Quali sono le materie prime utilizzate nella produzione di fertilizzanti?

I fertilizzanti sono fondamentali per aiutare le piante e le colture a crescere. Ma vi siete mai chiesti quali ingredienti compongono i fertilizzanti moderni?

La produzione di fertilizzanti si basa su una serie di materie prime derivanti da depositi minerari, fonti di idrocarburi, sottoprodotti industriali e altro ancora.

In questa guida completa, come professionista produttore di linee di produzione di fertilizzanti, Il nostro sito web, che è stato realizzato in collaborazione con l'Università di Milano, offre un'analisi approfondita delle principali materie prime utilizzate per la produzione di fertilizzanti a base di azoto, fosforo e potassio.

Perché i fertilizzanti sono importanti

Prima di entrare nel merito delle materie prime, è utile comprendere perché I fertilizzanti svolgono un ruolo fondamentale nell'agricoltura e nella produzione alimentare.

Quando le piante crescono, assorbono i nutrienti dal terreno. I principali nutrienti di cui le piante hanno bisogno sono:

• Azoto - Per una crescita verde e frondosa
• Fosforo - Formare radici, steli e frutti
• Potassio - Per costruire la struttura cellulare e migliorare la resistenza alla siccità

Con il tempo, questi nutrienti si esauriscono nel terreno a causa dell'erosione, della lisciviazione e dell'assorbimento da parte delle piante. Quando i livelli di nutrienti diminuiscono, le piante non crescono con lo stesso vigore e non producono un raccolto altrettanto abbondante.

È qui che entrano in gioco i fertilizzanti. I fertilizzanti sostituiscono le sostanze nutritive del suolo in esaurimento, agendo come una “iniezione di vitamine” per le piante.

In media, il 30-50% della resa delle colture dipende direttamente dall'alimentazione con fertilizzanti. Quindi, senza i fertilizzanti che aiutano ad aumentare il suolo, l'approvvigionamento alimentare globale subirebbe un colpo significativo.

Quali sono le materie prime utilizzate nella produzione di fertilizzanti?

Gli ingredienti principali: Azoto, fosforo e potassio

I tre nutrienti principali dei fertilizzanti sono l'azoto (N), il fosforo (P) e il potassio (K). Ecco perché spesso si vedono fertilizzanti etichettati con una percentuale combinata “N-P-K”.

Ad esempio, un fertilizzante 10-15-30 contiene:

• 10% azoto
• 15% fosforo (sotto forma di P2O5)
• 30% potassio (sotto forma di K2O)

Questo rapporto N-P-K è studiato su misura per dare alle piante un equilibrio nutrizionale di ogni ingrediente chiave.

Ma da dove provengono questi ingredienti fondamentali dei fertilizzanti? Diamo un'occhiata più da vicino alle materie prime che stanno alla base dei fertilizzanti a base di azoto, fosforo e potassio.

Materie prime per fertilizzanti azotati

L'azoto è un componente fondamentale delle proteine e degli ormoni della crescita nelle piante. Come tale, è richiesto in quantità maggiori rispetto ad altri nutrienti.

Il processo Haber-Bosch, inventato all'inizio del 1900, ha permesso la produzione di massa di fertilizzanti azotati. Funziona combinando l'azoto gassoso proveniente dall'atmosfera con l'idrogeno derivato dal gas naturale o dal metano.

Nello specifico, ecco un rapido riepilogo:

1. I gas azoto e idrogeno vengono convogliati in un recipiente del reattore ad alta pressione insieme a un catalizzatore metallico.
2. Il legame tra i gas idrogeno e azoto produce ammoniaca (NH3).
3. L'ammoniaca calda viene raffreddata e si liquefa.
4. Gli oligoelementi vengono rimossi per purificare l'ammoniaca.
5. Infine, l'ammoniaca liquida viene stoccata sotto pressione prima di essere inviata agli impianti a valle per essere trasformata in fertilizzanti azotati come l'urea e il nitrato di ammonio.

Quindi, in sintesi, le materie prime sono:

• Azoto atmosferico - Proveniente dall'aria
• Idrogeno - Principalmente da gas naturale o metano
• Catalizzatore di ferro - Migliora la velocità/efficienza della reazione di sintesi dell'ammoniaca

L'ammoniaca fornisce quindi l'azoto di base che viene formulato in vari fertilizzanti azotati per uso finale.

Materie prime dei fertilizzanti al fosforo

Il secondo nutriente chiave dei fertilizzanti è il fosforo (P).

Presente in composti critici per la crescita come il DNA, il fosforo aiuta le piante a sviluppare un apparato radicale sano e a posticipare la maturazione. Favorisce inoltre la produzione di semi e la maturazione dei frutti.

I fertilizzanti al fosforo provengono da depositi di rocce fosfatiche:

• Sedimentario - Formata da vita marina fossilizzata
• Igneo - Si crea quando la lava fusa contenente fosforo si indurisce

Indipendentemente dal tipo di deposito, la roccia fosfatica contiene 12-17% di fosforo.

Per sbloccare questo risultato, la roccia fosfatica viene sottoposta a estrazione, trattamento e trasformazione chimica:

1. I depositi di superficie vengono estratti a strisce.
2. Il minerale di fosfato viene frantumato e lavato per rimuovere le impurità in un processo detto di arricchimento. Si ottiene così una polvere arricchita di fosfati.
3. La polvere viene trattata con acido solforico, che separa una soluzione nutritiva di fosforo chiamata acido fosforico verde.
4. L'ammoniaca, l'acido solforico o l'acido nitrico vengono poi aggiunti alla soluzione di acido fosforico per produrre fertilizzanti concentrati a base di fosforo, come il perfosfato triplo e il fosfato diammonico.

Le materie prime alla base dei fertilizzanti al fosforo comprendono:

• Roccia fosfatica
• Acido solforico - Per la lavorazione del minerale
• Acidi secondari - Come l'acido nitrico e solforico per creare composti di fosforo

Questo copre i materiali chiave per la sintesi dei fertilizzanti al fosforo!

Materie prime del fertilizzante di potassio

Il terzo nutriente primario, il potassio (K), aiuta le piante a costruire la struttura cellulare, a trattenere l'acqua e a rendere più efficiente la fotosintesi. Inoltre, aiuta i frutti a sviluppare un colore e un sapore migliori.

Le materie prime dei fertilizzanti di potassio provengono principalmente da depositi sotterranei di sale di potassio depositati dall'evaporazione di antichi mari interni.

Le fasi di produzione più comuni includono:

1. Si estraggono depositi sotterranei di sali di potassio come la silvinite.
2. Il minerale di potassio grezzo viene sottoposto a processi di flottazione, cristallizzazione e purificazione. Si formano così varietà come il cloruro di potassio e il solfato di potassio.
3. I sali di potassio vengono poi granulati per semplificare la manipolazione e il trasporto.
4. Infine, gli ingegneri chimici li miscelano con altri fertilizzanti nutritivi in impianti di miscelazione regionali.

Le materie prime dei fertilizzanti a base di potassio derivano quindi da composti di sali di potassio estratti come:

• Cloruro di potassio
• Solfato di potassio

Queste sono le origini dei nutrienti “K” nella miscela di fertilizzanti standard N-P-K!

Nutrienti secondari e oligoelementi

Pur costituendo una percentuale minore di composizione, i nutrienti secondari e i micronutrienti svolgono un ruolo altrettanto vitale nei fertilizzanti.

Facciamo un rapido ripasso della loro origine.

Materie prime secondarie per i nutrienti

I macronutrienti secondari rappresentano circa il 5% di una tipica miscela di fertilizzanti. I nutrienti secondari più comuni sono:

• Calcio - Contribuisce alla formazione della parete cellulare
• Magnesio - Si trova nella clorofilla
• Zolfo - Sintesi proteica

Queste provengono principalmente da:

Pietra calcarea: Composto da carbonato di calcio e carbonato di calcio e magnesio.
Dolomite: Fornisce magnesio
Zolfo elementare: Fonte diretta di zolfo

Materie prime per micronutrienti

Pur costituendo solo l'1% circa delle miscele, i micronutrienti servono come cofattori essenziali per l'attività enzimatica delle piante e la sintesi proteica.

I micronutrienti sono costituiti da boro, cloro, rame, ferro, manganese, molibdeno, nichel e zinco.

Le materie prime derivano dall'integrazione:

• Minerali come l'ematite
• Sottoprodotti metallici industriali
• Fonti di oligominerali naturalmente concentrate

Questo copre le comuni materie prime di nutrienti secondari e micronutrienti miscelate nei fertilizzanti!

Altri ingredienti e materiali chiave

Oltre ai macro/micronutrienti chiave già descritti, la produzione di fertilizzanti si basa anche su alcuni materiali aggiuntivi, tra cui:

Raccoglitori e riempitivi

I riempitivi non reattivi rendono i fertilizzanti più facili da applicare in quanto solidi e privi di polvere. Inoltre, i leganti riducono al minimo l'assorbimento di umidità durante lo stoccaggio.

I riempimenti tipici sono costituiti da calcare, lignite e solfato di ferro. Vengono utilizzati anche il fosfato fossile naturale, il gesso e il solfato di potassio e magnesio.

Rivestimenti

I rivestimenti a rilascio controllato svolgono un ruolo importante nei fertilizzanti granulari. Questi strati polimerici protettivi regolano la velocità di dissoluzione dei nutrienti in base all'umidità e alla temperatura del terreno. L'obiettivo è mantenere i nutrienti disponibili per un periodo prolungato.

I tipi di polimeri sono spesso costituiti da resine plastiche combinate con zolfo, gomma sintetica o oli vegetali. Ciò consente di personalizzare la durata del rivestimento in base al tasso di rilascio desiderato.

Agenti antiagglomeranti

Quando i fertilizzanti granulari vengono stoccati, l'umidità e la pressione possono causare la formazione di grumi. I composti antiagglomeranti prevengono questo fenomeno attraverso agenti stabilizzanti, rivestimenti o manipolazione delle dimensioni e della forma dei cristalli.

I comuni materiali antiagglomeranti sono costituiti da stearati, scisto, gesso, diatomee, silice e altri minerali friabili. Queste sostanze non reattive separano i granuli di fertilizzante.

Questo riassume alcuni altri ingredienti essenziali che consentono una produzione e una gestione efficiente dei fertilizzanti!

Il bilancio

• Le principali materie prime per la produzione di fertilizzanti consistono in composti di azoto, fosfati e sali di potassio che forniscono i macronutrienti primari.
• Queste provengono da fonti come l'estrazione di rocce fosfatiche, la separazione atmosferica e la lavorazione e sintesi chimica estensiva.
• I nutrienti secondari e i micronutrienti rappresentano una componente minore, ma altrettanto critica, che supporta lo sviluppo della pianta, la funzione enzimatica e la tolleranza allo stress.
• Ulteriori materie prime, come cariche minerali, rivestimenti polimerici e additivi antiagglomeranti, contribuiscono a migliorare le caratteristiche di produzione, manipolazione e rilascio dei nutrienti.

Sebbene i fertilizzanti dimostrino il loro prezioso impatto sul campo, è necessaria una vasta industria che sfrutti le risorse a livello globale per fornire i nutrienti essenziali per le piante e migliorare i raccolti.

Ora che conoscete le materie prime che costituiscono la spina dorsale dei fertilizzanti, potete apprezzare meglio la scienza che alimenta il nostro sistema di produzione alimentare!