En Norteamérica, la aplicación de fertilizantes nitrogenados se realiza principalmente a través de amoníaco anhidro, soluciones de UAN o urea. Sin embargo, estas formas de nitrógeno pueden sufrir pérdidas, especialmente en condiciones climáticas adversas, como la humedad excesiva, antes de que los cultivos puedan absorberlas. Para mitigar estas pérdidas, se han desarrollado fertilizantes de nitrógeno de liberación controlada, también conocidos como de liberación lenta o retardada. Estos incluyen ureas recubiertas, formas no recubiertas de "liberación química" y otros productos innovadores.
Urea Recubierta: Mecanismos y Materiales
El recubrimiento de los gránulos de urea con materiales insolubles en agua, semipermeables o impermeables (con poros) es una estrategia eficaz para retrasar la liberación de nitrógeno. Los materiales comúnmente utilizados para este recubrimiento o "encapsulación" incluyen el azufre y los polímeros, o una combinación de ambos. Estos procesos de producción, junto con el costo de los materiales de recubrimiento, incrementan significativamente el precio de los fertilizantes recubiertos en comparación con las fuentes de nitrógeno convencionales.
Urea Recubierta de Azufre
El proceso básico de producción de urea recubierta de azufre fue desarrollado por la Administración del Valle del Tennessee (TVA) hace más de 50 años, lo que hace que este producto sea familiar para muchos agricultores. El recubrimiento de azufre actúa como una capa impermeable que se degrada gradualmente a través de procesos microbianos, químicos y físicos. La eficacia de este recubrimiento depende de su integridad; las perlas que no están completamente cubiertas o que presentan grietas liberan nitrógeno rápidamente al disolverse en el agua del suelo y someterse a hidrólisis por la enzima ureasa. Como resultado, no todos los gránulos mantienen una integridad completa del recubrimiento de azufre, lo que permite que una parte del nitrógeno esté disponible rápidamente en la solución del suelo. La "tasa de disolución a los 7 días" puede alcanzar hasta el 30%, y en algunos casos, entre el 40% y el 60% del contenido total de nitrógeno del producto.
Urea Recubierta de Polímeros
Para abordar la liberación irregular de nutrientes de la urea recubierta de azufre, se ha desarrollado una clase de productos "híbridos" que combinan una fina capa de polímeros sobre la capa de azufre. Los fertilizantes de urea recubiertos de polímeros presentan un recubrimiento hidrofóbico (insoluble en agua) que aísla temporalmente la perla de urea del entorno del suelo. Estos recubrimientos poliméricos pueden consistir en resinas o productos a base de minerales que funcionan como membranas semipermeables o impermeables con poros diminutos. La liberación de nutrientes a través de estas membranas se controla por las propiedades del material de recubrimiento, como su permeabilidad en función de la temperatura y la humedad. Por lo tanto, estos recubrimientos se ven menos afectados por factores del suelo como el pH, la salinidad, la textura, la actividad microbiana, el potencial de oxidorreducción o la capacidad de intercambio catiónico.
Fertilizantes de Liberación Controlada: Historia y Aplicaciones
Los primeros fertilizantes químicos de liberación controlada estuvieron disponibles en Estados Unidos hace más de 50 años. Históricamente, su elevado precio en comparación con otros fertilizantes nitrogenados ha limitado su uso en la producción a gran escala de cultivos básicos como el maíz, el mijo, el trigo y la colza. En su lugar, se han empleado principalmente en cultivos especializados de alto valor, como hortalizas, huertos frutales, viveros y producción de semillas. En la actualidad, su uso es limitado pero en aumento en cultivos en hileras, impulsado por el aumento de los precios de los cereales y las consideraciones ambientales y normativas, así como en aplicaciones especiales como la fertilización foliar.
Urea Formaldehído / Urea Metanal
La reacción de la urea con aldehídos permite la creación de compuestos de alto peso molecular y estructuras químicas complejas con baja solubilidad en agua. Al reaccionar formaldehído con un exceso de urea en condiciones controladas, se produce una mezcla de ureas metanales con cadenas poliméricas de diferentes longitudes. La modificación de las condiciones de fabricación permite variar las longitudes de cadena, las solubilidades y las tasas de liberación de nitrógeno.
Urea Triazona
Estos compuestos se obtienen mediante la reacción de un aldehído y amoníaco (o una amina primaria) con un exceso de urea en un medio acuoso y bajo condiciones controladas. El fertilizante líquido resultante es una solución estable que contiene nitrógeno tanto de la triazona como de la urea no reaccionada. Los productos que contienen nitrógeno triazona permanecen en fase líquida sobre los tejidos vegetales por un período más prolongado que otros productos a base de urea. Estudios de investigación (Clapp, 2001) han demostrado que estos productos son más seguros para el follaje de las plantas que la urea y las soluciones de UAN.
Consideraciones Económicas y de Uso
El precio más elevado de los productos de liberación controlada a menudo excluye su uso en situaciones donde los fertilizantes nitrogenados convencionales pueden cumplir la misma función de manera eficaz. La mayoría de los agricultores que cultivan materias primas en hileras y utilizan productos de liberación controlada suelen aplicar la mayor parte del nitrógeno requerido a través de productos convencionales, utilizando los de liberación controlada únicamente para complementar el programa principal de fertilización nitrogenada.
La Urea como Fertilizante Nitrogenado
El nitrógeno (N) es un elemento esencial para la nutrición vegetal, directamente relacionado con el crecimiento debido a su papel en la composición de proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y clorofila. Los fertilizantes nitrogenados son aquellos que aportan nitrógeno o compuestos derivados del mismo. La urea, con fórmula química CO(NH₂)₂, es un fertilizante químico que puede clasificarse como orgánico, ya que su estructura corresponde a una carbamida y contiene un 46% de N en forma amínica. Se produce a partir de amonio y dióxido de carbono bajo alta presión y temperatura. Posee una alta solubilidad (aproximadamente 1000 g/l a 20 °C) y, al disolverse, reduce significativamente la temperatura.
Transformación de la Urea en el Suelo
La urea no es directamente aprovechable por las plantas y requiere ser transformada en el suelo. Una vez disuelta e incorporada al suelo después del riego, sufre una primera transformación mediada por la enzima ureasa, que la convierte en carbonato de amonio. En esta forma, el nitrógeno proveniente de la urea está disponible en forma de amonio, que la planta puede absorber y utilizar para su crecimiento.
Potenciales Problemas Asociados al Uso de Urea
- Daño en la germinación: La aplicación localizada de urea, especialmente en condiciones de baja humedad y altas temperaturas, puede resultar en la liberación de amoníaco, lo que puede dañar la germinación de algunas semillas.
- Acidificación del suelo: El uso continuo de urea en suelos neutros y ácidos puede provocar una disminución del pH, es decir, un aumento de la acidez. Esto ocurre por la liberación de iones de hidrógeno durante la nitrificación del amonio. Esta acidificación conlleva la pérdida de bases del suelo (calcio, magnesio, potasio y sodio), un empobrecimiento de nutrientes esenciales que pueden ser lixiviados o absorbidos por las plantas, y un aumento en la disponibilidad de aluminio y manganeso, que pueden ser tóxicos para las plantas y reducir el rendimiento. El uso continuado de urea en suelos con pH igual o inferior a 5.2 es particularmente riesgoso.
La descomposición de la urea en el suelo promedia entre 3 y 4 días. En suelos de reacción ácida, se recomienda contrarrestar su efecto acidificante mediante el uso alternado con fertilizantes nítricos o agregando carbonato de calcio en proporción a la dosis de urea.
Innovaciones en Urea Protegida y Estabilizadores de Nitrógeno
La búsqueda de una mayor productividad de manera sustentable, cuidando el suelo y el medio ambiente, impulsa la innovación en fertilizantes. El nitrógeno es el nutriente más utilizado en Argentina, lo que ha llevado a la necesidad de incorporar inhibidores de volatilización en las fuentes nitrogenadas. La adición de estos inhibidores reduce las pérdidas de nitrógeno, mejorando su eficiencia y disponibilidad para los cultivos.
Bunge y la Urea Protegida
Bunge produce Urea Protegida en su complejo industrial en Quebracho, provincia de Santa Fe, bajo altos estándares de calidad. Sus beneficios incluyen menor pérdida de nitrógeno por volatilización y la conservación de la calidad del gránulo y la concentración de nitrógeno idénticas a las de la urea convencional.
Estabilidad de los Inhibidores de Ureasa: Limus®
La estabilidad de los inhibidores de la ureasa al ser agregados a la urea puede ser limitada. Limus®, una formulación líquida de BASF que incorpora tecnología de polímeros patentada, ofrece una mayor estabilidad en los gránulos de urea en comparación con formulaciones genéricas de NBPT y 2-NPT. Incluso a 20°C, Limus® mantiene su estabilidad por más de 12 meses, asegurando su efectividad incluso si se adquiere con un año de antelación. Su innovadora formulación líquida elimina la necesidad de aplicar ingredientes activos adicionales durante la producción para compensar pérdidas de almacenamiento y mejora la distribución de los activos en el gránulo, minimizando pérdidas durante la aplicación (se mantuvo el 97% de los activos en el gránulo en pruebas de abrasión).
UTEC y la Protección de Nitrógeno
El fertilizante UTEC asegura la transformación del nitrógeno ureico a amoniacal, minimizando las pérdidas de nitrógeno. El NBPT, un componente clave, inhibe la actividad de la enzima ureasa durante 10-14 días, permitiendo que la urea se incorpore al suelo y quede protegida de la volatilización. Esto facilita la penetración de la urea en el suelo, maximizando la eficiencia del nitrógeno aplicado, lo que es especialmente beneficioso para cultivos con alta demanda de nitrógeno o en terrenos con deficiencia de este macronutriente.
UTEC ofrece ventajas significativas para el profesional agrícola en la fertilización con urea o en el uso de mezclas a base de urea. Otra ventaja importante es que la urea inhibida bloquea la conversión a amonio, reduciendo las emisiones de amoníaco. Esto resulta en una mayor disponibilidad para los cultivos, favoreciendo el rendimiento y promoviendo una calidad superior de la cosecha. Es ideal para las etapas iniciales del cultivo, ya que reduce el riesgo de daños a las raíces jóvenes.
Experiencia Práctica y Evaluación de Volatilización
En un caso práctico, Aldo aplicó 260 kg de urea protegida al voleo a un cultivo de maíz en etapa V7. Al día siguiente, una lluvia de aproximadamente 1 mm hizo que los gránulos desaparecieran de la superficie en un 80% a 90%. Surgieron preguntas sobre la incorporación al suelo, la posible volatilización y la necesidad de refertilización.
Según la experiencia de Gustavo Ferraris, especialista en nutrición de cultivos del INTA Pergamino, los ensayos con urea protegida han medido la volatilización, indicando que se limita a un máximo del 10% en condiciones específicas (Pergamino, diciembre, dosis N120). El B-NBPT (la molécula protectora de la urea) inhibe la enzima ureasa, responsable de acelerar el paso de urea a amonio. El inhibidor se une al sitio activo de la enzima, ocupando el lugar donde se acoplaría la urea. Al ralentizar este proceso:
- Los coloides del suelo pueden retener el amonio que se produce.
- No hay un cambio brusco de pH alrededor del gránulo, lo que favorece que el nitrógeno permanezca como amonio en lugar de convertirse en amoníaco gaseoso, que es susceptible a la volatilización.
Posteriormente, el amonio se transforma en nitrato, completando el proceso en un período de 7 a 15 días. Si este paso es lento, el suelo puede retener los iones hasta su conversión a nitrato.
Para que la urea se incorpore al suelo y se evite la volatilización, se requiere una lluvia superior a 10 milímetros. La disponibilidad de nitrógeno para la planta depende de la presencia de agua en la solución del suelo. Sin protección, se han medido pérdidas de hasta el 40%, mientras que con protección, estas se reducen al 10%.
Ciclo del Nitrógeno - Nitratos vs Urea
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