La produzione di fertilizzanti umici è uno dei settori più promettenti per aumentare la fertilità del suolo e ottenere un buon raccolto.

Nel mondo ci sono circa 3,2 miliardi di ettari di terreno adatto alle attività agricole, che rappresentano solo il 9% del fondo fondiario totale. Tuttavia, la resa del raccolto diminuisce costantemente ogni anno. È causato dalla violazione dei fondamenti scientifici delle operazioni aziendali (principi della rotazione delle colture, ecc.). La mancanza di raccolto viene compensata con l’applicazione di fertilizzanti minerali, ma ormai, in termini di sicurezza ambientale, hanno esaurito le loro capacità a causa della mineralizzazione dei suoli. In molti paesi sono state introdotte restrizioni sull’uso dei minerali come fertilizzanti, soprattutto quelli contenenti fosforo, che vengono gradualmente rese più severe. Pertanto, la produzione di fertilizzanti umici da materie prime organiche è considerata una sostituzione parziale o totale dei fertilizzanti minerali convenzionali.

Cosa si intende per fertilizzanti umici?

Le sostanze umiche si formano nei suoli a seguito della decomposizione e trasformazione biochimica dei residui organici. Gli umani si accumulano nel suolo per lungo tempo e determinano in gran parte la fertilità del suolo.

Le sostanze umiche sono un nome comune che unisce:

• acidi umici;
• acidi fulvici;
• sali di questi acidi (umati e fulvati);
• composti di questi acidi con minerali del suolo (umini).

Le sostanze umiche possono essere contenute nel suolo ed essere inattive; ciò significa che non influenzano in alcun modo i processi che avvengono nelle piante e nel suolo. Per avviare processi favorevoli è necessario che le sostanze umiche vengano attivate aumentando la temperatura o utilizzando agenti chimici che trasferiscano la sostanza basica allo stato solubile in acqua. E solo dopo, il fertilizzante diventerà uno stimolante della crescita delle piante e una fonte di nutrienti. Oltre all’effetto favorevole dei fertilizzanti umici sulle piante, gli umani migliorano anche il suolo (aumentando la capacità capillare e di umidità del campo, aumentando la permeabilità all’acqua, migliorando la struttura, riducendo la densità, ecc.).

Cenni storici sull’uso delle sostanze umiche

La produzione di umato è diventata realtà dal 1876. Fu allora che il chimico tedesco Achard ottenne per la prima volta i sali di acido umico dalla torba. Tuttavia, a quel tempo, non esistevano basi teoriche e pratiche sufficienti per la produzione di massa. Inizialmente le sostanze umiche derivate dalla lignite venivano usate come colorante.

La ricerca continuò nel XX secolo e negli anni ’80 le sostanze umiche iniziarono ad essere utilizzate in agricoltura e in medicina. Per ottenerli venivano utilizzati carbone nero e lignite, torba, sapropel e leonardite.

Produzione di fertilizzanti umici: principali tecnologie

La produzione di fertilizzanti umici non è così semplice come potrebbe sembrare a prima vista. Per “estrarre” gli umani e gli umini dalle materie prime, è necessario prima disintegrare le membrane cellulari di lignina e cellulosa molto forti. Se la disintegrazione è avvenuta solo in parte, qualunque sia l’agente chimico utilizzato, la resa dei fertilizzanti sarà bassa. Considerando che lo strato di sostanze umiche non è molto ampio e impiega almeno 1-2 anni per formarsi, l’efficienza delle attrezzature utilizzate per l’estrazione costituisce un fattore importante.

Il processo più semplice di produzione dei fertilizzanti umici è il seguente. La miscela iniziale viene immessa nell’estrattore dove contemporaneamente viene alimentato il solvente. Dopo un po’, la concentrazione delle sostanze umiche raggiunge il livello richiesto e la miscela viene immessa nell’alambicco per distillare il solvente. I vapori dei solventi vengono condensati in un frigorifero-condensatore dopodiché vengono raccolti in un’apposita vasca di raccolta. Il solvente può essere riutilizzato per l’estrazione. Il processo viene ripetuto finché dalla materia prima non viene ricavata la quantità desiderata di sostanze umiche. Questo schema è semplice, ma inefficiente. Non c’è disintegrazione delle membrane di lignina e cellulosa; pertanto la resa del prodotto è bassa. Il processo è lungo, ripetibile e dispendioso in termini energetici. Inoltre, l’uso di solventi lo rende dannoso per l’ambiente.

Un’estrazione più efficiente può comportare l’utilizzo di attrezzature nuove per questo processo: dispositivi elettromagnetici con uno strato a vortice di particelle ferromagnetiche, o AVS in breve.

Produzione di fertilizzanti umici in dispositivi a strato di vortice

GlobeCore ha acquisito esperienza nella produzione di umato, produzione di acido folico, produzione di fulvato mediante lavorazione di torba, sapropel e leonardite in un dispositivo a strato vortice di particelle ferromagnetiche. Parliamo del funzionamento del dispositivo attraverso l’esempio della macinazione della torba.

Nell’AVS la torba è dispersa nell’acqua in quanto intensamente colpita dalle particelle ferromagnetiche che si muovono lungo traiettorie complesse quando spinte da un campo elettromagnetico rotante. Durante il movimento le particelle entrano in collisione con le particelle di torba, tra loro e con le pareti della camera operativa. Di conseguenza, le particelle di torba vengono macinate e più dell’80-90% di esse hanno dimensioni non superiori a 15 micron. In questo caso, le membrane di lignina e cellulosa vengono disintegrate in modo efficiente e le sostanze umiche escono dalla torba e cadono nell’acqua. La produzione di fertilizzanti umici in dispositivi a strato vorticoso può essere effettuata con o senza l’uso di agenti chimici.

Schema di produzione di fertilizzanti umici con l’utilizzo di un dispositivo a vortice

Una delle opzioni di un diagramma di flusso del processo per la produzione di fertilizzanti umici in dispositivi a strato di vortice è mostrata nella Figura 1.

Figura 1 – Diagramma di flusso del processo per la produzione di fertilizzanti umici in dispositivi a stratificazione a vortice: 1 – serbatoio con miscelatore (500 L), 2 – dispositivo a stratificazione a vortice, 3 – trappola per particelle ferromagnetiche, 4 – serbatoio intermedio (500 L), 5 – vetro spia, 6 – serbatoio prodotto finito (500 L), 7 – vetro spia, 8 – serbatoio per alcali diluiti con acqua (50 L), V – valvola a sfera, H1 – pompa, regolazione con convertitore di frequenza o con V2 valvola, H2 – pompa, FE – rotametro, TE – resistenza termica, DK – valvola di respirazione, F1 – filtro grosso, F2 – filtro fine, PS – manometro, SV – valvola di sicurezza, OK – valvola di ritegno, LS – sensore di livello

Risultati degli studi di laboratorio

Studi di laboratorio su campioni di fertilizzanti umici ottenuti utilizzando GlobeCore sono stati tenuti dispositivi a strato di vortice di tipo AVS. I risultati degli studi sono mostrati nella tabella 1.

Tabella 1 – Composizione chimica del fertilizzante composto umico ottenuto in un dispositivo a strato vortex

Indicatore	Contenuto
Acidi fulvici, g/L	30.8
Acidi umici, g/L	19.1
Azoto totale, g/L	2.2
Fosforo totale, g/L	2.5
Potassio totale, g/L	8.1
pH acidità	11.1

I dati forniti attestano che in termini di indicatori completi, il fertilizzante umico studiato soddisfa i requisiti per prodotti di questo tipo.

Vantaggi dei dispositivi a strato vorticoso nella produzione di fertilizzanti umici

• il dispositivo aumenta l’immissione di sostanze umiche e acidi fulvici nella soluzione e ne potenzia l’attività biologica;
• l’apparecchio può essere utilizzato per ottenere fertilizzanti umici dalla lavorazione di torba, sapropel, biohumus, leonardite, lignite, compost, getti, ecc.;
• se come materia prima si utilizzano biohumus, compost o getti, la lavorazione nel dispositivo consente non solo di ottenere fertilizzante, ma anche di distruggere parassiti ed elminti;
• la produzione di fertilizzanti umici può essere effettuata con o senza l’utilizzo di agenti chimici;
• basso consumo energetico. La capacità del dispositivo di stratificazione a vortice AVS-150 quando si ottengono fertilizzanti umici varia da 5 m3/h e il consumo energetico è di 9,5 kW. Pertanto, il consumo elettrico specifico per la produzione di una tonnellata di fertilizzanti nell’apparecchio vero e proprio (esclusa la potenza consumata dall’azionamento delle pompe) è di soli 1,9 kWh/m3;
• dimensioni compatte e facile integrazione nelle linee tecnologiche operative (sostituzione di altri dispersori ed estrattori).

Per ulteriori informazioni, o consigli sull’applicazione dei dispositivi vortex layer nella lavorazione di sapropel, torba, lignite, leonardite, biohumus per l’ottenimento dei fertilizzanti umici, si prega di utilizzare alcuni dei recapiti presenti nell’apposita sezione del nostro sito.