ES2259908A1 - Procedimiento de obtencion de fertilizantes tipo gel-denso por dispersion espacial de arcillas. - Google Patents

Procedimiento de obtencion de fertilizantes tipo gel-denso por dispersion espacial de arcillas.

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Procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla. La invención se refiere a un procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla, cuyos fertilizantes que serán de alta concentración, se aplicarán preferentemente a abonos foliares, abonos para fertirigación y cobres, siendo estas formulaciones compuestas por nitrógeno, fósforo y potasio como elementos principales, y microelementos como secundarios, usándose para el espesamiento de los geles una mezcla de arcillas con un peso del 2% en relación al peso total del producto, y como agentes gelificantes se usan tensioactivos silicónicos, no utilizándose como vehículo de transporte el agua, sino una dispersión espacial de arcilla en base a un sistema de cizalla que incluye el proceso de agitación.

Description

Procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla.
Objeto de la invención
La invención consiste en un procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla, que se encuadra dentro del sector químico, y para su aplicación en una industria de fertilizantes.
Se trata de producir abonos foliares o de cobre tipo gel mediante el uso de una dispersión espacial de arcilla mediante cizalla.
Estado de la técnica
Hasta la fecha, los abonos que se emplean comúnmente son:
- Fertilizantes sólidos, con los inconvenientes de aplicación que suponen, tales como polvo, necesidad de usar tanques de mezcla o agitación.
- Fertilizantes líquidos, que son muy diluidos, ya que tienen la solubilidad como límite de aplicación y se transporta agua. Además presentan riesgo de cristalización.
- También se han llegado a comercializar geles, pero precisan de agitación en el almacenamiento, transporte y aplicación. Además todas las suspensiones comercializadas hasta la fecha eran de concentración menor a la propuesta en la presente invención.
El producto obtenido con el procedimiento de la invención es mucho más estable, pudiendo estar almacenado largo tiempo sin decantar y no precisa agitación. Incluso una vez diluido mantiene el efecto de retén: la estructura radicular se mantiene y las partículas de sustancias activas no sedimentan.
La técnica actual referida al objeto de la invención queda recogida, entre otras, en las patentes siguientes:
A) patente US 442285
Dicha patente habla de los procesos a los que debe ser sometida la montmorillonita (silicato de aluminio hidratado con algo de MgO y CaO) para adquirir propiedades gelificantes. Indica que para espesar una solución acuosa, la arcilla es dispersada en agua por un dispersante químico y la pre-dispersión es agitada en el líquido acuoso por un agente floculante. Para espesar un líquido orgánico, la arcilla es secada y se dispersa dentro del líquido por un surfactan-
te.
A diferencia, el procedimiento de la presente invención está orientado a su aplicación en nutrientes inorgánicos.
B) patente US 4304587
En esta patente se describe como aparece una nueva composición mezclando una disolución acuosa de un fertilizante (NPK) y una arcilla atapulgita. La composición provee una estabilidad adicional a la emulsión cuando se combina con un concentrado "emulsificable" de un compuesto organofosforado con alquilos y fenilos, que no es el caso que nos ocupa.
El procedimiento de obtención propuesto es aplicable a una amplia variedad de compuestos químicos, no precisando unos específicos como en la patente mencionada anteriormente.
C) patente US 3649239
La composición de fertilizantes propuesta en esta patente se prepara a partir de una solución de un alginato soluble y fertilizantes químicos solubles y/o fertilizantes químicos insolubles en forma de emulsión. Tales composiciones se basan en la acción gelificante del ácido algímico (la algina es un coloide proteico que se extrae de las algas por digestión alcalina; atacando la algina con ácido clorhídrico sale el ácido algímico. El alginato sódico está en muchas algas). Una vez formado, el gel mantiene a los fertilizantes químicos suspendidos dentro de su masa y los va liberando lentamente al suelo.
La presente invención no precisa de gelificantes orgánicos.
D) patente GB 1387838
Aquí se habla de obtener una suspensión fluida de fertilizantes en forma de un gel tixotrópico a partir de fosfatos, alquil-sulfonatos aromáticos como surfactantes, y una arcilla colidal como agente espesante.
Esta patente es la que tiene más puntos en común con la invención propuesta, pero trata de fertilizantes para aplicación directa al suelo, mientras que los geles de la nueva invención son de aplicación foliar. Y lo que es más importante: estos geles ofrecen una optimización en la combinación de los agentes físicos y químicos, consiguiendo un producto más concentrado, barato y estable, que no precisa ni de sulfactantes específicos ni de agitación en su almacenamiento.
E) GB 1378247
En esta patente se describe cómo obtener un material compuesto a partir de componentes de explosivos o fertilizantes que contengan nitrato amónico. La mezcla se obtiene mezclando nitrato amónico cristalizado a temperatura ambiente desde una solución saturada del mismo, dentro de un gel inorgánico derivado de una arcilla. El gel puede ser preparado mezclando montmorillonita lavada o vermiculita con agua, pasando la solución formada a través de un filtro e hirviendo la solución para formar un gel. El gel se puede mezclar con una solución caliente concentrada de nitrato amónico.
El método de obtención de fertilizantes tipo-gel al que se refiere la nueva invención no precisa de ningún tipo de suministro de calor.
F) patente DE 3709685
En este caso se desarrolla el empleo de metilendiurea como agente para formar un gel capaz de suspender partículas que son insolubles en un medio líquido. La nueva invención no precisa de este compuesto y logra obtener un fertilizante en forma de gel por un proceso totalmente distinto. La invención se diferencia porque va destinada tanto a partículas solubles en medio líquido a base de agua, como insolubles (cobre, por ejemplo).
Descripción de la invención
Con el procedimiento de la invención se desarrolla un fertilizante de tipo líquido gel-denso de alta concentración y que más concretamente se aplica a:
a) Abonos foliares.- Su destino es la aplicación foliar, y ello para que la planta lo tome por la hoja.
b) Abonos para fertirrigación.- Su destino es para fertilización mediante el agua de riego y para que la planta lo tome por la raíz.
c) Cobres.- Su destino es la corrección de carencias de cobre o la protección de la superficie de las hojas y tallos de las plantas frente a hongos patógenos, siendo su formulación a base de oxicloruro de cobre, óxido cuproso e hidróxido cúprico.
Tanto los abonos foliares como los destinados a fertirrigación son formulaciones compuestas por nitrógeno, fósforo y potasio como elementos principales y microelementos, azufre, calcio y materia orgánica como secundarios, aunque el sistema de producción permite mucha variabilidad en los equilibrios, incluso que sólo haya uno o dos de los elementos. Esta versatilidad permite que la variedad de fórmulas sea muy alta, lo cual da la posibilidad de elegir los más adecuados para cada cultivo y momento vegetativo, altas en fósforo para el desarrollo floral y radicular, altas en potasio para el aumento de reservas y una mayor calidad de los frutos. La mayoría de las formulaciones contienen microelementos.
Para el espesamiento de los geles propuestos en la invención se usa una mezcla de arcillas que suponen el 2% del peso del producto final, y como agentes gelificantes se usan tensioactivos silicónicos.
La novedad principal del procedimiento para la obtención del nuevo gel-denso propuesto radica en su formulación, en la que como vehículo de transporte no se utiliza el agua, sino una dispersión espacial de arcilla, y ello en base a un procedimiento de cizalla que incluye el proceso de agitación de forma que ambos queden integrados estando producidos mediante una instalación especial que incluye varios discos que giran sobre un mismo eje y realizan la cizalla sobre una superficie fija, al tiempo que producen un movimiento en el fluido, por un lado de fuga y por otro de sumidero. El logro en el fluido de una alta concentración de materia activa se basa en formar una estructura reticular donde "encasillar" al cobre y a los fertilizantes, impidiendo la precipitación de los mismos, y lográndose un producto de aspecto muy viscoso y de alta concentración. De no usarse este sistema la concentración máxima alcanzable es la solubilidad, que es muchísimo más baja y obliga al transporte de agua.
El proceso de obtención de los geles-densos comienza con la dispersión de los acondicionantes del medio y sigue con la molienda de las materias activas hasta lograr el tamaño ideal para mantenerse las partículas no disueltas en el interior de la malla tridimensional de arcilla. Finalmente se pueden añadir aditivos que proporcionan acciones coadyuvantes a la formulación, como son antiespumantes, humectantes y adherentes para las formulaciones que son destinadas a la aplicación foliar.
El proceso de producción propiamente dicho se presenta en forma esquemática en la adjunta hoja de planos, en la que aparecen referenciadas las siguientes partes:
A.- Adición de componentes para formar la estructura tridimensional.
B.- Reactor con molino-cizalla.
C.- Adición de materias activas para su molienda.
D.- Nueva fase de agitación.
E.- Las materias activas molidas son ahora incorporadas a la estructura.
F.- Siguiente fase de agitación.
G.- Adición de acondicionantes.
H.- Última fase de agitación en la que ésta se hace de manera muy ligera.
I.- Producto final obtenido.
Ejemplo de realización de la invención
Como ya se ha indicado antes, el espesamiento se consigue con un 2% en peso de arcilla, cuya composición es: 50% de sepiolita, 25% de bentonita, y 25% de atapulgita.
Sin esta mezcla de arcillas, los componentes decantarían, dado que la concentración está por encima de la sobresaturación.
En virtud del proceso físico, la importancia de agentes tensioactivos como dispersantes silicónicos, se reduce, y puede incluso prescindirse de ellos.
Es fundamental en el nuevo procedimiento que los procesos de agitación y cizalladura deben de estar integrados en uno solo.
El procedimiento para obtener un producto concreto es como sigue:
\vskip1.000000\baselineskip
Adición de componentes para formar la estructura tridimensional de la arcilla:
- 53% en peso de una disolución saturada de fosfato monoamónico y fosfato diamónico, que, aún tratándose de sustancias activas, se añade porque es líquido.
- 2% en peso de una mezcla de sepiolita (50%), ventolita (25%) y atapulgita (25%).
Reactor con molino y cizallador.
\vskip1.000000\baselineskip
Adición y molienda del resto de materias activas:
- 19,4% en peso de urea
- 3% de un cóctel de micro-elementos
- 22,1% de cloruro potásico
Agitación para la incorporación de las materias activas a la estructura.
\vskip1.000000\baselineskip
Adición de acondicionantes:
- 0,5% en peso de antiespumante.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento propuesto utiliza una formulación no conocida hasta ahora hecha a base de materias primas junto con agentes dipersantes y de suspensión, que facilita de un lado la formación de caldos de aplicación, y de otro la efectividad como nutriente.
Como queda dicho, la novedad más importante en el procedimiento es la integración de las operaciones de mezcla y cizalla en un solo equipo. Este refuerzo en el aspecto físico permite una versatilidad en el uso de agentes gelificantes y surfactantes, importantísima para la viabilidad industrial; ya que no se trata del mero hecho de que sea posible obtener un producto tipo gel con determinada concentración de un nutriente, sino que hay una amplia gama de arcillas y coadyuvantes que se pueden utilizar para lograrlo, de manera que el coste del producto se ve reducido, al no estar supeditado al precio de unas materias primas caras e insustituibles, como ocurría hasta ahora. Quizá por este motivo aunque a escala de laboratorio se había conseguido sintetizar geles de abonos NPK (no hay noticias de que anteriormente se hayan desarrollado geles de cobre), nunca se habían introducido en el mercado por la inviabilidad económica de la aplicación industrial.
Por otra parte, aunque por el mismo motivo comentado anteriormente, la concentración de sustancias activas alcanzada en los geles-densos es mayor que en otros que se han conseguido sintetizar a escala de laboratorio, ya que se precisa de un menor porcentaje en peso de agentes gelificantes.
Otros beneficios destacables del producto obtenido son:
- Efecto gel-retén.- Se trata de una formulación que usa un vehículo novedoso de transporte de minerales, cuya acción se transmite aún tras la disolución.
Con la aplicación foliar produce un sistema de retención de iones con cargas electrostáticas que impide la pérdida del exceso que la planta toma en una primera instancia.
De esta manera permitimos más tarde poner a disposición de la planta ese exceso de nutrientes que de otra manera se perderían su mayor parte. De aquí viene el hecho de que la eficacia sea mayor a la de cualquier fertilizante foliar sólido o líquido.
- Efecto laminar.- Esta retención de cargas electrostáticas también produce un efecto laminar que supone una mayor efectividad en el reparto sobre la superficie de la hoja, debido a la disposición en láminas. De esta manera se garantiza una mayor superficie efectiva de absorción por parte de la planta.
- pH neutro.- A diferencia de la mayoría de los foliares líquidos que son muy ácidos o muy alcalinos, el producto obtenido con el nuevo procedimiento se puede usar a dosis mayores al no ser agresivo con la retícula de la hoja ni con las células que conforman los estomas.
- Garantía en la dosificación.- Mayor comodidad para el agricultor, al dosificar por volumen en lugar de por peso.
- Garantía en la disolución.- La aplicación es más rápida y fácil que con los métodos tradicionales, ya que no hay que hacer una mezcla previa en recipientes de agua para realizar la disolución y después añadir a las cubas de tratamientos.
Los líquidos garantizan una mayor homogeneidad y dispersión en la disolución que los sólidos. Para una correcta disolución del sólido es importante la calidad del agua de tratamiento; no así para diluir los geles-densos. Por su conformación como gel existe garantía de elementos solubles.
- Coadyuvante.- Favorece la efectividad de los productos fitosanitarios que van en el mismo medio.

Claims (3)

1. Procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla, caracterizado porque para la formulación del gel-denso se utiliza una dispersión espacial de arcilla por un procedimiento de cizalla unido a un proceso de agitación, estando ambos integrados en uno y producidos mediante una instalación que incluye varios discos que giran sobre un mismo eje y realizan la cizalla sobre una superficie fija, al tiempo que producen en el fluido un movimiento, por una lado de fuga y por otro de sumidero.
2. Procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla, según reivindicación primera, caracterizado porque la obtención del gel-denso comienza con la dispersión de los acondicionantes del medio y sigue con la molienda de las materias activas hasta lograr el tamaño ideal para mantener las partículas no disueltas en suspensión en el interior de la malla tridimensional de arcilla, añadiéndose por último aditivos tipo antiespumantes y humectantes.
3. Procedimiento de obtención de fertilizantes tipo gel-denso por dispersión espacial de arcilla, según reivindicación primera, caracterizado porque la mezcla de arcilla que supone el 2% del peso final del producto, su proporción es de 50% de sepiolita, 25% de bentonita, y 25% de atapulgita.
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