Fertilizantes: Minimizando las Pérdidas durante el Manipuleo

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Desarrollos tecnológicos que aseguran la integridad del granulo de fertilizante entre la fabricación y la aplicación

Los fertilizantes son fabricados con altos estándares de calidad pero están bajo riesgos de degradación y otros daños a lo largo de los procesos de fabricación, manipuleo, almacenamiento y otras operaciones de la cadena de distribución. Éstos afectan la uniformidad, el valor y la efectividad de la aplicación de fertilizantes.

Para asegurar una performance óptima la elección de un fertilizante toma en cuenta su contenido de nutrientes, la formaquímica de su presentación, y otros factores de calidad. Sin embargo, el almacenamiento deficiente y el manipuleo inapropiado pueden conducir a un deterioro de las cualidades físicas y a una menor performance como aportantes de nutrientes.

La calidad física de los fertilizantes depende de:

  • Las propiedades físicas de los productos desde la producción
  • Las instalaciones de almacenamiento y las condiciones climáticas durante éste
  • El manipuleo durante la transferencia a lo largo de la cadena de distribución comercial

Las propiedades físicas de un producto están determinadas por su composición química y las condiciones industriales, es decir, como se fabrica. Las propiedadesmás importantes de un producto a los fines de manipuleo, almacenamiento y distribución son:

  • Higroscopicidad
  • Apelmazamiento
  • Distribución de forma y tamaño de las partículas
  • Dureza de las partículas y resistencia mecánica
  • Segregación
  • Tendencia a generar polvo o "finos" (partículas por debajo del estándar)
  • Densidad aparente
  • Compactibilidad,química y física

Los fertilizantes son entregados en una gran variedad de formas físicas, incluyendo sólidas y fluidas. Los productossolidos pueden ser presentados en forma de polvos, cristales, perlas o gránulos. Inclusive muchos minerales naturales, como el yeso (SO4Ca), la silvita (ClK) o kieserita (SO4Mg) son comercializados como rocas finamente molidas. Las formas físicas más adecuadas para un fertilizante normalmente estándeterminadaspor sus característicasquímicas, uso final y método de aplicación. Así,los fertilizantes para fertirriego deben ser completamente solubles, y si son productos de baja solubilidad deberían presentarse como polvos molidos muy finos como para asegurar una rápidadisolución y disponibilidad para la planta. Los productos solidos deberían fluir libremente y libre de partículas agregadas (terrones), causadas por el apelmazamiento. El tamaño de las partículas también deberá ser uniformemente consistentepara asegurar un patrón parejo de aplicación. Además del apelmazamiento, la absorción excesiva de humedad, un ambiente polvoriento y la segregación de las partículas son los principales problemas que pueden surgir como consecuencia del manipuleo.

 

Fig. 1. Puentes cristalinos entre las partículas que causan el apelmazamiento.

 
Eltamaño de partículas afecta la granulación y la performance del proceso durante la manufactura, mezclado, manipuleo, aplicación, y eventualmentea las respuestas agronómicas. La reducción del tamaño de partículaaumenta el área total superficial, o área específica de un material determinado. Cuanto mayor es el área superficial, mayor será la reactividad de la partícula. Los polvos finos, fertilizantes granulados con alto contenido de polvo, y cristalespequeños son susceptibles de apelmazarse debido a su mayor área superficial, la que resulta en una mayor absorción de humedad y reacción con las partículas adyacentes.

La resistencia, o fuerza mecánica de un granulo o una perla, determina su capacidad para soportar la degradación quepuede ocurrir en el manipuleo y almacenamiento. La fuerza de aplastado es importante cuando se determinan las propiedades de almacenamiento, mientras que la abrasión generarápartículas finas y polvos durante el manipuleo. Lastransferencias de material con sinfines o ‘chimangos’ son una causa común de la degradación de un producto a través de la abrasión. Los materiales granulares en general tienen un mayor resistencia al impacto que los materiales perlados.

La higroscopicidad es una característica importante de los fertilizantes sólidosa causade su efecto en la calidad física de un producto, la que a su vez afecta las propiedades de almacenamiento y manipuleo. Se define como la propiedad de un fertilizante de absorber humedad bajo condiciones específicas de temperatura y humedad. Cuanto mayor es la higroscopicidad de un fertilizante, mayor será la probabilidad de tener problemas en el curso del almacenamiento y manipuleo. Las propiedades higroscópicas de un fertilizantepueden ser cuantificadas y calificadas midiendo la Humedad Relativa Crítica(HRC) y sus características de absorción y penetración de la humedad. La tabla 1 muestra la HRC de los fertilizantes más comunes. La HRC normalmente decrece con el aumento de la temperatura.

Producto

HRC a 30 °C

Urea

70-75

Sulfato de Amonio

75-85

Nitrato de Amonio

55-60

Fosfato Diamónico

65-75

Fosfato Monoamónico

70-75

Superfosfato Triple

75-85

Superfosfato Simple

80-85

Cloruro de Potasio

70-80

Sulfato de Potasio

75-80

La mayoría de los fertilizantes tienen cierta tendencia a formar grumos o aglomerados (apelmazamiento) durante el almacenamiento. El apelmazamiento es causado por la formación de puntos de contacto entre las partículas de fertilizante. El mecanismo de apelmazamiento se atribuye a la formación de puentes salinos o cristalinos y / o adhesión capilar. Estos se desarrollan durante el almacenaje como resultante de continuar reacciones químicas internas, procesos de disolución y re cristalización y/o efectos de la temperatura.La gravedad del apelmazamiento puede ser influenciada por variosfactores, tales como la composición química, el contenido de humedad, la estructura de las partículas, la resistencia mecánica, propiedades higroscópicas, la temperatura del producto, condiciones ambientales, tiempo de almacenamiento, y la presión durante el almacenamiento. Los diversos métodos de reducir o eliminar el apelmazamiento en los fertilizantes implican básicamente el control de las condiciones de almacenamiento, embalaje, y/o adición de anti aglomerantes.

La emisión de polvos durante el manipuleo es un problema ambiental y están sujetas a las regulaciones oficiales vigentes. Normalmente hay límitesestablecidos de polvo en un fertilizante para ser admitida su comercialización. El polvo y los finos normalmente aparecen durante al manipuleo a partir de

  • Absorciónde agua
  • Débil estructura superficial y resistencia mecánica de las partículas o gránulos a la abrasión
  • Baja resistencia mecánica de los gránulos a la compresión
  • Roces y fricciones mecánicas a lo largo de la cadena de distribución y manipuleo
  • Uso y desgaste del equipamiento de manipuleo

 
Tecnología al rescate

Los sistemas de revestimiento o impregnación (coating) eliminan la formación de polvo. Son tratamientos aplicados a la superficie de las partículas de fertilizantes sólidos.Esto agentes se usan para mejorar la calidad de los fertilizantes y asegurar su fortaleza en el curso del manipuleo, almacenamiento y transporte. Varias compañíasespecializadashan desarrollado un amplio rango de eficientes agentes anti apelmazantesespecialmente formulados para asegurar que:

  • La absorción de agua sea sustancialmente reducida cunado se los expone al aire húmedo
  • La tendencia al apelmazamiento sea disminuida al máximo
  • La formación de polvo seasustancialmentereducida

Los recubrimientos pueden ser líquidos, sólidos, termoplásticos o reactivos. Y la función de un impregnante puede ser:

    • Control de la emisión de polvo
    • Minimizar el apelmazamiento (conjunto de bolsas, conjunto de pila)
    • Mejorar la fluidez
    • Minimizar la absorción de humedad
    • Para estabilizar la superficie
    • Mejorar la compatibilidad de usos finales
    • Para mejorar la apariencia
    • Modificar las características de liberación de nutrientes

Entre algunos usos especiales se menciona el uso de impregnantes "pegantes" junto con formulaciones en polvo de micronutriente. En estos, el impregnante se agrega junto el polvo que posee micronutrientes, por ejemplo óxido de zinc, para que este último recubra quede adherido a la superficie del granulo de fertilizante, facilitando de este modo una distribución uniforme del micronutriente junto con el fertilizante con macronutrientes. Además su usan impregnantes pigmentados para dar cierto color al producto. La mayoría de los fertilizantes son recubiertos en la superficie para obtener estos efectos, pero la manipulación del producto debe sin embargo ser adecuada para mantener la funcionalidad de la cobertura aplicada.

Una gran variedad de productos especialmente formulados para reducir el apelmazamiento han sidodesarrollados por muchas compañías. La tendencia a la agregación y aterronamiento de los fertilizantes es de gran preocupación entre los fabricantes. Un gran esfuerzo de investigación se ha dedicado para resolver este problema.

Para prevenir el apelmazamiento, los fertilizantes son tratados con varios agentes que normalmenteincluyen un agentesurfactante y un polvo inerte. Los compuestos surfactantes activos controlan la formación de puentes salnos mientras que el polvo reduce el área de superficies de contacto.

Hay dos tipos principales de agentes anti apelmazantes, manufacturados o sintéticos y otrosnaturales. Algunos agentes anti apelmazantes son solubles en agua y otros son solubles en alcoholes u otros solventes orgánicos.

Con la prevención de la formación de polvo, la cantidad de polvo liberado de un producto fertilizantes dependerá de carias propiedades físicas, incluyendo la fortaleza de la partícula y la forma, métodos de manipuleos y el sistema de cobertura aplicado se han desarrollado sistemas de cobertura que reducen la liberación de polvo hasta 90 en la cadena de manipulo del granel

Las principales tipos de materiales de cobertura incluyen

Tipo de impregnante

Pros y contras

Particulados (arcillas, talcos)

Estos son buenos para asegurar la floabilidad y prevenir el apelmazamiento pero puede resultar en formación de polvo y deben aplicarse en grandes cantidades

Aceites impregnantes. Derivados del fuel oil, aceites asfálticos, aceites refinados, o grasas.

Son muy efectivos como agentes supresores de polvo pero menos efectivos para combatir el apelmazamiento

Mezclas termoplásticas. Ceras, surfactantes cerosos, azufre, resinas y polímeros

Efectivos agentes para el control de polvo y del apelmazamiento, pero pueden ser más costosos

Líquidos solubles en agua. Glicerina, melazas, soluciones surfactantes y soluciones de polímeros

Para aplicación especiales donde además se precise solubilidad

Sistemas de polímeros. Películaspolimerizados formados por reacción o entrelazamiento sobre la superficie del fertilizante

Costoso, proceso complicado pero resulta en un producto de alta performance

Los revestimientos se utilizan para preservar la calidad del fertilizante manufacturado a través del despacho, transporte, almacenamiento y manipulación. Normalmente los revestimientos no pueden corregir los problemas inherentes de laintegridad o estabilidad del gránulo, resultantes del proceso de manufactura, en particular:

  • Forma y superficie deficiente
  • Excesiva porosidad
  • Reblandecimiento con el tiempo
  • Alto contenido de humedad
  • Deficiente control de los procesos

En algunos casos, los aditivos duranteel procesado pueden ayudar a mitigar los anterioresproblemas, así como modificaciones de los procesos.

El agregado de estos impregnantes químicos puede ser durante distintos pasos de la fabricación o de la cadena de distribución. En tambores giratorios pueden instalarse fácilmente pulverizadores dentro del tambor durante el proceso de granulación. En las instalaciones de mezclado el impregnante puede ser pulverizado o inyectado durante la mezcla como también en el punto de descarga proveyendo un cerramiento. Un importante aspecto es determinar el ángulo correcto de pulverizado así como las pastillas que apuntan al fertilizante. Además del tipo de pastilla, plana o de cono hueco, es otro parámetro importante para un dosaje correcto del impregnando

Para optimizar la eficiencia de la aplicación de impregnante se recomienda que el área superficial expuesta sea maximizada y minimizado el espacio de poros. También se recomienda sincronizar la dosis de impregnante aplicado con la velocidad de exposición de la superficie. La selección del agente impregnante más adecuado dependerá de la curva de viscosidad/temperatura y cobertura durante la aplicación. El costo de estos procesos de impregnación por oscila entre US $ 0,5 a 1tonelada de fertilizante tratado en el rango más bajo que solo precise un control básico del polvo; mientras que los productos de rango medio, para realizar un control de la generación de polvos y prevenir el apelmazado se estima entre US $ 1 a 3 /t. Entre los productos más específicas, con composición especial totalmente solubles en soluciones salinas o para liberación controlada de nutrientes, el costo del impregnado puede estar entre US $ 3 a 10/t.

Existe una innovación continua con estos materiales nuevos que maximizan la eficiencia del proceso, con mayor duración del tratamiento, con facilidad de aplicación y sin interferir en la interacción mecánica ni penetrar en el granulo y a la vez manteniendo la funcionalidad del fertilizante. También se han desarrollado sistemas automatizados de aplicación de impregnantes como parte integral de sistemas de manipuleo. Muchos aditivos como el Agrotain, que mejoran la eficiencia del uso de los nutrientes contenidos en el fertilizante, son agregados a parcelas más pequeñas de una carga y precisan que el fertilizante sea impregnado con sistemas independientes. Hay muchos nuevos productos líquidos que están entrando al mercado y necesitan ser agregados a las mezclas secas. Dado que la cantidad de líquido que puede aplicarse a una mezcla seca sin causar apelmazamiento es muy baja, los nuevos aditivos líquidos necesitarán estar en concentraciones más altas y usarse volúmenes menores, y resultan en la necesidad de disponer de mezcladores por lotes de alta eficiencia.

 
Referencias

Granquist, V. 2004. Aspects of coating technology for granular fertilizers. http://firt.org/sites/default/files/Granquist_Coating_Technology_presentation.pdf

Ohlsson. A. 2000. Fertiliser Coatings. International Fertiliser Society - Proceeding # 453.

Rutland DW. 1991. Fertilizer caking: Mechanisms, influential factors, and methods of prevention Fertilizer research. Volume 30, Issue 1, pp 99-114

 

 




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