Los fertilizantes son vitales para el crecimiento de las plantas y los cultivos. Pero, ¿se ha preguntado alguna vez qué ingredientes intervienen en la fabricación de los fertilizantes modernos?
Resulta que la producción de fertilizantes depende de una variedad de materias primas derivadas de yacimientos minerales, fuentes de hidrocarburos, subproductos industriales y más.
En esta completa guía, como profesional fabricante de líneas de producción de fertilizantesEn este artículo, voy a analizar en profundidad las principales materias primas utilizadas para producir abonos nitrogenados, fosfatados y potásicos.
Por qué son importantes los fertilizantes
Antes de pasar a las materias primas, conviene comprender lo siguiente por qué Los fertilizantes desempeñan un papel crucial en la agricultura y la producción de alimentos.
A medida que crecen, las plantas absorben nutrientes del suelo. Los principales nutrientes que necesitan las plantas son:
- Nitrógeno - Para un crecimiento verde y frondoso
- Fósforo - Formar raíces, tallos y frutos
- Potasio - Para construir la estructura celular y mejorar la resistencia a la sequía
Con el tiempo, estos nutrientes se agotan en el suelo a través de la erosión, la lixiviación y la absorción por las plantas. Cuando los niveles de nutrientes disminuyen, las plantas no crecen con tanto vigor ni producen cosechas tan abundantes.
Ahí es donde entran en juego los fertilizantes. Los fertilizantes sustituyen a los nutrientes agotados del suelo, actuando como un "chute de vitaminas" para las plantas.
Por término medio, el 30-50% del rendimiento de los cultivos depende directamente de la nutrición de los fertilizantes. Por tanto, sin fertilizantes que ayuden a aumentar el suelo, el suministro mundial de alimentos sufriría un golpe importante.
¿Qué materias primas se utilizan en la producción de fertilizantes?
Los ingredientes básicos: Nitrógeno, fósforo y potasio
Los tres nutrientes principales de los fertilizantes son el nitrógeno (N), el fósforo (P) y el potasio (K). Por eso es frecuente ver fertilizantes etiquetados con una combinación de porcentajes "N-P-K".
Por ejemplo, un abono 10-15-30 contiene:
- 10% nitrógeno
- 15% fósforo (en forma de P2O5)
- 30% potasio (en forma de K2O)
Esta proporción N-P-K está adaptada para proporcionar a las plantas un equilibrio nutricional de cada ingrediente clave.
Pero, ¿de dónde proceden realmente estos ingredientes básicos de los fertilizantes? Echemos un vistazo a las materias primas de los fertilizantes nitrogenados, fosfatados y potásicos.
Materias primas de los fertilizantes nitrogenados
El nitrógeno es un componente esencial de las proteínas y las hormonas de crecimiento de las plantas. Como tal, se requiere en mayores cantidades que otros nutrientes.
El proceso Haber-Bosch, inventado a principios del siglo XX, permitió la producción masiva de fertilizantes nitrogenados. Funciona combinando gas nitrógeno de la atmósfera con hidrógeno derivado del gas natural o del metano.
En concreto, he aquí un rápido resumen:
- Los gases nitrógeno e hidrógeno se conducen a un recipiente reactor de alta presión junto con un catalizador metálico.
- Los gases de hidrógeno y nitrógeno se unen para producir amoníaco (NH3).
- El gas amoniaco caliente se enfría y se licua.
- Se eliminan los oligoelementos para purificar el amoníaco.
- Por último, el amoníaco líquido se almacena a presión antes de pasar a las plantas posteriores para su conversión en fertilizantes nitrogenados como la urea y el nitrato de amonio.
En resumen, las materias primas son:
- Nitrógeno atmosférico - Procedente del aire
- Hidrógeno - Principalmente a partir de gas natural o metano
- Catalizador de hierro - Mejora la velocidad/eficacia de la reacción de síntesis del amoníaco
A continuación, este amoníaco proporciona el nitrógeno base que se formula en diversos fertilizantes nitrogenados de uso final.
Materias primas para fertilizantes de fósforo
El segundo nutriente vegetal clave en los fertilizantes es el fósforo (P).
El fósforo, que se encuentra en compuestos fundamentales para el crecimiento como el ADN, ayuda a las plantas a desarrollar sistemas radiculares sanos y a retrasar la madurez. También contribuye a la producción de semillas y a la maduración de los frutos.
Los abonos fosforados proceden de yacimientos de roca fosfórica:
- Sedimentos - Formado por vida marina fosilizada
- Ígnea - Se crea cuando la lava fundida que contiene fósforo se endurece
Independientemente del tipo de yacimiento, la roca fosfórica contiene 12-17% de fósforo.
Para desbloquearla, la roca fosfórica se somete a extracción, beneficio y tratamiento químico:
- Los yacimientos superficiales se explotan a cielo abierto.
- El mineral de fosfato se tritura y se lava para eliminar las impurezas en un proceso llamado beneficio. El resultado es un polvo enriquecido con fosfato.
- El polvo se trata con ácido sulfúrico, que separa una solución nutritiva de fósforo llamada ácido fosfórico verde.
- A continuación, se añade amoníaco, ácido sulfúrico o ácido nítrico a la solución de ácido fosfórico para producir fertilizantes fosforados concentrados como el superfosfato triple y el fosfato diamónico.
Así pues, las materias primas de los fertilizantes fosforados incluyen:
- Roca fosfórica
- Ácido sulfúrico - Para el tratamiento de minerales
- Ácidos secundarios - Como el ácido nítrico y sulfúrico para crear compuestos de fósforo
Eso cubre los materiales clave para sintetizar fertilizantes fosforados.
Materias primas de fertilizantes potásicos
El tercer nutriente primario, el potasio (K), ayuda a las plantas en la construcción de la estructura celular, la retención de agua y la eficacia de la fotosíntesis. También ayuda a que los frutos desarrollen mejor color y sabor.
Las materias primas del abono potásico proceden principalmente de depósitos subterráneos de sal potásica depositados por la evaporación de antiguos mares interiores.
Entre las fases de producción habituales se incluyen:
- Se explotan yacimientos subterráneos de sales de potasio como la silvinita.
- A continuación, el mineral de potasio en bruto se somete a procesos de flotación, cristalización y purificación. Estos forman variedades como el cloruro potásico y el sulfato potásico.
- A continuación, las sales de potasio se granulan para simplificar su manipulación y transporte.
- Por último, los ingenieros químicos los mezclan con otros fertilizantes nutritivos en instalaciones regionales de mezcla.
Así pues, las materias primas de los fertilizantes potásicos proceden de compuestos de sales de potasio extraídas de minas como:
- Cloruro potásico
- Sulfato de potasio
Éstos son los orígenes de los nutrientes "K" en su mezcla estándar de fertilizantes N-P-K.
Nutrientes secundarios y oligoelementos
Aunque constituyen un porcentaje de composición menor, los nutrientes secundarios y los micronutrientes desempeñan un papel igualmente vital en los abonos.
Hagamos un rápido repaso de su origen.
Materias primas nutritivas secundarias
Los macronutrientes secundarios representan alrededor del 5% de una mezcla típica de fertilizantes. Los nutrientes secundarios más comunes son:
- Calcio - Ayuda a la formación de la pared celular
- Magnesio - Se encuentra en la clorofila
- Azufre - Síntesis de proteínas
Estos proceden principalmente de:
Piedra caliza: Compuesto de carbonato de calcio y carbonato de calcio y magnesio
Dolomita: Aporta magnesio
Azufre elemental: Fuente directa de azufre
Materias primas de micronutrientes
Aunque sólo constituyen alrededor del 1% de las mezclas, los micronutrientes sirven como cofactores esenciales que impulsan la actividad enzimática de las plantas y la síntesis de proteínas.
Los micronutrientes son boro, cloro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, níquel y zinc.
Las materias primas proceden de la suplementación:
- Minerales como la hematites
- Subproductos metálicos industriales
- Fuentes de oligoelementos naturalmente concentradas
Esto incluye las materias primas comunes de nutrientes secundarios y micronutrientes que se mezclan en los abonos.
Otros ingredientes y materiales clave
Aparte de los macro y micronutrientes clave ya mencionados, la producción de fertilizantes también depende de otros materiales:
Encuadernadoras y rellenadoras
Los aglutinantes no reactivos facilitan la aplicación de los fertilizantes como sólidos sin polvo. Los aglutinantes también minimizan la absorción de humedad en el almacenamiento.
Los rellenos típicos consisten en piedra caliza, lignito y sulfato de hierro. También se utilizan el fosfato fosilizado natural, el yeso y el sulfato de potasio y magnesio.
Revestimientos
Los recubrimientos de liberación controlada desempeñan un papel importante en los fertilizantes granulados. Estas capas poliméricas protectoras regulan la velocidad de disolución de los nutrientes en función de la humedad y la temperatura del suelo. El objetivo es mantener los nutrientes disponibles durante un periodo prolongado.
Los tipos de polímeros suelen consistir en resinas plásticas combinadas con azufre, caucho sintético o aceites vegetales. De este modo se adapta la durabilidad del revestimiento en función de la velocidad de liberación deseada.
Antiaglomerantes
Cuando los fertilizantes granulados se almacenan, la humedad y la presión pueden provocar la formación de grumos. Los compuestos antiaglomerantes lo evitan mediante agentes estabilizadores, revestimientos o la manipulación del tamaño y la forma de los cristales.
Los materiales antiaglomerantes comunes consisten en estearatos, esquisto, yeso, tierras de diatomeas, sílices y otros minerales desmenuzables. Estas sustancias no reactivas separan los gránulos de fertilizante.
Esto resume otros ingredientes esenciales que permiten una producción y manipulación eficaces de los fertilizantes.
Lo esencial
- Las principales materias primas para la producción de fertilizantes consisten en compuestos de nitrógeno, fosfatos y sales de potasio que proporcionan macronutrientes primarios.
- Éstos proceden de fuentes como la minería de roca fosfórica, la separación atmosférica y el procesamiento y la síntesis química extensiva.
- Los nutrientes secundarios y los micronutrientes representan un componente menor, pero igualmente crítico, que favorece el desarrollo de las plantas, la función de las enzimas y la tolerancia al estrés.
- Las materias primas adicionales, como las cargas minerales, los recubrimientos poliméricos y los aditivos antiaglomerantes, contribuyen a mejorar las características de producción, manipulación y liberación de nutrientes.
Así pues, aunque es en el campo donde los fertilizantes demuestran su inestimable impacto, se necesita una vasta industria que aproveche los recursos a escala mundial para suministrar los nutrientes esenciales para las plantas que mejoran las cosechas.
Ahora que conoce las materias primas que constituyen la base de los fertilizantes, podrá apreciar mejor la ciencia que impulsa nuestro sistema de producción de alimentos.
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