Technologie wytwarzania nawozów o powolnym/kontrolowanym uwalnianiu składników

• Autorzy: Malecka Agnieszka , Kowalczyk Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2022.6.2

Warianty tytułu

EN

Technologies for the production of slow/controlled release fertilizers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wzrost światowego zapotrzebowania na żywność, a co za tym idzie, wymóg zachowania żyzności często bezodłogowo uprawianej ziemi wpływa na zwiększenie ilości stosowanych nawozów. Podstawowymi problemami przy zaopatrywaniu gleby nawozami sztucznymi są zbyt mała efektywność tego zabiegu i jego niekorzystne oddziaływanie na środowisko naturalne. Szacuje się, że tylko do 30% masy rozsianych nawozów konwencjonalnych jest przyswajane przez rośliny, a pozostała część może zanieczyszczać wodę i powietrze poprzez wymywanie i spływy powierzchniowe, ulatnianie do atmosfery oraz wywiewanie w efekcie erozji wietrznej. Problem ten dotyczy głównie takich ich składników, jak azot i fosfor, których nadmierna ilość w środowisku wywołuje bardzo niekorzystne zjawisko eutrofizacji wód. Wiadomym jest, że zwiększenie efektywności nawożenia i uniknięcie strat składników pokarmowych jest możliwe poprzez ścisłe dostosowanie dawek nawozów do tempa ich pobierania i potrzeb pokarmowych określonych roślin. W obliczu trudności ciągłego ich dozowania na istniejących już uprawach gruntowych celowe jest stosowanie tzw. nawozów długo działających (NDD) stanowiących nowoczesną grupę produktów nawozowych.

EN

A review, with 104 refs., of long-acting organic, inorganic, matrix and coated fertilizers. The structure of coated fertilizers with slow and controlled release of nutrients was discussed, taking into account typical substances used for their encapsulation. Particular attention was paid to the polymer coating modifiers and powder mineral fillers, which include layered Al-Si materials (montmorillonite, halloysite, kaolinite). The methods of applying coating materials to fertilizer granules were also presented.

Słowa kluczowe

PL

nawóz o spowolnionym i kontrolowanym uwalnianiu; nawóz długo działający; wypełniacze mineralne; materiały powłokowe; metody enkapsulacji; otoczkowanie nawozów; minerały ilaste

EN

slow and controlled-release fertilizer; long-acting fertilizers; mineral fillers; coating materials; encapsulation methods; fertilizer encapsulation; clay minerals

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 101, nr 6
• Strony: 377--386
• Opis fizyczny: Bibliogr. 104 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Malecka Agnieszka

• Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, al. Piastów 42, 71-065 Szczecin
• Grupa Azoty Zakłady Chemiczne „Police” SA, Police

• https://orcid.org/0000-0002-7599-2046

autor

Kowalczyk Krzysztof

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

• https://orcid.org/0000-0003-0435-612X

Bibliografia

• [1] AAPFCO (Association of American Plant Food Control Officials), Official publication published by AAPFCO. Inc. West Lafayette, Indiana, USA 1992, 45.
• [2] EN 13266:2001, Nawozy wolnodziałające. Oznaczanie uwalniania składników odżywczych. Metoda dla nawozów otoczkowanych.
• [3] M.E. Trenkel, Slow-and controlled-release and stabilized fertilizers: an option for enhancing nutrient use efficiency in agriculture, International Fertilizer Industry Association, Paris 2010.
• [4] A. Shaviv, Mat. Konf. IFA International Workshop Enhanced Efficiency Fertilizers, 27-30.06.2005, Frankfurt.
• [5] M.E. Trenkel, Controlled-release and stabilized fertilisers in agriculture, International Fertilizer Industry Association, Paris 1997.
• [6] M.E. Trenkel, [w:] Ullmann’s Agrochemicals, t. 1, Wiley-VCH Verlag GmbH and Co, Weinheim, Germany 2007, 56.
• [7] B. Azeem, K. Kushaari, Z.B. Man, A. Basit, T.H. Thanh, J. Control. Release 2014, 181, 11.
• [8] L. Xie, M. Liu, B. Ni, Y. Wang, Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 3855.
• [9] B. Ni, M. Liu, S. Luü, L. Xie, X. Zhang, Y. Wang, Ind. Eng. Chem. Res. 2010, 49, 4546.
• [10] H.Dittmar, M.Drach, R.Vosskamp, M.E.Trenkel, R.Gutser, G.Steffens, [w:] Ullmann’s Encycl. Ind. Chem. 2009, 200.
• [11] M.Tomaszewska, A.Jarosiewicz, Chemik 2006, 59, nr 6, 328.
• [12] Ł. Kulikowski, E. Kulikowski, A. Matuszewski, J. Kiepurski, Ecol. Eng. Environ. Technol. 2018, 19, nr 6, 205.
• [13] J. Korzeniowska, Studia Raporty IUNG – PIB 2009 nr 18, 9.
• [14] M. Hojjatie, J. Agric. Sci. Food Technol. 2021, 7, nr 3, 272.
• [15] W. Jarrell, L. Boersma, Soil Sci. Soc. Amer. J. 1980, 44, 418.
• [16] V. Chandran, H. Shaji, L. Mathew, [w:] Controlled release fertilizers for sustainable agriculture, (red. F.B. Lewu i in.), Elsevier Inc. 2021, DOI: 10.1016/B978-0-12-819555-0.00005-4.
• [17] N.S. Bolan, M.J. Headly, P. Loganathan, Fertil. Res. 1993, 35, 13.
• [18] W. Grzebisz, Nawożenie roślin uprawnych, PWRiL, Warszawa 2008.
• [19] M. Borowik, M. Mikos-Szymańska, M. Wyzińska, A. Zdunek, S. Schab, A. Sułek, Przem. Chem. 2018, 97, nr 3, 463, DOI: 10.15199/62.2018.3.24.
• [20] R.D. Hauck, [w:] Fertilizer technology and use, (red.O.P. Engelstad), SSSA, Madison 1985.
• [21] J. Bereś, M. Kałędkowska, Chemik 1992, nr 3, 61.
• [22] M. Wyzińska, J. Grabiński, Hydrożele odpowiedzią na okresy suszy w uprawach rolnych, Wydawnictwo Naukowe Tygiel, Lublin 2018.
• [23] W. Sady. I. Domagała, Ogrodnictwo 1995, nr 1, 26.
• [24] B.D. Martin, R.J. Linhard, J.S. Dordick, Biomaterials 1998, 19, 69.
• [25] D. Skrzypczak, A. Witek-Krowiak, Wytwarzanie innowacyjnych nawozów o kontrolowanym uwalnianiu mikroelementów, Wydawnictwo Naukowe Tygiel, Lublin 2018.
• [26] V. Chandrika, G. Harvey, ING Bulletinson Regional Assessment of Reactive Nitrogen, New Delhi 2010, nr 11, 1.
• [27] A.M. Dave, M.H. Mehta, T.M. Aminabhavi, A.R. Kulkarni, K.S. Soppimath, Polym. Plast. Technol. Eng. 1999, 38, nr 4, 675, DOI: 10.1080/03602559909351607.
• [28] G.L. Zhan, L. Wu, Ing.Chem. Eng. Res. 2005, 44, nr 12, 4206. DOI:10.1021/ie0489406.
• [29] S.M. Al-Zahrani, Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39, nr 2, 367.
• [30] C. Du, J. Zhou, A. Shaviv, J. Polym. Environ. 2006, 14, 223.
• [31] Pat. US 4369055 (1983).
• [32] M. Tomaszewska, A. Jarosiewicz, J. Agric. Food Chem. 2002, 50, nr 16, 4634.
• [33] M. Tomaszewska, A. Jarosiewicz, Ann. Polish Chem. Soc. 2003, nr 2, 719.
• [34] Pat.US4657576(1987).
• [35] Pat.US4804403(1989).
• [36] Ch. Zhao, H. Tian, Q. Zhang, Z. Liu, M. Zhang, J. Wang, Carboydr. Polym. 2021, 253, 117240, DOI: 10.1016/j.carbpol.2020.117240.
• [37] J. Liu, Y. Yang, B. Gao, J. Clean Prod. 2018, 209, 528.
• [38] B. Azeemiin., J. Control. Release 2014, 181, 11.
• [39] J. Chen, S. Lü, Z. Zhang, X. Zhao, X. Li, P. Ning, M. Liu, Sci. Total Environ. 2018, 613–614, 829, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.09.186.
• [40] S. Chen, M. Yang, C. Ba, S. Yu, Y. Jiang, H. Zou, Y. Zhang, Sci. Total Environ. 2018, 615, 431–437.
• [41] A. Sofyane, E. Ablouh, M. Lahcini, A. Elmeziane, M. Khouloud, H. Kaddami, M. Raihane, Mater. Today: Proc. 2020, 36, nr 1, 74.
• [42] L. Chen, Z. Xie, X. Zhuang, X. Chen, X. Jing, Carbohydr. Polym. 2008, 72, nr 2, 342.
• [43] P. Nooeaid, P. Chuysinuan, W. Pitakdantham, J. Polym. Environ. 2021, 29, 552.
• [44] C. Uzoh, O. Onukwuli, I. Ozofor, R. Odera, Process Saf. Environ. Prot. 2019, 121, 133.
• [45] D. Qiao, H. Liu, L. Yu, Carbohydr. Polym. 2016, 147,146.
• [46] D.-Y. Kim, A. Kadam, S. Shinde, R. Saratale, J. Patra, G. Ghodake, J. Sci. Food Agric. 2018, 98, 849.
• [47] M. Fernández‐Pérez, F. Garrido‐Herrera, E. González‐Pradas, M. Villafranca-Sánchez, F. Flores‐Céspedes, J. Appl. Polymer Sci. 2008, 108, nr 6, 3796.
• [48] M. Rinaudo, Prog. Polym. Sci. 2006, 31, nr 7, 603.
• [49] A. Abouchenari i in., J. Compos. Compd. 2020, nr 2, 85.
• [50] D.Y. Wu, S. Meure, D. Solomon, Prog. Polym. Sci.2008, 33, nr 5, 479.
• [51] A. Kalia, S. PalSharma, Harleen Kaur, Harsimran Kaur, Elsevier 2020, 5, 99.
• [52] Z. Sarbak, Metrologia 2010, 15, nr 1, 77.
• [53] P. Songkhum, T. Wuttikhun, N. Chanlek, P. Khemthong, K. Laohhasurayotin, Appl. Clay Sci. 2018, 152, 311.
• [54] H. Guo, J. White, Z. Wang, B. Xing, Curr. Opin .Environ. Sci. Health 2018, 6, 77.
• [55] J. Pagacz, K. Pielichowski, Czasopismo Techniczne 2007, 104, nr 1, 133.
• [56] S. Sempeho, H. Kim, E. Mubofu, A. Hilonga, Adv. Chem. 2014, 363071.
• [57] http://www.technologie-budowlane.com, dostęp 10 marca 2022 r.
• [58] T. El Assimi, O. Lakbita, A. ElMeziane, Int. J.Biol. Macromol. 2020, 161, 492.
• [59] L.L. Messa, C.F. Souza, R. Faez, Polymer Testing 2020, 81, 106196.
• [60] C. Jia, M. Zhang, P. Lu, Polym.-Plast. Technol. Mater. 2020, 59:9, 975.
• [61] G.E. Christidis, Eur. Mineral. Union Notes Mineral. 2011, 9, 341, DOI:10.1180/ EMU-notes.9.9.
• [62] M.S. Prasad, K.J. Reid, H.H. Murray, Appl. ClaySci. 1991, 6, 87.
• [63] R. Liang, M. Liu, L. Wu, React. Funct. Polym. 2007, 67, nr 9, 769.
• [64] S. Sunardi, G. Faramitha, U. Santoso, Indo. J. Chem. Res. 2021, 8, 219.
• [65] R. Kamble, M. Ghag, S. Gaikawad, B. Panda, J. Adv. Sci. Res. 2012, 3, nr 2, 25.
• [66] Y. Zao, E. Abdullayev, Y. Lvov, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2014, 64.
• [67] Z. Liu, Z. Mi, S. Jin, C. Wang, D. Wang, X. Zhao, H. Zhou, C. Chen, J. Membr. Sci. 2018, 557, 13.
• [68] T. ElAssimi, M. Chaib, M. Raihane, J. Polym. Environ. 2020, 28, 2078.
• [69] H. Wei, H. Wang, H. Chu, J. Li, Int. J. Biolog. Macromol. 2019, 133, 1210.
• [70] C. Wang, Z. He, Y. Liu, C. Zhou, J. Jiao, P. Li, Appl. Clay Sci. 2020, 198, 105802.
• [71] Y. Zhang, F. Ling, C. Hao, J. Zhang, Z. Yuan, A. Wang, Micropor. Mesopor. Mater. 2015, 211, 124.
• [72] S.E. El-Mofty, F.H. Ashour, H. El-Shall, Proceedings of the Twelfth International Water Technology Conference, Alexandria, Egypt, 2008, 403.
• [73] L. Dai, J. Ren, T. Ling, B.G. Wei, G. Wang, Environ. Pollut. Bioavailab. 2019, 31, 112.
• [74] X. Xinguo, J. Zhang, R. Jiang, Q. Xu, China Pet. Process. Petrochem. Technol. 2014, 16, nr 3, 63.
• [75] J. Fu, C. Wang, X. Chen, Z. Huang, J. Miu, L. Shi, S. Wang, Agron. J. 2019, 111, nr 5, 2411.
• [76] Y. Cui, Y. Xiang, Y. Xu, J. Wei, Z. Zhang, L. Li, J. Li, Int. J. Biolog. Macromol. 2020, 146, 540.
• [77] A. Odrobina, A. Pajdak, Prace Inst. Mechaniki Górotworu PAN 2020, 22, nr 1-4, 93.
• [78] I. Iavicoli, V. Leso, D. Beezhold, A. Shvedova, Toxicol. Appl. Pharmacol. 2017, 329, 96.
• [79] N. Eroglu, M. Emekci, C.G. Athanassiou, J. Sci. Food Agric. 2017, 97, nr 11, 3487.
• [80] D.D. Eberl, Controlled-release fertilisers using zeolites, US Geological Survey Technology, 2002.
• [81] http://zeoponix.com, dostęp 26 kwietnia 2022 r.
• [82] A. Morales-Diaz, H. Ortega-Ortiz, A. Juarez-Maldonado, G. Cadenas-Pliego, S. Gonzalez-Morales, A. Benavides-Mendoza, Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol. 2017, 8, 013001.
• [83] A. Manikandan, K. Subramanian, Afr. J. Agric. Res. 2014, 9, nr 2, 276.
• [84] A. Dubey, D.R. Mailapalli, Environ. Technol. Innov. 2019, 16, 100452.
• [85] N. Kottegoda, C. Sandaruwan, G. Priyadarshana, A. Siriwardhana, U. Rathnayake, D. Berugoda Arachchige, A. Kumarasinghe, D. Dahanayake, V. Karunaratne, G. Amaratunga, ACS Nano 2017, 11, 1214.
• [86] N. Kottegoda, I. Munaweera, N. Madusanka, V. Karunaratne, Curr. Sci. 2011, 101, 73.
• [87] N. Madusanka, C. Sandaruwan, N. Kottegoda, D. Sirisena, I. Munaweera, A. De Alwis, Appl. Clay Sci. 2017, 150, 303.
• [88] A.M. Agrawal, P. Pandey, J. Pharm. Sci. 2015, 104, 3589.
• [89] R.S.D. Lestari, Rasayan J. Chem. 2020, 13, nr 2, 1074.
• [90] T.H. Nguyen, M.N.T. An, M. Alam, N. Tran, D.V. Trinh, Part. Sci. Technol. 2020, 38, 1.
• [91] F.E. Babadi, R. Yunus, A. Abbasi, S.M. Soltani, Processes 2019, 7, 1.
• [92] A.M. Agrawal, P. Pandey, J. Pharm. Sci. 2015, 104, 3589.
• [93] M.Y. Naz, S.A. Sulaiman, J.Control. Release 2016, 225, 109.
• [94] H. Sedighikamal, R. Zarghami, P. Khadiv-Parsi, N. Mostoufi, J. Pharm. Invest. 2015, 45, 341.
• [95] Y. Wang, ACS Omega 2020, 5, 1127.
• [96] B. Azeem, K.Z. KuShaari, Z. Man, T.H. Trinh, Braz. J.Chem. Eng. 2018, 35, 587.
• [97] A. van Kampen, R. Kohlus, Powder Technol. 2017, 305, 426
• [98] D. Müller, A. Bück, E. Tsotsas, Powder Technol.2019, 342, 572.
• [99] R. Turton, X.X. Cheng, Powder Technol. 2005, 150, nr 2, 78.
• [100] H. Sedighikamal, R. Zarghami, J. Pharm. Invest. 2015, 45, 341.
• [101] E. Sahni, B. Chaudhuri, Pharm. Dev. Technol. 2012, 17, 134.
• [102] S. Fertahi, M. Ilsouk, Y. Zeroual, J. Control. Release 2021, 330, 341.
• [103] Dyrektywa Rady z dnia 12 grudnia 1991 r. dotycząca ochrony wód przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego (91/676/EWG), Dz.U. UE L 375/1.
• [104] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2019/1009 z dnia 5 czerwca 2019 r. ustanawiające przepisy dotyczące udostępniania na rynku produktów nawozowych UE, Dz.U. UE L 170/1.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).

2. Badanie zostało wsparte przez Ministerstwo Edukacji i Nauki, Polska (Program Doktorat Wdrożeniowy, przyznany dla Agnieszki Maleckiej).

3. This study was supported by the Ministry of Education and Science, Poland (Implementation Doctorate Program, granted to Agnieszka Malecka).