COMPREENDENDO ENXOFRE ELEMENTAR, E PROCESSO DE RECOBRIMENTO DE FERTILIZANTES POR MEIO DA COMPOSIÇÃO LÍQUIDA ALTAMENTE CONCENTRADA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção está relacionada ao modo de recobrimento dos grãos de fertilizantes com uma solução de enxofre altamente concentrada no elemento de interesse. Assim, uma metodologia de aplicação inovadora para agregar a solução de enxofre em dosagens variadas para carregar o teor necessário para o cliente é descrita.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em adição a macronutrientes primários

(como carbono, hidrogénio, oxigénio, nitrogénio, fósforo e potássio) , micronutrientes e macronutrientes secundários são elementos essenciais para o crescimento da planta, mas são requeridos em quantidades muito menores quando comparadas com as quantidades requeridas dos macronutrientes primários.

[003] Os macronutrientes secundários podem incluir, por exemplo, cálcio (Ca), enxofre (S) e magnésio (Mg) . Micronutrientes podem incluir, por exemplo, boro (B) , cobre (Cu) , ferro (Fe) , manganês (Mn) , molibdênio (Mo) , zinco (Zn) , cloro (Cl) , cobalto (Co) , sódio (Na) e combinações entre eles .

[004] Na incorporação de macronutrientes secundários durante a fabricação e/ou na incorporação de um ou mais micronutrientes diretamente nos grânulos de fertilizante, como por exemplo, o NPK ou fertilizantes fosfatados, quando eles estão sendo produzidos, ocorre que em cada grânulo de fertilizante fosfatado acaba tendo uma concentração do macronutriente secundário e/ou micronutriente ( s ) desejado (s) com uma distribuição desuniforme no fertilizante granular.

[005] Contudo, quando se coloca o macronutriente secundário e/ou micronutriente ( s ) escolhido em contato com componentes do fertilizante sendo misturados sob condições de alta temperatura durante a fabricação, a taxa de reação química com os fosfatos é aumentada, o que pode reduzir a disponibilidade da planta de alguns micronutrientes porque os micronutrientes permanecem nos grânulos de fosfatos .

[006] Existem inúmeros trabalhos dedicados à fabricação de fertilizantes contendo enxofre em sua composição. A demanda mundial crescente para fertilizantes contendo enxofre deriva da relação de safras com baixas produções, em determinados casos, o que pode estar relacionado à deficiência de enxofre no solo.

[007] Os processos de fabricação para fertilizantes contendo enxofre do tipo fosfatado envolvem, com frequência, o uso ou a incorporação de sulfatos.

[008] US4377406 ou US4762546 apresentam a desvantagem de os sulfatos serem muito móveis no solo e, portanto, lixiviáveis. O enxofre elementar, contudo, não é lixiviado, como são os sulfatos. É, portanto, mais vantajoso ter o enxofre presente na forma elementar.

[009] Além disso, o enxofre elementar oferece alguns benefícios adicionais nos fertilizantes, sendo que:

- atua como fungicida contra determinados microrganismos ,

- atua como pesticida contra determinadas pragas do solo e das plantas,

- auxilia na decomposição dos resíduos das plantas ,

- melhora a utilização do fósforo e do nitrogénio ,

- reduz o pH de solos alcalinos e calcários.

[0010] Assim sendo, é vantajosa a incorporação de enxofre, na forma de enxofre elementar, aos fertilizantes contendo ou não enxofre.

[0011] Os processos para a fabricação de fertilizantes contendo enxofre, onde o enxofre elementar é usado, são de conhecimento nesta tecnologia. A maior parte dos métodos envolve a incorporação de enxofre fundido no fertilizante .

[0012] US5653782 descreve um processo para a fabricação de fertilizantes contendo enxofre, onde um substrato contendo partículas de fertilizantes é aquecido até uma temperatura acima do ponto de fusão do enxofre e, em seguida, misturado com enxofre.

[0013] De acordo com dito documento, o enxofre é fundido pelo calor proporcionado pelas partículas pré- aquecidas do fertilizante, produzindo um revestimento pouco homogéneo nas partículas de fertilizante.

[0014] O revestimento pouco homogéneo é observado visualmente nos grânulos de fertilizantes encontrados no campo, isto devido a gradientes de temperatura observados durante o processo de revestimento, pouca ancoragem do enxofre na superfície dos grânulos e baixa maleabilidade do enxofre, ou seja, estes fatos proporcionam heterogeneidade nos grânulos de fertilizantes e/ou perdas por manuseio e transporte.

[0015] US3333939 descreve o revestimento de fosfato de amónio com enxofre fundido. Os grânulos são revestidos em uma unidade separada, no qual o enxofre é alimentado, colocando em contato os grânulos com o enxofre fundido ou com uma solução de polisulfeto de amónio. Posteriormente, os grânulos revestidos são secos.

[0016] De modo alternativo, US3333939 ensina um processo para a preparação de partículas de fertilizante contendo enxofre no qual o enxofre é disperso por todas as partículas. Neste processo, a amónia e o ácido fosfórico são deixados para reagir para formar o fosfato de amónio. O fosfato de amónio formado é alimentado a um granulador no qual ele é misturado com ureia e enxofre seco. Os grânulos assim obtidos são secos em um secador.

[0017] A desvantagem do primeiro processo do documento US3333339 é que o revestimento com enxofre deve utilizar material fundido, o que torna o processo muito perigoso devido ao risco de acidentes.

[0018] Já o segundo processo apresenta a desvantagem de requerer o manuseio de enxofre sólido, sendo que o manuseio e a trituração do enxofre sólido são altamente perigosos, devido à formação de pó e ao risco de explosões.

[0019] US5571303 trata de um processo para a fabricação de fertilizantes no qual primeiro são reagidos com amónia, água e ácido fosfórico para formar fosfato de amónio. Em seguida, a mistura fosfato de amónio/água é misturada com enxofre fundido. A mistura, assim, é obtida e mantida a temperaturas de 120-150 ² C até a granulação. [0020] Uma desvantagem desse processo é que, devido à formação prévia do fosfato de amónio, é necessária muita água para manter o sal dissolvido, além de um fosfato de amónio sólido ser formado quando quantidades relativamente pequenas de água são usadas. Outro ponto é a temperatura elevada da mistura durante o processo, o que gera custos energéticos e os mesmos riscos mostrados anteriormente.

[0021] Deste modo, a distribuição homogénea do enxofre por todo o grânulo poderá ser obstruída pela existência desse fosfato de amónio sólido.

[0022] Uma vez que os problemas com a fabricação de fertilizantes contendo enxofre do tipo fosfato de amónio continuam a existir, existe a necessidade para um processo de fabricação para esses fertilizantes que venha a diminuir ou mesmo evitar os problemas experimentados nesta anteriormente.

[0023] Ainda, existe a possibilidade da mistura de grânulos dos micronutrientes ou macronutrientes secundários aos grãos de fertilizante ser uma prática muito utilizada. Todavia, com este tipo de procedimento, ocorre a segregação dos grãos que possuem densidade e características diferentes, deixando a distribuição da mistura do fertilizante granulado contendo um ou mais elementos do tipo, enxofre granulado, grânulos dos micronutrientes ou macronutrientes secundários desuniforme, isto é, existirá a aplicação de quantidades diferentes de fertilizante contendo um ou mais elementos do tipo, enxofre granulado, grânulos dos micronutrientes ou macronutrientes secundários ao longo do solo .

[0024] WO 2008/024007 revela um fertilizante de enxofre, quer na forma de grânulos globulares, quer na forma de pelotas que constitui misturas sólidas de enxofre liquido, bentonita, componentes e microelementos fertilizantes adicionais favoráveis, isto é, caracterizados por seu teor de 60-95% de enxofre, 4-20% de bentonita e 1-8% de lignosulfonato .

[0025] O lignosulfonato é incorporado nas moléculas de fertilizante de enxofre com o objetivo de permitir a formação de grânulos ou pelotas que se dispersam facialmente em contato com a umidade do solo para dentro das moléculas de enxofre, que possuem tamanho de partícula muito menor do que o dos fertilizantes conhecidos deste tipo.

[0026] GB2292140 também revela composições de fertilizante com enxofre/bentonita nas quais 1-30% em peso de um material aglutinante, tal como um lignossulfonato, pode ser adicionado com o propósito de formar grânulos adequados para aplicação do enxofre no terreno.

[0027] No caso de uso de misturas contendo enxofre com outras cargas, obtendo-se grânulos, persistem os problemas de segregação e aplicação não homogénea no solo, além do fato do tamanho das partículas do enxofre serem grandes (até 250 mícrons) , o que reduz a taxa conversão do enxofre elementar a sulfato pelos microrganismos do solo, o que tornaria o enxofre disponível para as plantas.

[0028] WO90/03350 revela um agente químico corretor do solo baseado em enxofre na forma de pelotas para uso agrícola, dito produto compreendendo pó de enxofre transportável pelo ar, pelo menos 3% em peso de um produto inerte selecionado do grupo consistindo de argila, bentonita, caulim e suas misturas, pelo menos 5% de um agente umectante, ditos componentes sendo misturados uns com os outros e submetidos à extrusão úmida e à subsequente secagem para obter as pelotas. Dito agente umectante pode ser um sulfonato de lignina. Contudo, WO90/03350 refere-se ao manuseio de pó de enxofre que é submetido à extrusão, o que mostra os mesmos riscos de acidentes.

[0029] Independentemente dos aperfeiçoamentos revelados no estado da técnica, continuam a existir problemas com a fabricação de fertilizantes contendo enxofre elementar.

[0030] Em particular, os perigos de poeira do enxofre elementar, fusão de enxofre e atrito continuam a ser de grande preocupação, pois podem ocasionar incêndio / explosão .

[0031] Portanto, ainda permanece a necessidade técnica de fertilizantes granulados contendo um ou mais elementos do tipo, enxofre elementar granulado, grânulos dos micronutrientes ou macronutrientes secundários em sua composição e de processos de fabricação de tais fertilizantes que diminua ou mesmo previna os problemas de segurança experimentados na arte.

[0032] Outro ponto a ser observado nos produtos comercialmente vendidos são as concentrações dos elementos do tipo, enxofre elementar granulado, grânulos dos micronutrientes ou macronutrientes secundários, que possuem concentrações muito baixas e/ou não permitirem variações, fato que é possível com a presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0033] A presente invenção tem por objetivo sanar a questão referente à necessidade de um produto com menor risco frente aos problemas de manuseio do enxofre na forma pó para incorporação nos fertilizantes minerais, orgânicos, inorgânicos e organominerais .

[0034] Assim, a presente invenção descreve um produto (fórmula e processo) e uma tecnologia de aplicação para produção de fertilizantes revestidos com enxofre elementar ou em outras formas contendo ou não em sua composição macronutrientes primários e/ou secundários ou micronutrientes , essencialmente isentos de pó e não gordurosos, de fluxo livre ou não bloqueantes, resistentes ao atrito ou abrasão que não tem nenhum tipo de revestimento superior, polimérico ou não, tendo assim uma liberação gradativa e proporcional dependendo das condições do solo.

[0035] A presente invenção apresenta um produto com um tamanho de partícula reduzido, inferior a 50 mícrons, que por sua vez tem uma conversão favorecida e, consequentemente, proporcionam uma maior disponibilidade para as plantas .

[0036] De acordo com a presente invenção, é fornecida uma fórmula, processo de fabricação da solução altamente concentrada e um sistema de aplicação desta solução na superfície do grânulo de fertilizante que podem ou não conter uma quantidade inicial de enxofre em sua formulação, produção e aplicação.

[0037] A composição líquida altamente concentrada contendo enxofre elementar compreende:

- uma suspensão altamente concentrada de enxofre elementar contendo ou não na composição outros macronutrientes secundários ou micronutrientes

- ao menos um tensoativo não-iônico (preferivelmente na fase liquida) , - ao menos um dispersante,

- presença facultativa de biocidas e reguladores de pH,

sendo que dita formulação comprovadamente é capaz de superar todos os problemas relatados anteriormente.

[0038] Dentre os macronutrientes e micronutrientes que podem estar presentes na formulação temos, como macronutrientes : fósforo, potássio, cálcio, enxofre, nitrogénio e magnésio; e como micronutrientes : ferro, zinco, cobre, manganês, selênio, cromo, iodo, flúor, arsénio, boro, molibdênio, cobalto, estanho, níquel, vanádio e silício que podem estar associados dependendo da necessidade .

[0039] Cabe mencionar que dita formulação ainda pode compreender macronutrientes, micronutrientes, tensoativos, biocidas, ajustadores de pH, dispersantes, antiespumantes , espessantes, dentre outros.

[0040] Dentre os macronutrientes, podem estar compreendidos ao menos um dentre: fósforo, potássio, cálcio, enxofre, nitrogénio e magnésio, os quais podem estar associados, dependendo da necessidade.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0041] A Fig. 1 ilustra vista 1 da planta de aplicação da solução altamente concentrada.

[0042] A Fig. 2 ilustra vista 2 da planta de aplicação da solução altamente concentrada.

[0043] A Fig. 3 ilustra uma primeira vista detalhada do sistema de aplicação da solução altamente concentrada . [0044] A Fig. 4 ilustra segunda vista detalhada do sistema de aplicação da solução altamente concentrada.

[0045] A Fig. 5 consiste em foto do sistema de aplicação da solução altamente concentrada em uma primeira vista .

[0046] A Fig. 6 consiste em foto do sistema de aplicação da solução altamente concentrada em uma segunda vista .

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0047] Dentre os micronutrientes , podem estar compreendidos ao menos um dentre: ferro, zinco, cobre, manganês, selênio, cromo, iodo, flúor, arsénio, boro, molibdênio, cobalto, estanho, níquel, vanádio e silício, os quais podem estar associados dependendo da necessidade.

[0048] O citado tensoativo é ao menos um dentre: álcool isodecílico 6 EO, álcool isotridecílico 6 EO, álcool isotridecílico 8 EO, álcool isotridecílico 9 EO, álcool isotridecílico 10 EO, álcool isotridecílico 12 EO, álcool laurílico 6 EO, álcool laurílico 7 EO, álcool laurílico 9 EO 13,4, álcool laurílico 10 EO, óleo de mamona 30, óleo de mamona 36 EO, óleo de mamona 40 EO, óleo de mamona hidrogenado 40 EO, nonilfenol etoxilado 8 EO, nonilfenol etoxilado 9,5 EO, nonilfenol etoxilado 10 EO, dentre outros.

[0049] O citado ajustador de pH é ao menos um dentre: hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amónio, monoetanolamina, dietanolamina, trietanolamina, dentre outros.

[0050] O citado biocida é ao menos um dentre: compostos e/ou composições de 5-cloro-2-metil-4-isotiazolin- 3-ona, 2-metil-4-isotiazolin-3-ona, 1 , 2benzoisotiazolinona, isoinolinona, aldeídos, dentre outros.

[0051] O citado espessante é ao menos um dentre: carboximetilcelulose, pectina, goma gelana, goma konjac, goma arábica, goma xantana, argila, argila modificada, bentonita sódica, bentonita cálcica, goma guar, alginato, agar agar, dentre outros. Preferencialmente, o mencionado espessante é a bentonita sódica, dentre outros.

[0052] O citado dispersante é ao menos um dentre: sulfonato de sódio, naftaleno sulfonato de sódio, poli naftaleno sulfonato de sódio, polimelaminas sulfonadas, polímeros aromáticos, polímeros orgânicos, lignossulfonato de sódio, alquil naftaleno sulfonato de condensado e lignossulfonato de sódio, naftaleno sulfonato de sódio condensado, solução de polímeros acrílicos, dentre outros.

[0053] O citado antiespumante é ao menos um dentre: organossiloxano copolímero emulsionado, polidimetilsiloxano, emulsão de silicone, dentre outros.

[0054] Assim sendo, a formulação pleiteada pela presente invenção é constituída por:

Componente Porcentagem ( % )

Água 15,0 - 40,0

Enxofre 60,0 - 80,0

Biocidas 0,1 - 0,5

Tensoativos 0,1 - 2,0

Dispersantes 0,1 - 2,0

Antiespumante 0,1 - 0,5

Espessante 0,1 - 2,0

Reguladores de pH 0,1 - 2,0% [0055] A formulação necessita de um controle do tamanho das partículas para ter o diâmetro máximo das partículas em mícrons de aproximadamente 5 mícrons e um máximo de aproximadamente 250 mícrons.

[0056] Particularmente, partículas de aproximadamente 5 mícrons a aproximadamente 100 mícrons são preferidas, sendo ainda mais particularmente preferidas partículas de aproximadamente 0,5 mícrons a aproximadamente 20 mícrons .

[0057] Consequentemente, a formulação pretendida pela presente invenção apresenta as seguintes características :

(a) pH na faixa de 2 a 14, de aproximadamente 2 a aproximadamente 10, particularmente de 2,0 a 8,0, e

(b) viscosidade mínima de aproximadamente 500 e um máximo de aproximadamente 100.000 cP (a uma temperatura de 25°C), particularmente aproximadamente de 500 a aproximadamente 10.000 cP, e mais particularmente de aproximadamente 200 a aproximadamente 2000 cP .

[0058] Devido às características da formulação em questão, especialmente no que concerne às concentrações de enxofre, bem como as características físicas, como a viscosidade, é possível obter um produto melhorado capaz de agir para uma ampla gama de fertilizantes minerais, orgânicos, inorgânicos e organominerais , porém tal aplicação não se restringe somente a estes citados fertilizantes.

[0059] Os compostos exemplificadores incluem fosfatos, tais como:

- fosfato de amónio (incluindo: fosfato de monoamônio (MAP) e fosfato de diamônio (DAP), e superfosfatos simples e triplos) ;

- nitratos (tais como: nitrato de amónio e nitrato de potássio) ;

- sulfatos (tais como: sulfato de amónio, sulfato de magnésio e sulfato de potássio) ;

cloretos (tais como: cloreto de potássio, pedra calcária, dolomita) ; e

- misturas destes.

[0060] Para a fabricação da formulação baseada em enxofre, é apresentada a etapa de adição de todos os componentes da formulação para produção de uma suspensão altamente concentrada de enxofre elementar, contendo ou não outros macronutrientes ou micronutrientes na composição, em um sistema de redução do tamanho das partículas, o qual é capaz de garantir uma maior estabilidade à formulação e uma maior eficiência de conversão e, consequentemente, absorção pelas plantas.

[0061] Para o processo de produção da dita formulação, deve-se utilizar um sistema de alto cisalhamento, no qual é possível reduzir o tamanho de partículas na escala de nanopartícuias , dependendo da necessidade. Neste caso, seria necessário ajustar o tempo de processo para se obter o tamanho da partícula desejado.

[0062] De acordo com a presente invenção, promove-se uma maior flexibilidade na adequação das formulações NPK, buscando melhores concentrações dos elementos isolados ou em conjunto, de modo a melhor atender às necessidades de cada solo e de cada cultura. [0063] A presente invenção ainda descreve um inovador sistema de aplicação de dita formulação sobre a superfície dos grânulos de fertilizante.

[0064] Assim, também foi desenvolvido um sistema de aplicação da solução líquida que consiste em uma aplicação dinâmica. Em outras palavras, o processo de aplicação da solução líquida altamente concentrada de enxofre elementar contendo ou não na composição outros macronutrientes secundários ou micronutrientes consiste nas seguintes etapas:

a) direcionamento da solução líquida altamente concentrada de enxofre em um sistema de nebulização com alta rotação, o qual produzirá gotículas finamente divididas;

b) aspersão da dita solução líquida sobre o fertilizante que estará sendo rotacionado em sentido contrário à aspersão;

c) impacto da gotícula da dita solução líquida contra o grão do fertilizante;

d) incrustação do material líquido sobre a superfície do grão, isto é incrustação nas ranhuras, rugosidade e porosidade) com isso obtém-se uma maior ancoragem (fixação) do produto;

sendo que ocorre secagem durante todo o processo de aspersão, dita secagem consistindo em um fluxo de ar tangencial à rotação do fertilizante,

sendo ainda a secagem realizada de forma muito rápida para evitar a solubilização do grão, e

sendo que a secagem pode ser realizada através de calor associadas ou não a uma redução da pressão ambiente durante a aplicação. [0065] O processo de aplicação da solução liquida altamente concentrada de enxofre elementar contendo ou não na composição outros macronutrientes secundários ou micronutrientes mantém sua eficiência e qualidade final devido ao fato de estar atomizado e aplicado tangencialmente em alta velocidade o que faz com que ocorra uma penetração na porosidade e rugosidade natural dos substratos tendo similaridade a processos de pintura eletrostática .