ES2822576T3 - Composición mejorada a base de sulfato de amonio y urea y método para su fabricación - Google Patents
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Abstract
Una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde la composición a base de sulfato de amonio y urea se caracteriza adicionalmente por que se aplica una o más de las siguientes medidas: a) comprende del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio, seleccionados entre: el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos; o el grupo de bases orgánicas, tales como amoníaco; aminas, tales como trietilamina, etanolamina y trietanolamina; amidas, tales como amida de sodio y diamida de magnesio; adeninas; amidinas; guanidinas; anilinas; carbamatos; tiazoles; triazoles; piridinas; imidazoles; bencimidazoles; histidinas; fosfacenos, y cualquier mezcla de los mismos; b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas; c) se aplica un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea.
Description
DESCRIPCIÓN
Composición mejorada a base de sulfato de amonio y urea y método para su fabricación
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende adicionalmente un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), que mejoró las propiedades para reducir la pérdida de amoníaco por la actividad ureasa en el suelo. La invención se refiere adicionalmente a un método para la fabricación de una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende urea, sulfato de amonio y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT). El producto es adecuado en particular como fertilizante.
Antecedentes de la invención
La urea es el fertilizante que contiene nitrógeno más habitual. La urea tiene el mayor contenido de nitrógeno de todos los fertilizantes que contienen nitrógeno de uso habitual (46 %). Su consumo en todo el mundo ha aumentado considerablemente, de aproximadamente 20 millones de toneladas a principios de los años 70 a aproximadamente 100 millones de toneladas a principios del siglo XXI. El nitrógeno es el componente básico de cualquier sistema vivo como componente de las proteínas.
Debido al cultivo intensivo y a la reducción de las emisiones de azufre en el aire por parte de la industria y del consiguiente suministro al suelo a través de la lluvia, la agricultura moderna requiere azufre además de nitrógeno.
Las buenas prácticas agrícolas por lo general requieren nitrógeno y azufre en una relación de 10/1 a 5/1 para responder a la demanda de los cultivos, por ejemplo, 150 kg de nitrógeno/ha/año y 30 kg de azufre/ha/año.
La falta de azufre da como resultado tanto una menor cantidad como una menor calidad de los cultivos, y la deficiencia de azufre se refleja con frecuencia en el contenido y el tipo de proteínas. El azufre es, de hecho, un elemento muy importante que entra en la química de las células en moléculas tales como los aminoácidos (cisteína, metionina, etc.). También es un catalizador para la fotosíntesis y, en algunos casos, puede mejorar la fijación del nitrógeno atmosférico.
Convencionalmente, el azufre se ha aplicado al suelo en forma de azufre elemental o como compuestos tales como sulfato de amonio, bisulfato de amonio, tiosulfatos, sulfuros o yeso, o en combinación con otros materiales fertilizantes tales como urea, por ejemplo, como una mezcla física de sulfato de amonio y urea o como un material de sulfato de amonio y urea cogranulado, este último, que en lo sucesivo en el presente documento se denominará sulfato de amonio y urea, abreviado como UAS.
Al igual que la urea, la urea que está presente en el UAS también se hidroliza en el suelo con la acción de un catalizador enzimático, habitualmente denominado ureasa, para producir amoníaco y dióxido de carbono. Las ureasas se encuentran en numerosas bacterias, hongos, algas, plantas y algunos invertebrados, así como en los suelos, como una enzima del suelo. La actividad ureasa tiende a aumentar el pH de su entorno a medida que el amoníaco se disuelve en el agua del suelo, que es captado por las plantas como su principal fuente de nitrógeno. Sin embargo, el amoníaco también puede liberarse en la atmósfera, por lo que no está disponible para el sistema radicular de la planta, un proceso denominado volatilización del amoníaco. Puede perderse hasta el 50 % en peso del nitrógeno como resultado de la volatilización del amoníaco, todo dependiendo del tipo de suelo, el contenido de agua, el pH, las condiciones climáticas, etc.
La disponibilidad de nitrógeno, proveniente de la urea, para el sistema radicular de las plantas puede mejorarse combinando (es decir, mediante incorporación o adición) un inhibidor de ureasa con un fertilizante que contenga urea. Los inhibidores de ureasa son compuestos capaces de reducir temporalmente la actividad de la enzima y disminuir la velocidad a la que se hidroliza la urea. Existen muchos compuestos que pueden inhibir la ureasa, pero solo unos pocos que sean atóxicos, eficaces a concentraciones bajas, químicamente estables y que se puedan combinar con fertilizantes que contengan urea.
Entre los inhibidores de ureasa más eficaces que se conocen hoy en día están los compuestos de triamida fosfórica, desvelados por primera vez en el documento Us 4.530.714 (Allied Corporation, 1985).
Un ejemplo de un inhibidor de ureasa eficaz, desvelado en dicha patente es la triamida N-(n-butil)tiofosfórica, que se denominará en el presente documento nBTPT. Este compuesto es en realidad el precursor del compuesto activo triamida N-(n-butil)fosfórica (nBPT), obtenido mediante la oxidación del tio-compuesto, pero es el tio-compuesto el que habitualmente se produce, se vende y se utiliza. A lo largo de la presente solicitud, cuando se hace referencia a inhibidores de ureasa del tipo triamida fosfórica, se entiende que esto comprende todos los compuestos activos, precursores activos y productos de conversión activos, que son resultado de dichas triamidas fosfóricas.
Cuando se combinan con un fertilizante que contiene urea, los compuestos de triamida fosfórica reducen la velocidad a la que la urea se hidroliza a amoníaco en el suelo. Los beneficios que se obtienen como resultado de la hidrólisis retardada de la urea incluyen los siguientes: 1) el nitrógeno nutritivo está disponible para la planta durante un período de tiempo más largo, 2) se evita la acumulación excesiva de amoníaco en el suelo después de la aplicación del fertilizante que contiene urea, 3) se reduce el potencial de pérdida de nitrógeno a través de volatilización del amoníaco, 4) se reduce el potencial de daño por altos niveles de amoníaco de las plántulas y las plantas jóvenes, 5) se aumenta la captación de nitrógeno de las plantas, y 6) se consigue un aumento del rendimiento de los cultivos. Aunque los compuestos de triamida fosfórica no influyen directamente en la velocidad de nitrificación del amonio, controlan los niveles de amonio que se someten al proceso de nitrificación y, por tanto, controlan indirectamente los niveles de nitrógeno nítrico en el suelo.
Sorprendentemente, los inventores se han enfrentado ahora al problema de que el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, cuando se aplica en forma de un líquido, que es la forma más habitual disponible en el mercado, no es estable cuando está en contacto con material de sulfato de amonio y urea, a pesar del hecho de que el uso de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica se desvela generalmente para fertilizantes a base de urea, tales como el UAS. Asimismo, incluso un inhibidor de ureasa estabilizado del tipo triamida fosfórica en un disolvente orgánico alcalino, tal como una mezcla de propilenglicol y N-metilpirrolidina se degrada rápidamente. En este contexto, por estabilidad se entiende que el inhibidor de ureasa original se degrada químicamente. Este hallazgo fue muy sorprendente, pero estimuló a los inventores para encontrar una solución al problema de estabilizar el inhibidor de ureasa (es decir, reducir su degradación) en presencia de material de sulfato de amonio y urea.
Técnica anterior
El problema de estabilizar un inhibidor de ureasa (es decir, reducir su degradación) en presencia de material de sulfato de amonio y urea no se desvela en la técnica anterior, ni tampoco medidas para prevenir dicha degradación.
El documento WO2011/009572 (SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH, 2011) desvela una composición fertilizante granular a base de urea que comprende urea, un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica en forma de polvo y una cera a base de parafina. No se desvela ninguna composición que incluya sulfato de amonio y urea, ni tampoco el problema de la presente invención.
El documento US 2012/0096912 (Rizzo, 2012) desvela un método para mejorar el rendimiento de plantas de arroz mediante la aplicación de UAS granular que incluye nBTPT. El problema de acuerdo con la presente invención no se menciona, ni tampoco ninguna de las medidas propuestas en la presente invención. El documento US 2007/157689 A1 desvela un aditivo fluido seco para fertilizantes a base de urea donde el aditivo está hecho de polímero de ureaformaldehído sólido y NBPT.
El documento EP 2885263 A1 desvela un aditivo fluido seco para fertilizante a base de urea que comprende NBPT y polvo de urea-formaldehído.
Exposición de la invención
Sorprendentemente, los inventores descubrieron ahora que la estabilidad del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica en presencia de un material de sulfato de amonio y urea puede mejorarse mucho cuando se aplican una o más medidas, solas o en combinación.
En su concepto más amplio, la invención se refiere a una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde la composición a base de sulfato de amonio y urea se caracteriza adicionalmente por que se aplica una o más de las siguientes medidas:
a) comprende un 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; o b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas; o
c) se aplica un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre el material de sulfato de amonio y urea en forma de partículas.
Con respecto a las medidas, sin quedar ligados a teoría alguna, se formula la hipótesis de que el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante neutraliza el ácido fosfórico liberado que se forma durante la descomposición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en vista del hecho de que la descomposición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está catalizada por ácido. Como tal, la descomposición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica se ralentiza. Además, el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante que es capaz de reaccionar con el sulfato de amonio tiene la capacidad de inmovilizar el sulfato de amonio y/o de convertir el sulfato de amonio en una forma que es menos reactiva con el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica. Por ejemplo, el óxido de calcio puede reaccionar con el sulfato de amonio en presencia de agua, que siempre está presente en pequeñas cantidades en el sulfato de amonio y urea, para formar sulfato de calcio, que es insoluble en un entorno acuoso, tal
como un suelo.
Además, sin quedar ligados a teoría alguna, se formula la hipótesis de que la superficie de contacto entre el material de sulfato de amonio y urea y el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica se minimiza seleccionando una forma sólida para el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en lugar de una forma líquida, que se emplea habitualmente en la técnica, o mediante recubrimiento del material de sulfato de amonio y urea, el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica en su forma sólida, o ambos.
Asimismo, sin quedar ligados a teoría alguna, se formula la hipótesis de que la adición de un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad ralentiza la degradación de la nBTPT debido a que el recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad actúa como una capa protectora entre la nBTPT y el sulfato de amonio y esto impide parcialmente la reacción entre la nBTPT y el sulfato de amonio. Asimismo, el recubrimiento impide parcialmente la captación de humedad, y como la presencia de humedad aumenta la velocidad de descomposición de la nBTPT, esta descomposición se ralentiza mediante la adición del recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad.
Mediante la aplicación de una o más de estas medidas, solas o en combinación, a la composición a base de sulfato de amonio y urea que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, la estabilidad del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica mejora mucho, conduciendo, entre otras cosas, a reducir las emisiones de amoníaco, incluso cuando el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica se añadió a la composición a base de sulfato de amonio y urea mucho antes de la aplicación real en el campo como fertilizante.
Las medidas reivindicadas pueden aplicarse independientemente unas de otras o en cualquier combinación, en donde determinadas combinaciones pueden ser más preferidas que otras dependiendo de la situación real de la composición de acuerdo con la invención, tal como la temperatura de almacenamiento (baja, alta), el clima de aplicación (tropical, árido), etc. La invención se describirá ahora con más detalle.
Descripción detallada de la invención
En su concepto más amplio, la invención se refiere a una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es un compuesto de fórmula I:
Fórmula I
en donde:
X es oxígeno o azufre;
R1 es alquilo, cicloalquenilo, aralquilo, arilo, alquenilo, alquinilo o cicloalquilo;
R2 es hidrógeno, alquilo, cicloalquenilo, aralquilo, arilo, alquenilo, alquinilo o cicloalquilo, o R1 y R2 juntos pueden formar una cadena de alquileno o alquenileno que puede incluir opcionalmente uno o más heteroátomos de oxígeno, nitrógeno o azufre divalentes completando un sistema anular de 4, 5, 6, 7 u 8 miembros; y
R3, R4 , R5 y R6 son individualmente hidrógeno o alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono. En la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones, la expresión "compuestos de triamida fosfórica" se usa para referirse a los compuestos de fórmula I.
La nBTPT se comercializa como el inhibidor de ureasa más eficaz conocido y tiene la siguiente fórmula química
Debe comprenderse que el término nBTPT, como se usa a lo largo de la presente memoria descriptiva, se refiere no solo a la triamida N-(n-butil)tiofosfórica en su forma pura, sino también a grados industriales de este compuesto que pueden contener hasta el 50 % en peso de impurezas, dependiendo del método de síntesis y del esquema o esquemas de purificación, si los hubiese, empleados en la producción de la nBTPT.
Para que sea eficaz, el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT) está presente en la composición a base de sulfato de amonio y urea a un nivel del 0,0001-1 % en peso, preferentemente del 0,02-0,2 % en peso, preferentemente del 0,04-0,06 % en peso.
En realizaciones donde el inhibidor de ureasa se usa en su forma líquida, se usa preferentemente en forma de una solución del 0,1 al 75 % en peso, preferentemente en forma de una solución del 15 al 30 % en peso. Existen soluciones comerciales disponibles, por ejemplo, como Agrotain® Ultra (Koch, EEUU), N Yield™ (Eco Agro, Países Bajos), Rhodia Ag-Rho™ N Protect B (Solvay, Alemania), Iper N-Protect Liquid (Van Iperen, Países Bajos) y BASF Limus (BASF, Alemania).
Los experimentos mostraron que, en las composiciones de acuerdo con la invención, es necesario usar menos inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), que el empleado habitualmente en la técnica anterior. Por ejemplo, se prefiere mucho más una cantidad del 0,05 % en peso, mientras que para el uso de Agrotain® Ultra, se recomienda una cantidad del 0,09 % en peso. Este hallazgo puede atribuirse, al menos parcialmente, al hecho de que en las composiciones de acuerdo con la invención, el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), se estabiliza, mientras que en la técnica anterior, se necesita una sobredosis para compensar la degradación del inhibidor de ureasa y para aumentar la vida útil del mismo. Este hallazgo también garantiza que menos inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), se introduce en el entorno.
En realizaciones donde el inhibidor de ureasa se usa en su forma sólida, se usa en forma de un polvo, preferentemente con una pureza del 99 % o más. Está disponible, por ejemplo, de Sunfit Chemical Co. (China).
El inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), se aplica a la composición que comprende las partículas de sulfato de amonio y urea mediante técnicas habituales de recubrimiento y mezcla, bien conocidas por el experto, tales como el recubrimiento por pulverización y el recubrimiento en tambor.
De acuerdo con una primera realización de la presente invención, la composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica comprende el 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio [medida a)]. De acuerdo con una realización, dicho compuesto inorgánico alcalino o alcalinizante que es capaz de interactuar con sulfato de amonio, se selecciona entre el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos.
De acuerdo con una realización de la presente invención, dicho compuesto orgánico alcalino o alcalinizante que es capaz de interactuar con sulfato de amonio, se selecciona entre el grupo de bases orgánicas, tales como amoníaco; aminas, tales como trietilamina, etanolamina y trietanolamina; amidas, tales como amida de sodio y diamida de magnesio; adeninas; amidinas; guanidinas; anilinas; carbamatos; tiazoles; triazoles; piridinas; imidazoles; bencimidazoles; histidinas; fosfacenos, y cualquier mezcla de los mismos.
Mediante la inclusión del 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con el sulfato de amonio en la composición a base de sulfato de amonio y urea que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, la estabilidad de la composición a base de sulfato de amonio, que comprende el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica mejora mucho, conduciendo, entre otras cosas, a reducir las emisiones de amoníaco volátil.
Preferentemente, el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante se selecciona entre el grupo de óxido de calcio, óxido de cinc, óxido de magnesio, carbonato de calcio y cualquier mezcla de los mismos. Ventajosamente, estos metales (Ca, Zn y Mg) también pueden actuar como elementos nutritivos para plantas en el suelo.
En el contexto de la presente solicitud, la expresión "capaz de interactuar" significa que el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante es capaz de reaccionar de cualquier manera (iónica, covalente, quelante, etc.) con sulfato de amonio e inmovilizar el sulfato de amonio y/o convertir el sulfato de amonio en una forma que es menos reactiva con el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica. Esto excluye, por ejemplo, composiciones que comprenden disolventes alcalinos orgánicos como vehículos para el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica. Se
conocen composiciones que comprenden dichos disolventes alcalinos orgánicos que actúan como vehículos para un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, por ejemplo, a partir del documento US 2014/ 0037570 y están disponibles en el mercado.
Para que sea eficaz, el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante está presente en la composición a un nivel del 0,0001 - 5 % en peso, preferentemente del 0,02 -1 % en peso, mucho más preferentemente del 0,05 - 0,25 % en peso.
El compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante se aplica a la composición que comprende las partículas de sulfato de amonio y urea mediante técnicas de aplicación habituales, tales como técnicas de recubrimiento y mezcla, bien conocidas por el experto, tales como el recubrimiento por pulverización y el recubrimiento en tambor. Se prefiere que el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante y el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica estén en contacto estrecho entre sí, para que el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante sea eficaz. Esto puede conseguirse, mucho más preferentemente, a través de la aplicación del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, el compuesto alcalino o alcalinizante que es capaz de interactuar con el sulfato de amonio y urea (el estabilizante) y el recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad a las partículas, ya sea sucesiva o simultáneamente, por ejemplo, en forma de una composición líquida de recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad que comprende el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica y el compuesto alcalino o alcalinizante.
De acuerdo con una segunda realización, la presente invención también se refiere a una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas [medida b)]. Sorprendentemente, se observó que, cuando el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es un material en forma de partículas sólidas, su estabilidad en presencia de un material de sulfato de amonio y urea mejora aún más en comparación con su forma líquida.
De acuerdo con una realización, la relación en peso de inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica con respecto a uno o más compuestos inorgánicos alcalinos o alcalinizantes que son capaces de interactuar con sulfato de amonio en las composiciones de acuerdo con la invención varía de 1:20 a 1:1, preferentemente de 1:15 a 1:1, más preferentemente de 1:10 a 1:1. A modo de ejemplo, se usó una relación en peso de nBTPT a CaO de aproximadamente 1/5,5.
De acuerdo con una tercera realización, la presente invención también se refiere a una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde se aplica un recubrimiento repelente de humedad al menos sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea, en donde el material de recubrimiento es capaz de aumentar la repelencia a la humedad del material de sulfato de amonio y urea [medida c)]. Además, el recubrimiento también puede ser capaz de reducir la formación de polvo. Preferentemente, el material de recubrimiento es un material no polar, en particular un material orgánico líquido, tal como un aceite, cera, resina o similar, y cualquier mezcla de los mismos, y está presente en la composición a un nivel del 0,0001 - 1 % en peso, preferentemente del 0,02 - 0,5 % en peso, mucho más preferentemente del 0,1 - 0,2 % en peso.
Son ejemplos de recubrimientos antiapelmazantes y/o repelentes de humedad adecuados el aceite vegetal (por ejemplo, colza o neem), parafina y agentes antiapelmazantes y/o repelentes de humedad Novoflow (Novochem Fertilizer Additives, Países Bajos).
Preferentemente, el recubrimiento repelente de humedad es un recubrimiento tal como el desvelado en el documento EP 0768993 A1 (Norsk Hydro ASA) para un fertilizante que contiene nitrógeno, que comprende al menos una cera, un aceite y una resina, que es soluble en aceite y miscibles con cera. En consecuencia, se incorpora el documento EP 0768993 en el presente documento por referencia.
La invención también abarca realizaciones donde se combinan una o más de las medidas a), b) y c) anteriores, es decir, las combinaciones a) b), a) c), b) c) y a ) b) c). La combinación de a) b) c) es la más preferida, incluyendo opcionalmente el embolsado de la composición resultante de acuerdo con la invención.
Además, se observó que, en condiciones de embolsado sin la presencia de una cámara de aire, es decir, con la exclusión de la humedad, gases atmosféricos tales como oxígeno, nitrógeno, etc., la estabilidad de la composición reivindicada que comprende un material de sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), aumentó aún más. De acuerdo con una realización, una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas, tiene un tiempo de semivida para nBTPT de hasta 4 meses cuando se almacena en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C), al contrario que una composición equivalente que tiene el mismo inhibidor de ureasa en forma líquida, con un tiempo de semivida para nBTPT de solo unos pocos días cuando se almacena en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C). Por tanto, la invención se refiere en particular a una composición a base de sulfato de amonio y urea embolsada que comprende sulfato de amonio y un inhibidor de ureasa
en forma de partículas sólidas del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT). Como se usa en la presente solicitud, "embolsado" significa que el producto está envasado de manera que, en esencia, no está en contacto con humedad y gases atmosféricos durante el período en que está envasado. Por tanto, el envase puede ser una bolsa, recipiente, caja, etc., siendo en principio todo el envasado sin la presencia de una cámara de aire, cargado con una atmósfera, tal como el aire.
El sulfato de amonio y urea es un material cogranulado y puede obtenerse de varias maneras, tales como, por ejemplo, mezclando por fusión la urea fundida y en sulfato de amonio en forma de partículas sólidas mediante un proceso de adición de sulfato de amonio de partículas sólidas a urea fundida en una etapa de granulación, tal como un tambor o un recipiente, como se desvela en el documento US 3.785.796 (Autoridad del Valle de Tennessee, 1974), o usando un granulador de lecho fluido, como se describe, por ejemplo, en el documento WO 99/65845 (SKW StickstoffWerke Piesteritz GmbH, 1999) o como usa Yara en sus plantas en Sluiskil (Países Bajos).
Como alternativa, el sulfato de amonio y urea también puede prepararse de acuerdo con el documento WO 92/12633 (FMC Corp., EE.UU.) o similar, en forma de un material compactado en donde se compacta un polvo de sulfato de amonio y urea sólido finamente dividido, junto con una celulosa microcristalina para formar pastillas, comprimidos y similares.
Como alternativa, el sulfato de amonio y urea puede obtenerse en un proceso químico para la producción de urea a partir de dióxido de carbono y amoníaco, en donde el amoníaco se neutraliza para formar sulfato de amonio (AS) en la materia fundida o solución de urea para producir UAS, como se desvela en el documento WO 2006/004424 A1 (Yara International ASA, Noruega), y más específicamente usando un reactor de tubos como proceso de tratamiento final de una planta de urea clásica, como se desvela en el documento WO 2006/093413 A1, Yara International ASA, Noruega). En una realización específica, la neutralización del amoníaco puede efectuarse en la torre de lavado mediante ácido sulfúrico y reciclaje en la masa fundida de urea y granulación.
En cualquier caso, la invención se refiere a un UAS del que los gránulos son homogéneos en su composición, es decir, cada gránulo comprende en principio los mismos materiales.
Independientemente de su método de producción, el UAS pueden contener de aproximadamente el 0,1 al 60 % en peso de sulfato de amonio (AS), preferentemente el 1 % en peso o más, más preferentemente el 5 % en peso o más, más preferentemente el 10% en peso o más, con respecto al peso total del UAS, del cual el resto del peso es preferentemente urea. Los grados preferidos comprenden de aproximadamente el 23 a aproximadamente el 30 % en peso de AS [tal como YaraVera® Amidas™ (40-0-0 5,5 S), Yara International ASA, que es un fertilizante granular homogéneo que contiene sulfato de amonio y urea con una relación de N a S 7,3:1, y YaraVera® Ureas™ (38-0-07,5 S), Yara International ASA, que es un fertilizante granular homogéneo que contiene sulfato de amonio y urea con una relación de N a S 5:1].
La composición de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la invención comprende del 50 al 100% en peso, preferentemente del 75 al 100 % en peso, más preferentemente del 90 al 100 % en peso del material de sulfato de amonio y urea en forma de partículas. Preferentemente, para servir como fertilizante, el tamaño de partícula (dp50) es de entre 1,0 y 6,0 mm, preferentemente de entre 2,0 y 4,0 mm, preferentemente de entre 3,2 y 3,5 mm, según lo determinado por cribado mediante tamiz.
La invención se refiere adicionalmente a un método para la fabricación de una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea, un 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con el sulfato de amonio, y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT).
En particular, la invención se refiere a un método para la fabricación de una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, de acuerdo con la invención, comprendiendo el método las etapas de:
1) proporcionar un material de sulfato de amonio y urea;
2) añadir el 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio;
3) añadir un inhibidor de ureasa en forma de partículas sólidas o en forma de líquido, preferentemente en donde el inhibidor de ureasa es triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT); y
4) opcionalmente, aplicar un recubrimiento que sea capaz de aumentar al menos la repelencia al agua y/o las propiedades antiapelmazantes del sulfato de amonio y urea, preferentemente en donde dicho recubrimiento es como se desvela en el documento EP 0768993 A1 (que se incorpora en el presente documento por referencia);
en donde las etapas 2), 3) y 4) pueden intercambiarse o en donde las etapas 2), 3) y 4) pueden realizarse simultáneamente, por ejemplo, en forma de la adición de una composición líquida de recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad que comprende el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica y el compuesto alcalino o
alcalinizante.
A este respecto, la invención se refiere también a un kit de partes, que comprende
a) uno o más compuestos inorgánicos alcalinos o alcalinizantes que son capaces de interactuar con el sulfato de amonio, preferentemente en donde el compuesto alcalino o alcalinizante se selecciona entre el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos;
b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica en forma de partículas sólidas o en forma de líquido, preferentemente en donde el inhibidor de ureasa es triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT);
c) opcionalmente, uno o más compuestos antiapelmazantes y/o repelentes de humedad.
Los componentes de dicho kit de partes pueden después añadirse a sulfato de amonio y urea en forma de partículas sólidas en una cantidad deseada para obtener la composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica de acuerdo con la invención.
De acuerdo con una realización, los componentes se proporcionan en unidades separadas. De acuerdo con otra realización, los componentes se premezclan y se proporcionan en una unidad combinada. Preferentemente, se premezclan en una relación en peso del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica con respecto a uno o más compuestos inorgánicos alcalinos o alcalinizantes que son capaces de interactuar con sulfato de amonio de 1:20 a 1:1, preferentemente de 1:15 a 1:1, más preferentemente de 1:10 a 1:1.
Por último, la invención se refiere a un método para mejorar la estabilidad de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT), en una composición a base de sulfato de amonio y urea que comprende sulfato de amonio y dicho inhibidor de ureasa, mediante una o más de las siguientes medidas:
a) adición a la composición del 5 % en peso o menos, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; o
b) selección de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica que está en forma de partículas sólidas; o c) aplicación de un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre las partículas de sulfato de amonio y urea.
Se han analizado realizaciones detalladas anteriormente en el presente documento y en los siguientes ejemplos.
Las realizaciones preferidas del método de acuerdo con la invención se ilustrarán ahora por medio de los siguientes ejemplos no limitantes.
Ejemplos
Descripción de las figuras
Figura 1. Estabilidad de diferentes formulaciones líquidas de nBTPT aplicadas sobre partículas de urea frente a formulaciones aplicadas sobre UAS en forma de partículas - % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en condiciones de almacenamiento en bolsas a temperatura ambiente (20 25 °C). [A = Agrotain® Ultra (KOCH), B = N Yield™ (Eco Agro), C = Rhodia Ag-Rho™ N Protect (Solvay)].
Figura 2. Estabilidad de Agrotain® Ultra (KOCH), aplicado sobre urea en forma de partículas frente a aplicado sobre UAS en forma de partículas después de 5 días de almacenamiento abierto al aire a 30 °C/humedad relativa del 60 %.
Figura 3. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas: efecto de la adición de diferentes compuestos alcalinos - % de recuperación de nBTPT después de 12 días de almacenamiento abierta al aire libre a 30 °C en un horno.
A = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT;
B = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2350 ppm de aceite de colza;
C = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2350 ppm de aceite de colza 2650 ppm de CaO;
D = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2350 ppm de aceite de colza 2650 ppm de CaCO3;
E = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2350 ppm de aceite de colza 150 ppm de etanolamina; F = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2350 ppm de aceite de colza 2650 ppm de ZnO.
Figura 4. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas: efecto de la adición de CaO en diferentes concentraciones - % de recuperación de nBTPT después de 8 días de almacenamiento abierto al aire en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %).
A = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT;
B = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 500 ppm de CaO;
C = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 1000 ppm de CaO;
D = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO.
Figura 5. Estabilidad de diferentes formulaciones líquidas de nBTPT aplicadas sobre partículas de UAS frente a NBTPT en forma sólida sobre UAS en forma de partículas - % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en condiciones de almacenamiento en bolsas a temperatura ambiente (20 25 °C).
A = 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra (KOCH) - líquido,
B = 500 ppm de nBTPT como N Yield™ (Eco Agro) - líquido,
C = 500 ppm de nBTPT como Rhodia Ag-Rho™ N Protect (Solvay) - líquido,
D = 500 ppm de nBTPT sólida (Sunfit Chemical Co.)
Figura 6. Estabilidad de nBTPT sólida (500 ppm) sobre UAS en forma de partículas: efecto de la adición de diferentes recubrimientos - % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en recipientes de plástico cerrados con cámara de aire a 20 °C/humedad relativa del 80 %.
A = sin recubrimiento;
B = recubrimiento Novoflow 1029;
C = recubrimiento de NH;
D = recubrimiento de parafina;
E = recubrimiento de VHO.
Figura 7. Estabilidad de nBTPT sólida (500 ppm) sobre UAS en forma de partículas: almacenamiento en bolsas frente a almacenamiento abierto al aire - % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento a temperatura ambiente (20-25 °C).
Figura 8. Estabilidad de nBTPT (500 ppm) sobre UAS en forma de partículas - % de recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en bolsas en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16 42 °C/humedad relativa del 27-77 %).
A= UAS 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra;
B = UAS 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra 2650 ppm de CaO;
C = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT;
D = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO.
Figura 9. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas: % de recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %). A = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT;
B = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO
Figura 10. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas: % de recuperación de nBTPT después de 7 días de almacenamiento en recipientes de plástico cerrados con cámara de aire a 20 °C/humedad relativa del 80 %.
A = UAS sin recubrimiento 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra;
B = UAS sin recubrimiento 500 ppm de polvo de nBTPT;
C = UAS recubierto con 4000 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra; D = UAS recubierto con 4000 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de polvo de nBTPT. Figura 11. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas: % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento a temperatura ambiente (20-25 °C).
A = UAS 500 ppm de nBTPT como Agrotain Ultra;
B = UAS 500 ppm de polvo de nBTPT;
Figura 12. Estabilidad de nBTPT sobre UAS en forma de partículas - % de recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %). A = UAS sin recubrimiento 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra;
B = UAS recubierto con 900 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra; C = UAS recubierto con 900 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de polvo de nBTPT; D = UAS recubierto con 900 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de nBTPT como Agrotain® Ultra 2650 ppm de CaO;
E = UAS recubierto con 900 ppm de recubrimiento de NH 500 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO.
Figura 13. Pérdidas acumuladas de amoníaco volátil (mg de N/maceta) en suelo de Renania (pH 6,5) y suelo de Palencia (pH 7,5). Los experimentos se realizaron por triplicado (barras de error).
A = urea;
B = UAS;
C = UAS 430 ppm de polvo de nBTPT;
D = UAS 2350 ppm de aceite de colza 420 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO;
E = UAS 2350 ppm de recubrimiento de NH 420 ppm de polvo de nBTPT 2650 ppm de CaO; F = UAS 2350 ppm de aceite de colza 350 ppm de polvo de nBTPT ZnO (1 % de Zn). Sección experimental
1. Mediciones de volatilización
Se llenaron matraces Erlenmeyer con 300 g de tierra vegetal cultivable secada al aire, se irrigaron hasta un % deseado de su CRA (Capacidad de Retención de Agua), y se incubaron durante 6 días antes de la aplicación de los fertilizantes. Se aplicaron fertilizantes (con un tamaño de gránulo de 2,5 - 3,15 mm) a una concentración de 100 mg de N/matraz sobre la superficie del suelo. Se instalaron trampas de ácido bórico para atrapar el amoníaco volátil del aire sobre la tierra vegetal arable y los matraces Erlenmeyer se instalaron en una cámara de fitotrón a 25 °C en condiciones ventosas pero no secas.
Mediciones:
- Titulación de trampas de ácido bórico 3, 7, 10 y 14 días después de la aplicación de fertilizante;
- Cálculo de la pérdida acumulada de N y reducción de la pérdida de N en comparación con la urea;
- pH del suelo al principio del ensayo;
- N mineral (NH4 y NO3) y N total soluble al final del ensayo;
- N de Urea calculado como la diferencia entre el N total y el N mineral.
2. Experimentos de nBTPT
Para experimentos a escala de laboratorio, se añadieron 1,2 kg de material fertilizante sólido a un tambor a escala de laboratorio. En una etapa posterior, el material de nBTPT se añadió lentamente. Se aplicó un tiempo de residencia de 10 minutos y la velocidad de rotación del tambor fue, por consiguiente, la misma en cada experimento. En caso de
que se añadiese un recubrimiento repelente de humedad, se usaba un nebulizador y dependiendo del orden de la adición, el recubrimiento repelente de humedad se añadía antes o después de la adición del material de nBTPT. Antes de su uso, el recubrimiento repelente de humedad se precalentó a 80 °C. Se realizaron experimentos a mayor escala con cantidades de hasta 40 kg de material fertilizante en una mezcladora de hormigón.
Las muestras se almacenaron en varias condiciones, dependiendo del tipo de muestras:
Recipiente de plástico cerrado a 20 °C con cámara de aire (cámara climática, humedad relativa del 80 %) Embolsada a temperatura ambiente (20-25 °C) o en cobertizo metálico
Abierta al aire en cobertizo metálico
Ensayo de cilindro en cobertizo metálico
Pila abierta en cobertizo metálico
Para algunas muestras, se realizó un ensayo acelerado de estabilidad almacenando estas muestras a temperaturas elevadas:
• Horno de recipiente de plástico cerrado a 30 °C
• Horno abierto al aire de 30 °C
• Abierta al aire 30 °C/RH del 60 %
• Recipiente de plástico cerrado a 70 °C
Normalmente, se genera un ciclo día/noche en el cobertizo metálico, con fluctuaciones de temperatura entre 0 y 42 °C y fluctuaciones de humedad relativa entre el 20 y el 90 %, que puede compararse con el almacenamiento de la vida real en silos.
3. Análisis por HPLC del contenido de nBTPT
El análisis por HPLC de nBTPT se realiza como se describe en el procedimiento CEN 15688-2007.
4. Productos
La urea se obtuvo en Yara en forma de gránulos YaraVera® Urea 46-0-0 (código de producto PA38M2).
El UAS se obtuvo en Yara como gránulos YaraVera® Amidas 40-0-0 (código de producto PA421X). La triamida N-(nbutil)tiofosfórica sólida se obtuvo en Sunfit Chemical Co. (China) (N.° de CAS 94317-64-3), en forma de un sólido cristalino de color blanco con un punto de fusión de 58-60 °C.
Recubrimiento: El recubrimiento repelente de humedad (RH) se preparó de acuerdo con el documento EP 0768993 A1 (Norsk Hydro ASA) mezclando aproximadamente el 28 % en peso de cera, aproximadamente el 68 % en peso de aceite y aproximadamente el 4 % en peso de una resina, aplicado en una cantidad de aproximadamente el 0,1-0,5 % en peso al fertilizante. Se denominará en el presente documento recubrimiento de NH.
Ejemplo 1
El Ejemplo 1 define el problema. La Figura 1 muestra la estabilidad de diferentes formulaciones líquidas de nBTPT disponibles en el mercado, aplicadas sobre urea, frente a aplicadas sobre UAS. Se muestra el % de recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en condiciones de almacenamiento en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C). La Figura 1 muestra claramente que, al contrario que la urea, cuando se aplican formulaciones líquidas de nBTPT sobre UAS, la nBTPT se degrada muy rápido y el nivel de nBTPT cae al 0 % en peso en solo unos pocos días. La Figura 2 confirma las observaciones anteriores para el almacenamiento abierto al aire y muestra la estabilidad de Agrotain® Ultra (KOCH), aplicado sobre urea, frente a aplicado sobre UAS. Después de 5 días de almacenamiento abierto al aire a 30 °C/humedad relativa del 60 %, no pudo medirse nBTPT sobre UAS. Por el contrario, sobre urea, todavía está presente el 90 % de la nBTPT.
Ejemplo 2
Este ejemplo muestra el efecto beneficioso de la adición de un compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante sobre UAS sobre la estabilidad de nBTPT en presencia de UAS.
La Figura 3 muestra la estabilidad de nBTPT, aplicada como recubrimiento sobre UAS sin o con la adición de diferentes compuestos alcalinos inorgánicos y orgánicos. Se muestra la recuperación de nBTPT después de 12 días de almacenamiento abierto al aire a 30 °C en un horno.
La Figura 3 muestra claramente el efecto estabilizador sobre nBTPT sobre UAS mediante la adición de óxido de calcio (sólido), carbonato de calcio (sólido), etanolamina (líquida) y óxido de cinc (sólido), donde se obtiene el mejor efecto para el óxido de cinc.
Además, la Figura 4 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con la adición de óxido de calcio en diferentes concentraciones. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 8 días de almacenamiento abierto al aire en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77%). La figura muestra claramente que la adición de 500-2350 ppm de óxido de calcio a una composición que comprende UAS y nBTPT tiene un gran efecto estabilizador sobre nBTPT sobre UAS, con un mayor efecto estabilizador con la concentración creciente de óxido de
calcio. Aunque ya se obtiene un gran efecto con 500 ppm, se obtendrá una mayor estabilidad con concentraciones más altas, la cantidad ha de determinarse por el experto, dependiendo del tipo de estabilizante, el tipo de aplicación, el tipo de UAS, etc.
Ejemplo 3
Este ejemplo muestra el efecto beneficioso de la adición de nBTPT en forma de partículas sólidas a UAS sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS, en comparación con la adición de nBTPT en forma líquida a UAS.
La Figura 5 muestra la estabilidad de diferentes formulaciones líquidas de nBTPT disponibles en el mercado aplicadas sobre UAS frente a nBTPT en forma de partículas sólidas sobre UAS. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en condiciones de almacenamiento en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C). Los resultados muestran claramente que la adición de nBTPT en forma de partículas sólidas a UAS aumenta la estabilidad de nBTPT sobre UAS en gran medida (aproximadamente el 80 %) en comparación con la adición de nBTPT en forma líquida a UAS.
Ejemplo 4
Este ejemplo muestra el efecto beneficioso de la adición de un recubrimiento repelente de humedad sobre UAS sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS.
La Figura 6 muestra la estabilidad de nBTPT sólida sobre UAS con o sin la adición de diferentes recubrimientos repelentes de humedad. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento en recipientes de plástico cerrados con cámara de aire a 20 °C/humedad relativa del 80 %. El gráfico muestra claramente el gran efecto estabilizador de la adición de todos los recubrimientos repelentes de humedad aplicados sobre nBTPT sobre UAS.
- Sin recubrimiento: 0 % de recuperación de nBTPT
- Con recubrimiento: 23 - 41 % de recuperación de nBTPT
Ejemplo 5
Este ejemplo muestra el efecto beneficioso del almacenamiento en bolsas sin cámara de aire frente al almacenamiento abierto al aire sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS.
La Figura 7 muestra la estabilidad de nBTPT sólida sobre UAS cuando se almacena en bolsas frente al almacenamiento abierto al aire. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento a temperatura ambiente (20-25 °C). El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso del almacenamiento en bolsas del material sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS al contrario que cuando el almacenamiento se realizó abierto al aire.
Ejemplo 6
Este ejemplo muestra el efecto beneficioso de las combinaciones de todas las medidas a), b) y c) sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS.
La Figura 8 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con o sin la adición de compuesto inorgánico alcalino óxido de calcio y con o sin la aplicación de nBTPT en forma de partículas sólidas. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en bolsas en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %). El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso sobre la estabilidad de nBTPT (líquida y sólida) sobre UAS de
- La adición de un compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante (A frente a B, C frente a D); y - La adición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es en forma de partículas sólidas (A frente a C, B frente a D).
La Figura 9 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con o sin la adición de compuesto inorgánico alcalino óxido de calcio y con o sin almacenamiento en bolsas sin cámara de aire.
Se presenta la recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %).
El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS de
- La adición de un compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante (A frente a B); y
- Almacenamiento del material en condiciones de almacenamiento en bolsas sin la presencia de una cámara de aire.
La Figura 10 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con o sin la adición de un recubrimiento repelente de humedad y con o sin la aplicación de nBTPT en forma de partículas sólidas. Se presenta la recuperación de nBTPT después de 7 días de almacenamiento en recipientes de plástico cerrados con cámara de aire a 20 °C/humedad relativa del 80 %.
El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS de
- La adición de un recubrimiento repelente de humedad; y
- La adición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es en forma de partículas sólidas.
La Figura 11 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con o sin almacenamiento en bolsas sin cámara de aire y con o sin la aplicación de nBTPT en forma de partículas sólidas.
Se presenta la recuperación de nBTPT después de 28 días de almacenamiento a temperatura ambiente (20-25 °C). El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS de
- La adición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es en forma de partículas; y
- Almacenamiento del material en condiciones de almacenamiento en bolsas sin la presencia de una cámara de aire.
La Figura 12 muestra la estabilidad de nBTPT sobre UAS con o sin la adición de compuesto inorgánico alcalino óxido de calcio, y con o sin la aplicación de nBTPT en forma de partículas sólidas, y con o sin la adición de un recubrimiento repelente de humedad, y con o sin almacenamiento en bolsas sin cámara de aire.
Se presenta la recuperación de nBTPT después de 16 días de almacenamiento en cobertizo metálico (ciclo día/noche 16-42 °C/humedad relativa del 27-77 %).
El gráfico muestra claramente el efecto beneficioso sobre la estabilidad de nBTPT sobre UAS de
- La adición de un compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante; y
- La adición del inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es en forma de partículas; y
- La adición de un recubrimiento repelente de humedad; y
- Almacenamiento del material en condiciones de almacenamiento en bolsas sin la presencia de una cámara de aire.
En particular, una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica;
- en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma líquida, tiene un tiempo de semivida para nBTPT de solo unos pocos días cuando se almacena en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C);
- en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas, tiene un tiempo de semivida para nBTPT de hasta 4 meses cuando se almacena en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C);
- en donde el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas, y comprende un compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante y un recubrimiento repelente de humedad, tiene un tiempo de semivida para nBTPT de hasta más de 6-12 meses cuando se almacena en bolsas a temperatura ambiente (20-25 °C),
Ejemplo 7
El ejemplo muestra que una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde la composición a base de sulfato de amonio y urea se caracteriza adicionalmente por que:
a) comprende uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; y/o
b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas; y/o
c) se aplica un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea,
tiene una cantidad reducida eficiente de pérdidas volátiles de amoníaco en diferentes suelos (se muestran 2 tipos) cuando se compara con el material de sulfato de amonio y urea en forma de partículas sin la adición de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica.
La Figura 13 muestra las pérdidas acumuladas de amoníaco volátil (mg de N/maceta) en suelo de Renania (pH 6,5) y suelo de Palencia (pH 7,5) de urea frente a UAS con y sin la adición de nBTPT y con y sin la adición de óxido de calcio u óxido de cinc. Los experimentos se realizaron por triplicado.
Claims (20)
1. Una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, que comprende sulfato de amonio y urea y un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en donde la composición a base de sulfato de amonio y urea se caracteriza adicionalmente por que se aplica una o más de las siguientes medidas:
a) comprende del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio, seleccionados entre:
el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos; o el grupo de bases orgánicas, tales como amoníaco; aminas, tales como trietilamina, etanolamina y trietanolamina; amidas, tales como amida de sodio y diamida de magnesio; adeninas; amidinas; guanidinas; anilinas; carbamatos; tiazoles; triazoles; piridinas; imidazoles; bencimidazoles; histidinas; fosfacenos, y cualquier mezcla de los mismos;
b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas;
c) se aplica un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea.
2. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que: a) comprende del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; y b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas.
3. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que: a) comprende del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; y c) se aplica un recubrimiento repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea.
4. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que: b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas; y
c) se aplica un recubrimiento repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea.
5. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que: a) comprende del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio; y b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica está en forma de partículas sólidas; y
c) se aplica un recubrimiento repelente de humedad sobre el material en forma de partículas de sulfato de amonio y urea.
6. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica es un compuesto de fórmula:
en la que:
X es oxígeno o azufre;
R1 es alquilo, cicloalquenilo, aralquilo, arilo, alquenilo, alquinilo o cicloalquilo;
R2 es hidrógeno, alquilo, cicloalquenilo, aralquilo, arilo, alquenilo, alquinilo o cicloalquilo o R1 y R2 juntos pueden formar una cadena de alquileno o alquenileno que puede incluir opcionalmente uno o más heteroátomos de oxígeno, nitrógeno o azufre divalentes completando un sistema anular de 4, 5, 6, 7 u 8 miembros; y
R3, R4, R5 y R6 son individualmente hidrógeno o alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono.
7. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el inhibidor de ureasa es triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT).
8. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en donde el inhibidor de ureasa, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT) está presente a un nivel del 0,0001 al 1 % en peso, preferentemente del 0,02 al 0,2 % en peso, lo más preferentemente del 0,04 al 0,06 % en peso.
9. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 5 a 8, en donde el compuesto inorgánico u orgánico alcalino o alcalinizante se selecciona entre el grupo de óxidos, carbonatos, hidróxidos, acetatos metálicos, y bases orgánicas, y mezclas de los mismos.
10. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el compuesto alcalino o alcalinizante se selecciona entre el grupo de óxido de calcio, óxido de cinc, óxido de magnesio, carbonato de calcio, y mezclas de los mismos.
11. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en donde el compuesto alcalino o alcalinizante está presente en la composición a un nivel del 0,02 al 1 % en peso, lo más preferentemente del 0,05 al 1 % en peso.
12. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la relación en peso de inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica con respecto a uno o más compuestos inorgánicos alcalinos o alcalinizantes que son capaces de interactuar con sulfato de amonio en las composiciones de acuerdo con la invención varía de 1:20 a 1:1, preferentemente de 1:15 a 1:1, más preferentemente de 1:10 a 1:1.
13. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 12, en donde el recubrimiento antiapelmazante y/o el repelente de humedad comprenden al menos una cera, aceite y una resina que es soluble en aceite y miscible con cera.
14. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde la composición a base de sulfato de amonio y urea comprende del 50 al 100 % en peso de UAS.
15. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el UAS es un material cogranulado, preferentemente obtenido a partir de mezclar por fusión urea fundida y sulfato de amonio en forma de partículas sólidas, a partir de compactar polvos de sulfato de amonio y urea sólidos finamente divididos o a partir de un proceso químico para la producción de urea a partir de dióxido de carbono y amoníaco, en donde el amoníaco se neutraliza para formar sulfato de amonio (AS) en la materia fundida o la solución de urea para producir UAS.
16. La composición a base de sulfato de amonio y urea de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la composición puede contener de aproximadamente el 0,1 al 60 % en peso de sulfato de amonio.
17. Uso de la composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 como fertilizante, preferentemente para respaldar el crecimiento de productos agrícolas en un suelo deficiente en azufre, o como pienso para animales.
18. Un método para la fabricación de una composición a base de sulfato de amonio y urea homogénea, sólida y en forma de partículas, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, comprendiendo el método las etapas de:
1) proporcionar un material de sulfato de amonio y urea;
2) añadir del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio, seleccionados entre:
el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos; o
el grupo de bases orgánicas, tales como amoníaco; aminas, tales como trietilamina, etanolamina y trietanolamina; amidas, tales como amida de sodio y diamida de magnesio; adeninas; amidinas; guanidinas; anilinas; carbamatos; tiazoles; triazoles; piridinas; imidazoles; bencimidazoles; histidinas; fosfacenos, y cualquier mezcla de los mismos;
3) añadir un inhibidor de ureasa en forma de partículas sólidas o en forma de líquido, preferentemente en donde el inhibidor de ureasa es triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT); y
4) opcionalmente, aplicar un recubrimiento que sea capaz de aumentar al menos la repelencia al agua y/o las propiedades antiapelmazantes del sulfato de amonio y urea, preferentemente en donde dicho recubrimiento es como se desvela en el documento EP 0768993 A1;
en donde las etapas 2), 3) y 4) pueden intercambiarse o en donde las etapas 2), 3) y 4) pueden realizarse simultáneamente.
19. Un kit de partes, que comprende
a) uno o más compuestos inorgánicos alcalinos o alcalinizantes que son capaces de interactuar con el sulfato de amonio, en donde el compuesto alcalino o alcalinizante se selecciona entre el grupo de óxidos, carbonatos, hidróxidos, acetatos metálicos, y mezclas de los mismos;
b) el inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica en forma de partículas sólidas o en forma de líquido, preferentemente en donde el inhibidor de ureasa es triamida N-(n-butil)tiofosfórica (nBTPT);
c) opcionalmente, uno o más compuestos antiapelmazantes y/o repelentes de humedad.
20. Método para mejorar la estabilidad de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica, en particular, triamida N-(n-butil)tiofosfórica, (nBTPT) en una composición a base de sulfato de amonio y urea que comprende sulfato de amonio y dicho inhibidor de ureasa, mediante una o más de las siguientes medidas:
a) adición a la composición del 0,0001 al 5 % en peso, con respecto al peso total de la composición, de uno o más compuestos inorgánicos u orgánicos alcalinos o alcalinizantes que sean capaces de interactuar con sulfato de amonio, seleccionados entre:
el grupo de óxidos metálicos, tales como óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido de cinc, óxido de sodio, óxido de aluminio, óxido de bario y óxido de cobre; carbonatos, tales como carbonato de calcio, carbonato de sodio, carbonato de amonio, carbonato de bario; hidróxidos, tales como hidróxido de aluminio, hidróxido de amonio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio, hidróxido de magnesio, hidróxido de hierro, hidróxido de bario e hidróxidos de tetraalquil/aril amonio; y acetatos, tales como acetato de sodio, acetato de amonio, acetato de magnesio, acetato de cinc y acetato de bario, y cualquier mezcla de los mismos; o el grupo de bases orgánicas, tales como amoníaco; aminas, tales como trietilamina, etanolamina y trietanolamina; amidas, tales como amida de sodio y diamida de magnesio; adeninas; amidinas; guanidinas; anilinas; carbamatos; tiazoles; triazoles; piridinas; imidazoles; bencimidazoles; histidinas; fosfacenos, y cualquier mezcla de los mismos;
b) selección de un inhibidor de ureasa del tipo triamida fosfórica que está en forma de partículas sólidas; c) aplicación de un recubrimiento antiapelmazante y/o repelente de humedad sobre las partículas de sulfato de amonio y urea.
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