En 2024, India planea lanzar una nueva planta de urea granulada a gran escala, y el término «ingeniería de partículas de fertilizantes nitrogenados» ha jugado un papel decisivo en la elección del proveedor de equipos. ¿De qué se trata?
Kreber, empresa holandesa que desarrolló la planta junto con Stamicarbon, ha recibido un pedido de una granuladora con una capacidad nominal de 3.850 toneladas de urea granulada al día para una nueva planta india.
La empresa explicó que la máquina diseñada de próxima generación producirá gránulos de carbamida de gran diámetro con una distribución uniforme del tamaño de las partículas, y habló en detalle en su fuente de información sobre ingeniería de partículas en la producción de fertilizantes: “… La empresa participa activamente en ingeniería de partículas, una ciencia que resuelve el problema de reducir la contaminación por nitrógeno de los fertilizantes, incluso en el marco de la «regla de los cuatro», un concepto común en los complejos agroindustriales modernos: aplicar la fuente correcta, en la dosis correcta, en el momento adecuado y en el lugar adecuado.
«Fuente correcta» significa que el tipo de fertilizante o contenido de nutrientes coincide con las necesidades específicas del cultivo; la «tasa correcta» se centra en la cantidad óptima de nutrientes para un cultivo determinado; el «momento correcto» asegura que los nutrientes correctos estén disponibles en el momento correcto para el cultivo; «lugar correcto» significa que el nutriente está ubicado donde el cultivo puede consumirlo fácilmente.
Para reducir los efectos indeseables de la contaminación por nitrógeno en el medio ambiente, la fuga de nitrógeno se controla mediante métodos agroecológicos (regla de cuatro) o tecnológicos, incluida la ingeniería de partículas.
La ingeniería de partículas es la ciencia de modificar o dar a los sólidos la forma deseada, la distribución del tamaño o la composición, y también se ocupa de otros aspectos de la morfología de las partículas y las características de la superficie. Este tipo de tecnología se aplica principalmente en los campos de productos farmacéuticos, alimentos, cosméticos y pinturas, donde la morfología de las partículas se procesa con gran cuidado.
La ingeniería avanzada de partículas afecta varios aspectos físicos de los sólidos esféricos:
- Solubilidad y/o comportamiento de disolución
- Fluidez (fluidez)
- Homogeneidad y resistencia a la segregación
- Uniformidad de dosis
- Densidad a Granel
- Estabilización de mezclas
- higroscopicidad
Para una mejor comprensión, aquí hay un ejemplo de la industria alimentaria. En la producción de leche en polvo, que se logra mediante secado por aspersión, la ingeniería de partículas se usa ampliamente en relación con el comportamiento de disolución. Para los consumidores, la disolución del alimento en polvo tiene un impacto directo en su percepción de la calidad general del producto. Al cambiar el tamaño, la forma y la porosidad mientras se mantienen importantes características de sabor, la solubilidad aumenta considerablemente. Antes de que se aplicara la tecnología de partículas a la leche en polvo, agregar el producto terminado al agua hacía que el polvo flotara sobre el líquido. La leche en polvo hoy en día se hunde fácilmente, lo que da como resultado un polvo que se disuelve rápidamente.
Volviendo a los fertilizantes nitrogenados y la regla de cuatro, la ingeniería de partículas tiene su lugar en los siguientes aspectos.
Para la primera condición (tiempo correcto), el tiempo de liberación sucesiva de nitrógeno puede estar relacionado, entre otras variables, con la velocidad de disolución de la fuente de nitrógeno. La liberación de nitrógeno se logra mediante la disolución de nitrógeno en el agua o mediante la vida bacteriana que convierte el nitrógeno del fertilizante en nitrito requerido para los cultivos. El área de superficie disponible se puede ajustar mediante ingeniería de partículas, proporcionando un tamaño de partícula o porosidad específicos, o recubriendo o encapsulando una fuente de nitrógeno.
Actualmente, ya se están estudiando soluciones de ingeniería para lograr una tasa de liberación controlada. Por ejemplo, el nitrato de amonio en su forma más porosa y de baja densidad tiene aproximadamente cinco veces más área de superficie disponible que el nitrato de amonio en su forma de alta densidad. Es decir, dado que el área superficial está relacionada con la velocidad de disolución, es posible lograr una reducción en la velocidad de disolución de hasta cinco veces mientras se minimiza la porosidad. Posteriormente, cuando se encapsula la forma de alta densidad de nitrato de amonio, la tasa de liberación de nitrógeno cambiará aún más. Por lo tanto, en los fertilizantes de urea, recubrir los gránulos de urea con azufre o polímero de solubilidad lenta resultó en una liberación claramente más lenta, con el beneficio adicional del azufre como nutriente adicional para el cultivo.
En aplicaciones farmacéuticas donde el control de la velocidad de liberación es de suma importancia, la encapsulación es el enfoque más común. Allí se utiliza una masa fundida portadora en la que se suspende la sustancia activa. A continuación, la masa fundida se enfría por pulverización o se granula para formar un material sólido con el compuesto activo encapsulado. Las características de disolución en estado fundido del vehículo en combinación con la concentración del compuesto activo y el tamaño del compuesto en relación con el producto final se pueden ajustar en consecuencia para obtener con precisión la tasa deseada de liberación del compuesto activo. Un tipo de proceso similar es adecuado para los fertilizantes nitrogenados, donde la urea o el polvo de nitrato de amonio se pueden suspender en cera u otro compuesto bioseguro de disolución lenta.
En cuanto a la segunda solución (el lugar correcto) para garantizar que los nutrientes lleguen al lugar donde los cultivos los necesitan, actualmente es importante un tamaño de partícula constante para el método mecánico tradicional de distribución de fertilizantes en las tierras de cultivo”.
