Un fertilizante de liberación controlada ( CRF ) es un fertilizante granulado que libera nutrientes gradualmente en el suelo (es decir, con un período de liberación controlado ). [2] El fertilizante de liberación controlada también se conoce como fertilizante de disponibilidad controlada, fertilizante de liberación retardada, fertilizante de liberación controlada o fertilizante de acción lenta. Por lo general, CRF se refiere a fertilizantes a base de nitrógeno. Los de liberación lenta y controlada representan sólo el 0,15% (562.000 toneladas) del mercado de fertilizantes (1995).
Las tecnologías de liberación controlada de nitrógeno basadas en polímeros derivados de la combinación de urea y formaldehído se produjeron por primera vez en 1936 y se comercializaron en 1955. [3] El primer producto tenía el 60 por ciento del nitrógeno total insoluble en agua fría, y el producto sin reaccionar (rápido) liberación) menos del 15%. Las metilen ureas , por ejemplo, la metileno diurea , se comercializaron en las décadas de 1960 y 1970, con un 25 % y un 60 % del nitrógeno como insoluble en agua fría, y nitrógeno ureico sin reaccionar en el rango del 15 % al 30 %.
En la década de 1960, en Estados Unidos, el Centro Nacional de Desarrollo de Fertilizantes de la Autoridad del Valle de Tennessee comenzó a desarrollar urea recubierta de azufre. Se utilizó azufre como material de recubrimiento principal debido a su bajo costo y su valor como nutriente secundario. [3] Generalmente se añade cera o polímero para perfeccionar la encapsulación. Las propiedades de liberación lenta dependen de la degradación del sellador secundario por parte de los microbios del suelo, así como de imperfecciones mecánicas (grietas, etc.) en la cápsula. Lo típico es de 6 a 16 semanas de liberación retrasada en aplicaciones de césped. Cuando se utiliza un polímero duro como recubrimiento secundario, las propiedades son un cruce entre las partículas controladas por difusión y las tradicionales recubiertas de azufre.
Muchos factores motivan el uso de CRF, incluido un uso más eficiente del fertilizante. Para ilustrar el problema, se estima que, en promedio, el 16% de los fertilizantes convencionales a base de nitrógeno se pierde por evaporación (como NH 3 , N 2 O, N 2 ) o por escurrimiento de amoníaco. [4] [5] Otro factor que favorece que la CRT proteja los cultivos del daño químico ( quema de fertilizantes ). Además de proporcionar nutrición a las plantas, el exceso de fertilizantes puede ser venenoso para la misma planta. Finalmente, las ventajas importantes son económicas: menos aplicaciones y el uso de menos fertilizante en general. Los resultados (rendimiento) en la mayoría de los casos mejoran en >10%.
El CRF tiene el potencial de disminuir la contaminación por nitrógeno, lo que conduce a la eutrofización . El uso eficiente de fertilizantes a base de nitrógeno también es relevante para la emisión de N
2O a la atmósfera cada año, del cual el 36% se debe a la actividad humana. El N antropogénico
2El O es producido por microorganismos que actúan sobre el amoníaco más rápido de lo que la planta puede absorber este nutriente. [6]
El fertilizante se administra ya sea cubriendo el suelo o mezclando el fertilizante con el suelo antes de sembrar . El recubrimiento de polímero de los ingredientes de los fertilizantes proporciona a las tabletas y a las puntas una "liberación real en el tiempo" o una "liberación de nutrientes por etapas" (SNR, por sus siglas en inglés) de los nutrientes de los fertilizantes. NBPT funciona como un inhibidor de la enzima ureasa . [4] Se añaden inhibidores de ureasa , en niveles del 0,05 por ciento en peso, a los fertilizantes a base de urea para controlar su conversión en amoníaco. [7]
La tasa de liberación está determinada por varios factores principales: (i) la baja solubilidad de los compuestos en la humedad del suelo, (ii) la descomposición de la capa protectora aplicada a los gránulos de fertilizante y (iii) la conversión de los químicos en amoníaco. o un nutriente vegetal igualmente eficaz. [4]
Los fertilizantes convencionales son solubles en agua, los nutrientes se dispersan. Debido a que los fertilizantes de liberación controlada no son solubles en agua, sus nutrientes se dispersan en el suelo más lentamente. Los gránulos de fertilizante pueden tener un sustrato insoluble o una cubierta semipermeable que evita la disolución y permite que los nutrientes fluyan hacia afuera.
La Asociación Estadounidense de Funcionarios de Control de Alimentos Vegetales (AAPFCO) ha publicado las siguientes definiciones generales (Publicación Oficial 57):
La mayoría de los fertilizantes de liberación lenta son derivados de la urea, un fertilizante puro que proporciona nitrógeno. La isobutilidenodiurea ("IBDU") y la urea-formaldehído se convierten lentamente en el suelo en urea, que es rápidamente absorbida por las plantas. IBDU es un compuesto único con la fórmula (CH 3 ) 2 CHCH(NHC(O)NH 2 ) 2 mientras que los urea-formaldehídos consisten en mezclas de fórmula aproximada (HOCH 2 NHC(O)NH) n CH 2 .
Los fertilizantes de liberación controlada son fertilizantes tradicionales encapsulados en una cáscara que se degrada a un ritmo específico. El azufre es un material de encapsulación típico. Otros productos recubiertos utilizan termoplásticos (y a veces etileno-acetato de vinilo y tensioactivos, etc.) para producir una liberación controlada por difusión de urea u otros fertilizantes. El "recubrimiento de capa reactiva" puede producir recubrimientos de membrana más delgados y, por lo tanto, más baratos, aplicando monómeros reactivos simultáneamente a las partículas solubles. "Multicote" es un proceso que aplica capas de sales de ácidos grasos de bajo costo con una capa superior de parafina. Recientemente, los polímeros biodegradables como recubrimientos para fertilizantes de liberación lenta/controlada han atraído interés por su potencial para aumentar la eficiencia de utilización de fertilizantes/pesticidas y reducir los efectos ambientales negativos. [9]