant majeur et plus économique de la formulation de gel),
• compatibilité avec plusieurs types d’huiles d’origine renouvelable, tels que des huiles raffinées, brutes ou des résidus de distillation,
• le procédé d’enrobage est le même que les procédés actuels connus dans l’art pour enrober des particules (même équipement de pulvérisation/enrobage, mêmes températures de pulvérisation).
[0056] La formulation de gel de la présente invention peut être utilisée dans différents autres domaines d’application et est particulièrement adaptée pour l’enrobage de particules, qui présentent une tendance à générer de la poussière et/ou à s’agglomérer, telles que des céréales, des farines, des médicaments, des céramiques, des agrégats minéraux de carrières, et similaire. [0057] Elle est compatible avec d’autres composants d’enrobages d’engrais couramment utilisés tels que des tensioactifs, des alcools, des cires, etc.
[0058] L’invention est illustrée plus avant ci-après par les exemples suivants, qui sont présentés en tant que modes de réalisation de l’invention uniquement, sans induire une limitation quelconque de la portée de protection telle que définie par les revendications annexées.
EXEMPLES
Exemple 1
[0059] La composition A selon l’invention est préparée par mélange de 48,5 g d’huile de soja dégommée de Cefetra. Le dégommage est un procédé de raffinage bien connu, dans lequel les impuretés de l’huile de soja, en particulier les phosphatides ou les gommes, sont éliminées de l’huile végétale brute. L’huile dégommée est précédemment chauffée à 90°C avec 1 ,5 g d’acide 12-hydrostéarique (de Mosselman) sous agitation. Une fois que le deuxième composant est complètement fondu et incorporé, la composition est refroidie à température ambiante. Une fois refroidie, la composition A est limpide et forme un gel.
[0060] Une autre composition, composition B, selon l’invention, est préparée par mélange de 47,5 g d’huile d’olive précédemment chauffée à 90°C et 2,5 g d’huile de ricin hydrogénée (de Mosselman) sous agitation. Une fois que le deuxième composant est complètement fondu et incorporé, la composition est refroidie à température ambiante. Une fois refroidie, la composition B forme également un gel.
[0061] Une troisième composition, composition C, en tant qu’exemple comparatif et ne faisant pas partie de cette invention, est préparée par mélange de 47,5 g d’huile de soja (dégommée, comme décrit ci-dessus), et précédemment chauffée à 90 °C, avec 2,5 g d’une cire minérale microcristalline (point de figeage > 65°C, de Lotos Company) sous agitation.
[0062] Une fois que le deuxième composant est complètement fondu et incorporé, la composition est refroidie à température ambiante. Une fois refroidie, la composition C est trouble et reste un liquide visqueux. Les modules complexes des compositions préparées sont mesurés au moyen d’un rhéomètre à cisaillement dynamique Anton Paar MCR301 en utilisant une géométrie à plaques parallèles de 50 mm à 40 °C à 1 Hz et une amplitude de déformation de 0,1 %. Les résultats obtenus pour les modules d’élasticité (G’) et de pertes (G”) sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous.
- Tableau 1 -
- Modules complexes de compositions à 40°C -
[0063] Comme on peut l’observer, non seulement les valeurs de la composition A et la composition B sont supérieures de plusieurs ordres de grandeur à celles de la composition comparative C, mais en outre, dans les deux cas (composition A et composition B), le module de conservation G’ est supérieur d’au moins un ordre de grandeur au module de pertes G”.
[0064] Au contraire, une cire minérale (composition C), même à 5 % en poids, qui est la dose minimale généralement utilisée dans des compositions d’engrais, ne conduit pas à un changement de rhéologie similaire. De plus, le module G” est supérieur à G’, ce qui indique que la composition s’écoule, c’est-à-dire qu’elle n’est pas sous la forme d’un gel, et donc, n’est pas utilisable dans la présente invention.
Exemple 2
[0065] Les essais suivants sont conduits afin d’évaluer la quantité de poussière libérée par un échantillon NPK enrobé pendant le transport. Les essais sont conduits au moyen d’un appareil de mesure de poussière optique Microtrack. Un échantillon de 300 g d’engrais enrobé est introduit dans l’appareil et la poussière générée par le dépôt (due à l’impact après la chute) est enregistrée par des procédés optiques pendant 60 secondes. La quantité de poussière générée est proportionnelle à l’intégrale du signal optique mesuré (unités arbitraires) en fonction du temps de mesure. [0066] La valeur de l’intégrale permet de faire une comparaison entre des enrobages, le meilleur enrobage étant celui ayant la valeur la plus faible. 500 g de granules de NPK 20-16-3 sont chauffés à 40 °C pendant 4 heures avant d’être mélangés dans un cylindre d’enrobage de laboratoire à extrémité ouverte et pulvérisés avec 1 g d’échantillon de formulation d’enrobage, à 90 °C. Les granules enrobés sont maintenus dans un récipient fermé à 40 °C pendant 7 jours avant d’être soumis à essai pour la formation de poussière.
[0067] La composition A, de l’exemple 1 , (selon l’invention) est utilisée en tant qu’enrobage sur les granules NPK et soumise à un essai de poussière. De manière similaire, de l’huile de soja (dégommée, comme décrit ci-dessus), une huile minérale (commercialisée sous le nom OS100 par Osilub) et une composition D, préparée de manière similaire à celle décrite dans l’exemple 1 , contenant 15 % de cire minérale (point de figeage > 65 °C, de Lotos Company) et de l’huile de soja (dégommée, comme décrit ci-dessus), sont également soumises à essai pour la formation de poussière à titre d’exemple comparatif. Le tableau 2 présente les valeurs intégrales de l’essai de poussière pour chaque enrobage (intégrale des valeurs de signal optique).
- Tableau 2 -
- Poussière générée par des engrais enrobés -
[0068] Bien que toutes les solutions évaluées produisent un certain degré de protection contre la poussière, la composition A selon la présente invention présente les meilleures valeurs de protection contre la poussière (plus faible taux de poussière générée après stockage simulé). La valeur est significativement meilleure que la même huile de soja par elle-même, une huile minérale et même une formulation qui contient une quantité beaucoup plus élevée de cire minérale (composition D).

Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d’une formulation de gel comprenant une huile d’origine renouvelable et un agent de formation de gel pour enrober un matériau granulaire, ladite formulation de gel comprenant au moins :
• une huile d’origine renouvelable, et
• un agent de formation de gel qui forme un gel à des températures inférieures à 50°C avec l’huile d’origine renouvelable.
2. Utilisation selon la revendication 1 , dans laquelle la viscosité de l’huile d’origine renouvelable à 40°C est comprise entre 2 mPa.s et 1500 mPa.s, limites incluses, telle que mesurée au moyen d’un rhéomètre à cisaillement dynamique avec une géométrie à plaques parallèles à un taux de cisaillement de 80 s-1.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle l’huile d’origine renouvelable est choisie parmi l’huile d’amande, l’huile d’avocat, l’huile de coton, l’huile de noix de cajou, l’huile de pépins de raisin, l’huile de noisette, l’huile de son de riz, l’huile de lin, l’huile d’arachide, l’huile de colza, l’huile de sésame, l’huile de tournesol, l’huile de noix de coco, l’huile de palmier, l’huile de palmiste, l’huile de maïs, l’huile de canola, l’huile de soja, l’huile de soya, l’huile d’olive et une huile dérivée de processus de fabrication de papier, telle que le tallôl.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l’agent de formation de gel est présent dans un rapport en poids de 0,01 à 0,18, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable, plus préférablement dans un rapport en poids de 0,02 à 0,12, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable, et encore plus préférablement dans un rapport en poids de 0,03 à 0,07, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent de formation de gel comprend un composé ou un prépolymère ou un polymère comportant au moins une fonction hydroxyle (-OH) et au moins une fonction acide carboxylique (-COOH) ou une fonction ester d’acide carboxylique (-COOR).
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent de formation de gel comprend au moins un composé de formule (1 ) :
(R1-CH(OH)-R2-COO)n-A (1 )
dans laquelle
• R1 représente une chaîne hydrocarbonée en C1-C10, de préférence en C1-C6, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, de préférence R1 est une chaîne hydrocarbonée en C1-C6 saturée,
• R2 représente une chaîne hydrocarbonée en C4-C34, de préférence en C5-C30, plus préférablement en C6-C20, linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, de préférence R2 est une chaîne hydrocarbonée en C6-C12 saturée,
• n est un entier entre 1 et 20, de préférence entre 1 et 10, limites incluses, plus préférablement entre 1 et 6, encore plus préférablement n représente 1 , 2, 3, 4 ou 5, avantageusement n est 1 , 2 ou 3,
• A est choisi parmi un atome d’hydrogène, et un radical hydrocarboné, comportant n radicaux (R1-CH(OH)-R2-COO)-, ledit radical hydrocarboné étant une chaîne hydrocarbonée linéaire ou ramifiée, saturée ou insaturée, de préférence en C1-C40, plus préférablement en C1-C30, contenant facultativement au moins un cycle aromatique, contenant facultativement au moins un groupe éther ou ester, à condition que A puisse représenter hydrogène uniquement lorsque n est égal à 1.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent de formation de gel comprend un composé de formule (1 ) choisi parmi l’acide hydrostéarique, l’acide ricinoléique, l’huile de ricin partiellement hydrogénée, et l’huile de ricin complètement hydrogénée, des triacylglycérols, des dyacylglycérols, des monoacylglycérols, des acides gras, des alcools gras, des esters cireux, des esters de stérol, le monostéarate de sorbitane, la lécithine, des phytostérols, des cires naturelles telles que la cire d’abeille, la cire de candelilla, la cire de canne à sucre et la cire de carnauba, et similaire, ainsi que des mélanges de ceux-ci.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’agent de formation de gel, qui forme un gel avec l’huile d’origine renouvelable, est utilisé à des doses comprises entre 1 % en poids et 15 % en poids, plus préférablement entre 1 % en poids et 10 % en poids, encore plus préférablement entre 2 % en poids et 10 % en poids, et encore plus préférablement entre 2 % en poids et 6 % en poids, avantageusement entre 3 % en poids et 6 % en poids, limites incluses, par rapport à l’huile d’origine renouvelable.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit matériau granulaire peut être un matériau granulaire quelconque connu dans l’art, tel que ceux choisis parmi, en tant qu’exemples non limitatifs, des engrais, du charbon, des minerais de minéraux, des agrégats de minéraux, du soufre, des copeaux de bois, de la boue, des déchets granulés, des médicaments, des céréales, des aliments granulés pour animaux, et similaire, et plus préférablement, le matériau granulaire est un engrais.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit matériau granulaire est un engrais choisi parmi des nitrates, tels que des nitrates d’ammonium, des nitrophosphates, le phosphate-sulfate d’ammonium, le sulfate d’ammonium, des nitrates de calcium-ammonium, le nitrate de calcium, le phosphate de di-ammonium, le chlorure de potassium, le phosphate de mono-ammonium, le muriate de potasse, le sulfate de potasse, le sulfate de potasse-magnésie, le superphosphate simple, le superphosphate triple, l’urée, le soufre, la polyhalite et d’autres engrais complexes ou composites qui contiennent plusieurs éléments, et ceux connus sous l’acronyme NPK.
11. Matériau granulaire enrobé avec la formulation de gel comprenant au moins :
• une huile d’origine renouvelable, et
· un agent de formation de gel qui forme un gel à des températures inférieures à
50°C avec l’huile d’origine renouvelable,
telle que définie dans l’une quelconque des revendications 1 à 8.
12. Matériau granulaire selon la revendication 11 , dans lequel la quantité de formulation de gel enrobée sur ledit matériau granulaire est comprise entre 0,01 % en poids et 10 % en poids, plus préférablement entre 0,02 % en poids et 2 % en poids, limites incluses, par rapport à la masse totale du matériau granulaire enrobé.
13. Matériau granulaire selon la revendication 11 ou la revendication 12, le matériau granulaire étant un granule d’engrais.
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