Fertilizante

Espalhando estrume, um fertilizante orgânico

Adubos ( também fertilizantes espelta) são compostos químicos indicados para plantas para promover o crescimento; eles são usualmente aplicados ou através do solo, para a absorção pelas raízes das plantas, ou por adubação foliar, para a absorção através das folhas. Fertilizantes pode ser orgânico (composto de matéria orgânica) ou inorgânico (feitos de produtos químicos inorgânicos simples, ou minerais). Eles podem ser compostos tais como a que ocorre naturalmente turfa ou minerais depósitos, ou fabricados através de processos naturais (tais como compostagem) ou processos químicos (tal como o Processo Haber). Estes compostos químicos deixar os gramados, jardins e solos olhando bonito como eles são dadas diferentes nutrientes essenciais que incentivam o crescimento das plantas.

Eles normalmente oferecem, em diferentes proporções, os três nutrientes principais plantas ( nitrogênio , fósforo , potássio : NPK), o nutrientes vegetais secundárias ( de cálcio , enxofre , magnésio ) e, por vezes, oligoelementos (micronutrientes) ou com um papel na planta ou animal alimentação: boro , cloro , manganês , ferro , zinco , cobre , molibdénio e (em alguns países) selénio .

Ambos fertilizantes orgânicos e inorgânicos foram chamados de "estrume" derivadas da expressão francesa para o manual plantio direto, mas este termo é agora principalmente restrita a orgânica estrume.

Apesar de nitrogênio é abundante na atmosfera da terra, relativamente poucas plantas se envolver em fixação de nitrogênio (conversão de nitrogênio atmosférico a uma forma biologicamente útil). A maioria das plantas requerem os compostos de azoto assim de estar presente no solo em que crescem.

História

Enquanto esterco, cinzas e ironmaking escória têm sido usados para melhorar as culturas ao longo dos séculos, o uso de fertilizantes é sem dúvida uma das grandes inovações do Revolução Agrícola do século 19.

Principais pessoas

Na década de 1730, Visconde Charles Townshend (1674-1738) primeiro estudaram os efeitos melhoria dos quatro sistema de rotação de culturas que ele tinha observado em uso em Flanders. Para isso, ele ganhou o apelido de nabo Townshend.

Químico Justus von Liebig (1803-1883) contribuiu muito para o avanço na compreensão da nutrição das plantas. Suas obras influentes primeiro denunciou a teoria vitalista de húmus, argumentando primeiro a importância de amônia , e mais tarde a importância de minerais inorgânicos. Principalmente seu trabalho conseguiu que estabelece perguntas para a ciência agrícola para enfrentar nos próximos 50 anos. Na Inglaterra, ele tentou implementar suas teorias comercialmente através de um fertilizante criado por tratamento de fosfato de cal na farinha de ossos com ácido sulfúrico. Embora tenha sido muito menos dispendioso do que o guano que foi usado no momento, ele falhou porque não foi capaz de ser devidamente absorvido pelas culturas.

Nessa altura, na Inglaterra, Sir John Bennet Lawes (1814-1900) estava experimentando com culturas e adubos em sua fazenda na Harpenden e foi capaz de produzir uma prática superfosfato em 1842 a partir dos fosfatos em rocha e coprólitos. Encorajado, ele empregou Sir Joseph Henry Gilbert, que havia estudado com Liebig no Universidade de Giessen, como diretor de pesquisa. Para este dia, o Estação de pesquisa Rothamsted que eles fundaram ainda investiga o impacto de fertilizantes inorgânicos e orgânicos no rendimento das culturas.

Na França, Jean Baptiste Boussingault (1802-1887) apontou que a quantidade de nitrogênio em vários tipos de fertilizantes é importante.

Metalúrgicos Percy Gilchrist (1851-1935) e Sidney Gilchrist Thomas (1850-1885) inventou o Conversor Thomas-Gilchrist, o que permitiu o uso de alta de fósforo ácidas minérios Continental para siderurgia. O forro de calcário dolomítico da Conversor transformou no tempo em fosfato de cálcio, que pode ser utilizado como fertilizante conhecido como Thomas-fosfato.

Nas primeiras décadas do século 20, o Nobel químicos premiadas Carl Bosch de IG Farben e Fritz Haber desenvolveu o processo que permitiu nitrogênio a ser mais barato sintetizados em amônia , por oxidação subsequente em nitratos e nitritos.

Em 1927 Erling Johnson desenvolveu um método industrial para produzindo nitrofosfato, também conhecido como o Odda processo depois de sua Odda Smelteverk da Noruega . O processo envolveu acidificantes rocha fosfática (a partir de Nauru e Ilhas Banaba no sul do Oceano Pacífico ), com ácido nítrico para produzir ácido fosfórico e nitrato de cálcio, que, uma vez neutralizada, poderia ser usado como um fertilizante de azoto.

Indústria

Os ingleses James Fison, Edward Packard, Thomas Hadfield eo Prentice irmãos cada empresa fundada no início do século 19 para criar adubos a partir de farinha de ossos. As ciências em desenvolvimento da química e Paleontologia , combinados com a descoberta de coprólitos em quantidades comerciais em East Anglia, liderada Fisons e Packard para desenvolver ácido sulfúrico e fertilizantes plantas em Bramford, e Snape, Suffolk na década de 1850 para criar superfosfatos, que foram enviados em todo o mundo a partir do porto de Ipswich . Em 1870 havia cerca de 80 fábricas de superfosfato. Após a I Guerra Mundial essas empresas ficaram sob pressão financeira, através de uma nova concorrência guano, encontrada principalmente nas Pacífico ilhas, como sua extração e distribuição tornou-se economicamente atraente.

O período entre guerras viu a concorrência inovadora de Imperial Chemical Industries que desenvolveram sintético sulfato de amónio em 1923, Nitro-giz em 1927, e um adubo chamado CCF mais concentrado e econômico com base em fosfato de amônio em 1931. Concorrência foi limitado como ICI assegurou que controlava a maior parte do mundo fontes de sulfato de amónio. Outras empresas européias e norte-americana de fertilizantes desenvolveu sua quota de mercado, forçando as empresas pioneiras Inglês para fundir, tornando-se Fisons, Packard, e Prentice Ltd. em 1929. Juntos, eles estavam produzindo 85 mil toneladas de superfosfato por ano até 1934 de sua nova fábrica e profunda docas -água em Ipswich . Por Segunda Guerra Mundial tinham adquirido cerca de 40 empresas, incluindo Hadfields em 1935, e dois anos depois, os grandes Anglo-Continental Guano Works, fundada em 1917.

O ambiente pós-guerra foi caracterizado por níveis de produção muito mais elevados, como resultado do " Revolução Verde "e novos tipos de sementes com maior potencial de absorção de azoto, nomeadamente a variedades de alta resposta de milho, trigo e arroz. Este tem acompanhado o desenvolvimento de uma forte concorrência nacional, acusações de cartéis e monopólios de abastecimento e, finalmente, uma outra onda de fusões e aquisições. Os nomes originais já não existem a não ser como sociedades gestoras de participações ou nomes de marcas: Fisons e ICI agrotóxicos fazem parte de hoje Yara International e Empresas AstraZeneca.

Os fertilizantes inorgânicos (adubação mineral)

Que ocorrem naturalmente incluem fertilizantes inorgânicos Chile nitrato de sódio, extraído fosfato de rocha, e calcário (uma fonte de cálcio).

Macronutrientes e micronutrientes

Os adubos podem ser divididos em macronutrientes e micronutrientes com base em suas concentrações em matéria seca das plantas. Há seis macronutrientes: nitrogênio, fósforo e potássio, muitas vezes denominados "macronutrientes primários", porque a sua disponibilidade é geralmente gerenciado com fertilizantes NPK, e os "macronutrientes secundários" - cálcio, magnésio e enxofre - que são necessárias quantidades mais ou menos semelhantes, mas cuja disponibilidade é frequentemente gerido como parte de calagem e adubação práticas em vez de fertilizantes. Os macronutrientes são consumidos em quantidades maiores e normalmente presente como um número inteiro ou décimos de percentagem, por tecidos vegetais (com base no peso de matéria seca). Existem muitos micronutrientes necessários, em concentrações variando de 5 a 100 partes por milhão (ppm) em massa. Micronutrientes de plantas incluem o ferro (Fe), manganês (Mn), boro (B), cobre (Cu), molibdénio (Mo), níquel (Ni), cloro (Cl), e zinco (Zn).

Tennessee Valley Authority: "Os resultados de fertilizantes" demonstração 1942.

Fertilizantes de macronutrientes

Materiais sintetizados são também chamados artificial, e pode ser descrito como linear, em que o produto contém predominantemente as três principais ingredientes de azoto (N), fósforo (P) e potássio (K), que são conhecidos como fertilizantes ou adubos NPK composto quando elementos são misturados de forma intencional. Eles são nomeados ou marcado de acordo com o conteúdo destes três elementos, que são macronutrientes. O nitrogênio fração de massa (por cento) é relatado diretamente. No entanto, o fósforo é reportado como pentóxido de fósforo (P ₂ O _5), o anidrido de ácido fosfórico , e de potássio é relatado como óxido de potássio _(K2O), que é o anidrido de hidróxido de potássio. Composição de fertilizantes é expresso dessa forma por razões históricas na forma como foi analisado (conversão em cinzas para P e K); esta prática remonta a Justus von Liebig (ver mais abaixo). Por conseguinte, um fertilizante 18-51-20 teria 18% de azoto como N, 51% de fósforo em P ₂ O _5, e 20% de potássio em K ₂ O, 11% O outro é conhecido como lastro e podem ou não podem ser valiosos para as plantas, dependendo do que é usado como lastro. Embora as análises não sejam efectuadas por calcinação, em primeiro lugar, a convenção de nomenclatura permanece. Se o nitrogênio é o elemento principal, eles são freqüentemente descritos como fertilizantes nitrogenados.

Em geral, a fracção de massa (percentagem) de fósforo elementar, [P] = 0,436 x [P ₂ O _5]

e a fracção de massa (percentagem) de potássio elementar, [K] = [0,83 x K ₂ O]

(Esses factores de conversão são obrigatórias nos termos da regulamentação de rotulagem de fertilizantes do Reino Unido se os valores elementares são declaradas para além da declaração NPK).

Consequentemente, um fertilizante 18-51-20 contém, em peso, 18% de azoto elementar (N), 22% de fósforo elementar (P) e 16% de potássio elementar (K).

Fertilizantes B5A é um fertilizante macronutritient.

Agricultural contra hortícola

Em geral, fertilizantes agrícolas contêm apenas um ou dois macronutrientes. Os fertilizantes agrícolas se destinam a ser aplicado com pouca frequência e, normalmente, antes de, ou ao lado de semeadura. Exemplos de fertilizantes agrícolas são granulares superfosfato triplo, cloreto de potássio, ureia , e amoníaco anidro . O caráter de mercadoria do adubo, combinado com o alto custo de transporte, leva ao uso de materiais disponíveis localmente ou aqueles do / mais barata fonte mais próxima, que pode variar de acordo com fatores que afetam o transporte ferroviário, navio ou caminhão. Em outras palavras, um determinado nitrogênio fonte pode ser muito popular em uma parte do país, enquanto outro é muito popular em outra região geográfica única, devido a fatores alheios às preocupações agronômicas.

Fertilizantes hortícolas e de especialidade, por outro lado, são formulados a partir de muitos dos mesmos compostos e alguns outros para produzir adubos bem equilibradas que também contêm micronutrientes. Alguns materiais, tais como nitrato de amónio, são usados na agricultura minimamente a produção em grande escala. O exemplo acima 18-51-20 é um fertilizante horticultural formulado com alta de fósforo para promover o desenvolvimento flor em flores ornamentais. Fertilizantes horticultura podem ser solúveis em água (libertação imediata) ou relativamente insolúvel (libertação controlada). Fertilizantes de libertação controlada são também referidos como liberação sustentada ou liberação programada. Muitos fertilizantes de libertação controlada são destinados a ser aplicados aproximadamente a cada 3-6 meses, dependendo de rega, as taxas de crescimento, e outras condições, enquanto que os fertilizantes solúveis em água, deve ser aplicada, pelo menos, a cada 1-2 semanas e pode ser aplicada tão frequentemente como a cada regar se suficientemente diluído. Ao contrário de fertilizantes agrícolas, fertilizantes hortícolas são comercializados diretamente aos consumidores e tornar-se parte de linhas de distribuição de produtos de varejo.

Fertilizante nitrogenado

Fertilizante de nitrogênio é frequentemente sintetizado usando o Processo de Haber-Bosch, que produz amónia . Este amoníaco é aplicado directamente ao solo ou utilizado para produzir outros compostos, nomeadamente de nitrato de amónio e ureia , tanto produtos secos, concentrados que podem ser utilizados como materiais fertilizantes ou misturados com água para formar um adubo concentrado de azoto líquido, UAN. O amoníaco pode também ser utilizado no Processo de Odda em combinação com fosfato de rocha e fertilizantes de potássio para produzir fertilizantes compostos, tais como 10-10-10 ou 15-15-15.

A produção de amônia consome atualmente cerca de 5% do consumo de gás natural global, que é um pouco menos de 2% da produção mundial de energia. O gás natural é utilizado predominantemente para a produção de amoníaco, mas outras fontes de energia, juntamente com uma fonte de hidrogénio, pode ser usado para a produção de compostos de azoto adequados para fertilizantes. O custo do gás natural, torna-se cerca de 90% do custo de produção de amoníaco. Os aumentos de preços do gás natural na última década, entre outros fatores, como o aumento da demanda, contribuíram para um aumento no preço de fertilizantes.

Fertilizantes à base de nitrogênio são mais comumente usado para tratar campos utilizados para o cultivo de milho , seguido pela cevada , sorgo , colza, soja e girassol .

As questões de saúde e de sustentabilidade

Fertilizantes inorgânicos, por vezes, não substituem oligoelementos minerais no solo que se tornam gradualmente empobrecido pelas culturas cultivadas lá. Isto tem sido associada a estudos que demonstraram uma queda acentuada (até 75%) em quantidades de tais minerais presentes na fruta e vegetais. Uma exceção a isso é em Austrália Ocidental, onde as deficiências de zinco , cobre , manganês , ferro e molibdênio foram identificados como limitando o crescimento das culturas e pastagens na década de 1940 e 1950. Solos na Austrália Ocidental são muito antigos, altamente resistida e deficiente em muitos dos principais nutrientes e oligoelementos. Desde essa altura estes oligoelementos são rotineiramente adicionados a fertilizantes inorgânicos utilizados na agricultura no Estado.

Em muitos países, há a percepção pública de que os fertilizantes inorgânicos "envenenam o solo" e resultar em produtos "baixa qualidade". No entanto, há muito pouco (se houver) provas científicas para apoiar estes pontos de vista. Quando utilizada apropriadamente, fertilizantes inorgânicos melhorar o crescimento das plantas, a acumulação de matéria orgânica e a actividade biológica do solo, impedindo sobrepastejo e a erosão do solo. O valor nutricional das plantas para a alimentação humana e animal é tipicamente melhorada quando fertilizantes inorgânicos são utilizados de forma adequada.

Há preocupações de que cerca de arsénio , cádmio e urânio que se acumulam nos campos tratados com fertilizantes fosfatados. Os minerais de fosfato de conter vestígios de esses elementos e se nenhuma etapa de limpeza é aplicado após a mineração do uso contínuo de fertilizantes fosfatados leva em direção a um acúmulo desses elementos no solo. Eventualmente, estes podem acumular-se a níveis inaceitáveis e entrar no produto. (Ver envenenamento por cádmio.)

Outro problema com os fertilizantes inorgânicos é que eles são presentemente produzidos de forma que não pode ser mantido indefinidamente. Potássio e fósforo provenientes de minas (ou de lagos salinos, como o Mar Morto , no caso de fertilizantes de potássio) e os recursos são limitados. O nitrogênio é ilimitado, mas fertilizantes nitrogenados são actualmente feitos usando combustíveis fósseis , como o gás natural . Fertilizantes, teoricamente, poderia ser feito a partir de água do mar ou o nitrogênio atmosférico utilizando energias renováveis , mas isso exigiria enormes investimentos e não é competitivo com métodos insustentáveis de hoje. Innovative esquemas de biocombustíveis despolimerização térmica são trialling a produção de subprodutos com 9% fertilizante nitrogenado provenientes de resíduos orgânicos

Adubos orgânicos

Um composto bin

Ocorrendo naturalmente incluem fertilizantes orgânicos estrume, lama, minhocas, turfa, algas, esgoto, e guano. Adubo verde também são cultivadas para adicionar nutrientes para o solo . Minerais naturais, tais como fosfato mina de rocha, sulfato de potássio e calcário também são considerados fertilizantes orgânicos.

Fertilizantes orgânicos fabricados incluem compostagem, farinha de sangue, farinha de ossos e extratos de algas marinhas. Outros exemplos são proteínas digeridas enzima natural, farinha de peixe e farinha de penas.

A decomposição resíduo da colheita de anos anteriores é outra fonte de fertilidade. Apesar de não ser considerado estritamente "adubo", a distinção parece mais uma questão de palavras do que realidade.

Biomineral manejo do solo, um mineral total e conceito biológico evoluiu pela empresa Geomite da Austrália do Sul, utiliza a interação de uma base de minerais "insolúveis" com micro-organismos específicos para fornecer alimentação, estrutura e biologia reforçada em solos. Propõe-se que as plantas se alimentam pela liberação de exsudatos de composição química precisa para ativar esses fungos e bactérias do solo que irá solubilizar elementos exigidos pela planta naquele momento. A composição exsudato varia ao longo da vida da planta, e todas as solicitações que lhe são impostas provocar outras alterações compensatórias - em essência, a planta pratica a auto-medicação. O termo 'da natureza miscelânea' foi cunhado para explicar este processo. Ele fornece uma possível explicação para a prevalência de pragas e doenças nas culturas ataque fertilizados por meios químicos - fertilizantes solúveis aplicadas máscaras do processo 'miscelânea', eliminando a nutrição correta.

Alguma ambiguidade no uso do termo "orgânico" existe porque alguns dos fertilizantes sintéticos, tais como ureia e ureia-formaldeído, são totalmente orgânico no sentido de química orgânica . Na verdade, seria difícil distinguir quimicamente entre a ureia de origem biológica e que produzido sinteticamente. Por outro lado, alguns materiais fertilizantes comumente aprovado para a agricultura orgânica, como o pó calcário, extraído fosfato de rocha e Salitre do Chile, são inorgânicos no uso do termo pela química.

Riscos do uso de fertilizantes

O problema de sobre-fertilização está principalmente associada com a utilização de fertilizantes artificiais, por causa dos enormes quantidades aplicadas e a natureza destrutiva de fertilizantes químicos sobre as estruturas de retenção de nutrientes do solo. As altas solubilidade dos fertilizantes químicos também agravar a sua tendência para se degradar ecossistemas, nomeadamente através de eutrofização.

Armazenamento e aplicação de alguns fertilizantes nitrogenados em algumas condições climáticas ou de solo pode causar emissões do gás de efeito estufa óxido nitroso (N ₂ O). Amônia gás (NH ₃₎ pode ser emitida após a aplicação de fertilizantes inorgânicos, ou estrume ou chorume. Além de fornecer nitrogênio, amônia também pode aumentar solo acidez (menor pH, ou "acidulante"). Aplicações excessivas de fertilizantes de nitrogênio também podem levar a problemas de pragas através do aumento da taxa de natalidade, a longevidade ea aptidão total de certas pragas.

A concentração de até 100 mg / kg de cádmio em minerais de fosfato (por exemplo, minerais de Nauru e as ilhas de Natal ) aumenta a contaminação do solo com cádmio, por exemplo, na Nova Zelândia . O urânio é outro exemplo de um contaminante encontrado frequentemente em fertilizantes fosfatados.

Por estas razões, recomenda-se que o conhecimento do teor de nutrientes dos requisitos de solo e nutrientes da cultura são cuidadosamente equilibrada com a aplicação de nutrientes em fertilizantes inorgânicos, especialmente. Este processo é chamado orçamentação de nutrientes. Por monitorização cuidadosa das condições do solo, os agricultores podem evitar o desperdício de fertilizantes caros, e também evitar os custos potenciais de limpeza de qualquer tipo de poluição criado como um subproduto de sua agricultura.

Também é possível para o excesso de aplicar fertilizantes orgânicos; no entanto, seu conteúdo de nutrientes, a sua solubilidade, e suas taxas de libertação são tipicamente muito menor do que os fertilizantes químicos. Por sua natureza, a maioria dos fertilizantes orgânicos também fornecer mecanismos de armazenamento físico e biológico aumentou para solos, que tendem a mitigar seus riscos.

Questões globais

O crescimento da população do mundo à sua figura atual só foi possível através da intensificação da agricultura associada com o uso de fertilizantes. Há um impacto sobre o consumo sustentável de outro recursos globais como conseqüência.

O uso de fertilizantes em escala global emite quantidades significativas de gases de efeito estufa para a atmosfera. Emissões acontecer através da utilização de:

• animal adubos e ureia , que liberam metano , óxido nitroso, amônia e dióxido de carbono em quantidades variáveis, dependendo da sua forma (sólido ou líquido) e gestão (recolha, armazenamento, disseminação)
• fertilizantes que utilizam ácido nítrico ou bicarbonato de amónio, a produção e aplicação do que resulta em emissão de óxidos de nitrogênio, óxido nitroso, amoníaco e dióxido de carbono para a atmosfera.

Ao alterar processos e procedimentos, é possível mitigar alguns, mas não todos, estes efeitos sobre mudanças climáticas antropogênicas .