Fertilizantes nitrogenados

Fuentes de obtención de fertilizantes nitrogenados

Desde 1830 y hasta 1914, el principal fertilizante nitrogenado fue el salitre de Chile, cuyos yacimientos se concentran en América del Sur. También se utilizaba como fertilizante nitrogenado el amoníaco de los gases residuales de los hornos de coque de la industria metalúrgica.

A principios del siglo XX, los yacimientos naturales de salitre de Chile estaban casi agotados, por lo que surgió la cuestión de producir fertilizantes nitrogenados a escala industrial. El uso de nitrógeno atmosférico para la producción de fertilizantes nitrogenados era prometedor, ya que en una capa de aire de 15 kilómetros sobre una superficie de 1 ha constituye alrededor de 78 mil t de nitrógeno molecular.

A finales del siglo XIX, en condiciones de laboratorio, se encontró un método para fijar nitrógeno molecular con oxígeno haciendo pasar aire a través de una descarga de arco voltaico con una temperatura de aproximadamente 3000 °C:

El óxido nítrico formado se oxida por el oxígeno del aire a dióxido de nitrógeno, que al interactuar con el agua forma ácido nítrico.

La primera planta con esta tecnología se construyó en Noruega, donde las condiciones naturales permiten obtener electricidad relativamente barata. Su producción se centraba en la fabricación de Ca(NO₃)₂. De ahí que el nitrato de calcio recibiera el nombre de «salitre noruego». La desventaja evidente de esta tecnología eran los grandes gastos de energía, y el nitrato de calcio obtenido posee una higroscopicidad muy alta y es incómodo de usar. Por ello, el método no se generalizó.

Se propuso un método para fijar nitrógeno atmosférico basado en la fijación de nitrógeno con carburo de calcio a una temperatura de 700-800 °C:

El método de producción de cianamida cálcica es tecnológicamente más simple y barato, pero tampoco se generalizó debido al descubrimiento del método de obtención de amoníaco a partir de nitrógeno molecular e hidrógeno.

El método de síntesis de amoníaco fue descubierto por el químico alemán Haber. De todos los métodos de fijación de nitrógeno molecular, su método resultó ser el más barato y actualmente es el principal en la producción de fertilizantes nitrogenados.

Obtención de amoníaco

El amoníaco se obtiene por la interacción de nitrógeno e hidrógeno. Para ello, la mezcla de gases en proporción 1:3 se somete a compresión a alta presión y se alimenta a un horno de contacto (cámara de síntesis), donde a una temperatura de 400-500 °C, bajo presión y en presencia de catalizadores (hierro con adiciones de óxidos de aluminio y potasio) se produce la síntesis de amoníaco:

La fuente de nitrógeno es el aire. Para separar el nitrógeno del aire se utiliza uno de los siguientes métodos:

1. El aire atmosférico se pasa a través de un generador lleno de coque en combustión; el oxígeno se quema por completo y del generador sale una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono. Este último, a una presión de 25 atm, es absorbido por el agua.
2. El aire se licua y luego se separa en nitrógeno y oxígeno gracias a la diferencia de temperaturas de ebullición: el oxígeno hierve a -183 °C, el nitrógeno a -196 °C.

Hasta el 50% de los costos en la producción de amoníaco corresponden a la obtención de hidrógeno. Como fuentes de hidrógeno se utilizan gases naturales y asociados del petróleo o gases residuales de hornos de coque. El hidrógeno puede obtenerse mediante electrólisis del agua. Este último método permite obtener hidrógeno puro, pero requiere grandes gastos de energía.

El amoníaco obtenido se utiliza directamente como fertilizante, para la producción de fertilizantes amónicos, ácido nítrico y urea.

Obtención de ácido nítrico

El ácido nítrico se obtiene por oxidación catalítica del amoníaco con oxígeno del aire. Este método es el principal para la producción de ácido nítrico. La reacción transcurre en varias etapas. Primero, el amoníaco se oxida a óxido nítrico:

El óxido nítrico entra en torres de oxidación, donde se oxida por el oxígeno a dióxido de nitrógeno:

El NO₂ entra en torres de absorción (absorbedores), donde es absorbido por el agua con formación de ácidos nítrico y nitroso:

El ácido nitroso HNO₂ es inestable y se descompone rápidamente:

Los óxidos de nitrógeno NO y NO₂ formados regresan a las mismas instalaciones de oxidación y absorción.

El amoníaco y el ácido nítrico obtenidos por métodos industriales son las principales fuentes para la obtención de fertilizantes nitrogenados.

Nitrato de sodio

El nitrato de sodio, o nitrato de sodio, o nitrato sódico, o salitre de Chile, es NaNO₃. Contiene 16% de nitrógeno y 26% de sodio. Fue el primer fertilizante mineral nitrogenado. El mayor yacimiento natural se encontraba en Chile. Se han descubierto depósitos significativos en California y el suroeste de África.

Actualmente, el nitrato de sodio se obtiene como subproducto en la producción de ácido nítrico a partir de amoníaco. Los óxidos de nitrógeno NO y NO₂ no absorbidos por el agua en las torres de absorción («gases residuales») se pasan a través de torres de absorción adicionales irrigadas con una solución de carbonato o hidróxido de sodio; se forma una mezcla de nitrato y nitrito de sodio:

El nitrito, al acidificarse con ácido nítrico diluido, pasa a nitrato:

El óxido nítrico regresa de nuevo a la torre de oxidación. La solución acidificada de nitrato de sodio se neutraliza, se evapora y el precipitado de NaNO₃ se separa de la solución madre.

El nitrato de sodio es una sal finocristalina de color blanco, gris o amarillento parduzco, muy soluble en agua, higroscópica; con humedad elevada puede recristalizar en cristales más grandes. En estado seco y con almacenamiento correcto no se apelmaza y conserva su fluidez.

Nitrato de calcio

El nitrato de calcio, o nitrato de calcio, o nitrato cálcico, o salitre noruego, es Ca(NO₃)₂. Contiene 17% de nitrógeno. Fue sintetizado por primera vez a escala industrial en 1905 en Noruega.

Actualmente se produce como subproducto en la obtención de ácido nítrico a partir de amoníaco: al neutralizar los «gases residuales» (óxidos de nitrógeno NO y NO₂) con una solución acuosa de hidróxido de calcio Ca(OH)₂ (leche de cal), así como en la producción de fertilizantes complejos por el método de descomposición nítrica de materias primas fosfatadas.

El nitrato de calcio es muy higroscópico (9,5 puntos de 10). En condiciones normales de almacenamiento se humedece mucho, se disuelve y se apelmaza. Se transporta y almacena en sacos impermeables. Para reducir sus propiedades higroscópicas, al nitrato de calcio comercial se le añaden aditivos hidrófobos (yeso, fuelóleo parafínico) hasta 0,5% de la masa de la sal.

Para mejorar las propiedades físicas, a la solución de nitrato de calcio durante la producción se le añade 4-7% de nitrato de amonio. El nitrato de calcio se produce en forma granulada, que se obtiene añadiendo 4-7% de nitrato de amonio a una solución concentrada evaporada de nitrato y granulando posteriormente.

Aplicación de fertilizantes nítricos

Los fertilizantes nítricos pueden aplicarse en diferentes suelos bajo todos los cultivos agrícolas. Debido a su bajo contenido de nitrógeno, su uso es económicamente más costoso; se utilizan con mayor frecuencia en zonas situadas cerca de las plantas de producción.

Los nitratos de calcio y de sodio son equivalentes para la mayoría de las plantas. La excepción es la remolacha azucarera y otros cultivos de raíz: el nitrato de sodio es más eficaz debido al efecto positivo del sodio sobre estos cultivos. Esto se explica por el efecto positivo del sodio sobre la salida de carbohidratos de las hojas a las raíces y, en consecuencia, por el aumento del rendimiento de las raíces y del contenido de azúcares en ellas.

Al aplicarse al suelo, los fertilizantes nítricos se disuelven rápidamente en la solución del suelo; los cationes Na⁺ y Ca²⁺ entran en reacciones de intercambio con el complejo absorbente del suelo y pasan a un estado absorbido por intercambio:

La aplicación sistemática de nitrato de calcio contribuye a enriquecer el CAS con calcio.

El ion nitrato NO₃^- forma sales solubles o ácido nítrico con los cationes desplazados del complejo absorbente del suelo. No sufre absorción fisicoquímica ni química. El nitrato puede fijarse en el suelo solo por absorción biológica durante el período cálido del año. En el período otoño-invierno, la absorción biológica está casi totalmente ausente. Por esta razón, no es conveniente aplicar fertilizantes nítricos en otoño, especialmente en zonas con régimen hídrico de lavado.

Los nitratos de sodio y de calcio se aplican en primavera antes del cultivo presiembra y como abonos de cobertera durante la vegetación. En verano, los nitratos, debido a su alta movilidad en condiciones de humedad excesiva, riego y en suelos fácilmente drenados, pueden lavarse. Por ello, en regiones de clima húmedo, en zonas de regadío para arroz y otros cultivos se aplican formas amónicas.

El nitrato de sodio también se aplica en hileras con las semillas; el nitrato de calcio es poco adecuado debido a su alta higroscopicidad. El nitrato de sodio no debe aplicarse en suelos salinos ni en solonetz.

Los nitratos de sodio y de calcio son fertilizantes fisiológicamente alcalinos, ya que las plantas absorben el anión NO₃^- más que los cationes Na⁺ o Ca²⁺. Parte de los cationes, al permanecer en el suelo, alcaliniza la solución del suelo. El uso prolongado de fertilizantes nítricos en suelos ácidos sod-podzólicos y ligeros de baja capacidad amortiguadora contribuye a su neutralización. Por ello, en suelos sod-podzólicos los nitratos muestran mayor eficacia que los fertilizantes amónicos fisiológicamente ácidos. En los chernozem esta ventaja se pierde.

Sulfato de amonio

El sulfato de amonio, o sulfato amónico, (NH₄)₂SO₄, en forma de sal pura contiene 21,2% de nitrógeno; en el producto técnico, 20,5%. En la producción mundial de fertilizantes nitrogenados le corresponde aproximadamente el 25%; en Rusia, menos del 6%. La gran proporción del sulfato de amonio en la producción mundial se explica por su amplio uso en la agricultura de regadío bajo arroz y algodón y en regiones de humedad excesiva (trópicos).

En Rusia se comenzó a producir sulfato de amonio en el Donbás, en la mina Shcherbinsky, en 1899, mediante la captación y neutralización con ácido sulfúrico del amoníaco formado durante la coquización del carbón. El mismo esquema tecnológico se utiliza actualmente.

El sulfato de amonio puede obtenerse por absorción de amoníaco con ácido sulfúrico según la reacción:

La reacción transcurre con desprendimiento de calor, que se consume en la evaporación de la solución. Al enfriar la solución saturada, el sulfato de amonio precipita en forma de sedimento cristalino, que se separa y se seca. El ácido sulfúrico puede sustituirse por minerales naturales más baratos: yeso (CaSO₄⋅2H₂O), mirabilita (sal de Glauber, Na₂SO₄⋅10^H₂O) o residuos de la producción de fertilizantes fosfatados: fosfoyeso.

El yeso finamente molido se agita en agua amoniacal por la que se hace pasar dióxido de carbono. Como resultado de la interacción del amoníaco, el dióxido de carbono y el yeso se forma sulfato de amonio:

El carbonato de calcio, insoluble en agua, se filtra, y la solución que contiene (NH₄)₂SO₄ se evapora hasta cristalización, se separa de la solución madre y se seca.

Gracias al menor costo del amoníaco obtenido de los gases de coquería, el sulfato de amonio de coquería resulta más barato.

El sulfato de amonio es bien soluble en agua: 76,3 g de (NH₄)₂SO₄ por 100 cm³ de agua a 20 °C. En estado seco, el fertilizante posee una higroscopicidad reducida, se apelmaza poco durante el almacenamiento, no se licúa al aire, conserva la fluidez y se distribuye bien con las máquinas distribuidoras de fertilizantes.

El sulfato de amonio es una sustancia cristalina blanca con diversas coloraciones según el método de producción. Contiene 0,2-0,3% de humedad, impurezas de Ca, Mg, SiO₂, 0,025-0,05% (0,2-0,5%) de ácido sulfúrico libre, que confiere al fertilizante una reacción ligeramente ácida. El sulfato de amonio de coquería contiene una pequeña cantidad de impurezas orgánicas: sustancias resinosas, fenol, hasta 0,1% de tiocianato de amonio (NH₄SCN). Estas impurezas pueden ser la causa de la coloración gris, azulada o rojiza.

Debido a la toxicidad del tiocianato de amonio para las plantas, su contenido no debe superar el 0,1%, especialmente en suelos con bajo contenido de humus y calcio. El sulfato de amonio contiene 24% de azufre, por lo que es una fuente de nutrición azufrada de las plantas.

Tras su incorporación al suelo, la mayor parte de los iones amonio NH₄⁺ se incluye en el complejo absorbente:

La capacidad del suelo para absorber el amonio lo protege de la lixiviación; sin embargo, en el abonado de cobertera puede no ser utilizado.

Como resultado de la nitrificación, parte del nitrógeno amoniacal pasa a forma nítrica, lo que provoca la acidificación de la solución del suelo. La acidificación también se debe a la acidez fisiológica del fertilizante. La aplicación sistemática de dosis habituales de sulfato de amonio conduce a un cambio de la reacción del medio edáfico. En suelos ácidos, el efecto negativo se manifiesta al cabo de varios años. En suelos chernozem puede aplicarse durante más tiempo. Según datos de la Estación Experimental de Mironovka en Ucrania, la aplicación de (NH₄)₂SO₄ durante 14 años provocó un cambio de la reacción del suelo: pH de 6,0 a 4,9; la acidez de cambio aumentó 1,5 veces y la hidrolítica, 2,5 veces. Esto no afectó al rendimiento gracias al alto contenido de humus, la gran capacidad amortiguadora y la capacidad de absorción del chernozem. En suelos castaños y serozems, la acidificación de suelos carbonatados por la aplicación de fertilizantes fisiológicamente ácidos no representa peligro.

En suelos césped-podzólicos, combinado con encalado, el sulfato de amonio no es inferior a otros fertilizantes nitrogenados. Sin embargo, su aplicación prolongada en dosis altas sin encalado en estos suelos empeora sus propiedades, el crecimiento y la productividad de las plantas. Cultivos como avena, centeno de invierno, lino, patata, colinabo reaccionan más débilmente a la acción acidificante del sulfato de amonio que la remolacha, el maíz, el cáñamo, la cebada y el trigo de primavera.

Debido a la débil migración de los iones amonio, este fertilizante es eficaz en suelos ligeros y en regiones de humedad suficiente. Aplicado en hileras y como abonado de cobertera, el sulfato de amonio es menos eficaz que otros fertilizantes nitrogenados.

Sulfato de amonio-sodio

El sulfato de amonio-sodio, (NH₄)₂SO₄⋅Na₂SO₄, contiene hasta 16% de nitrógeno, 9% de Na₂O, hasta 2,5% de impurezas orgánicas; es un residuo de la producción de caprolactama. Es una sal cristalina de color amarillento. Buen fertilizante para la remolacha azucarera y las plantas de la familia de las crucíferas, sensibles al sodio y al azufre. Puede emplearse para el abonado de prados de siega y pastizales.

Cloruro de amonio

El cloruro de amonio, o clorhidrato de amonio, NH₄Cl, es un subproducto de la producción de bicarbonato de sodio (hidrogenocarbonato de sodio):

El cloruro de amonio es un polvo blanco o amarillento finamente cristalino, contiene hasta 26% de nitrógeno; a 20 °C se disuelven 37,2 g en 100 cm³ de agua; es poco higroscópico, no se apelmaza, se distribuye bien. Se caracteriza por una alta acidez fisiológica y contiene hasta 60% de cloro, que actúa negativamente sobre los cultivos clorófobos. Por ello se aplica en otoño, para que el cloro sea lavado del horizonte radicular por las precipitaciones atmosféricas.

En los suelos, el cloruro de amonio entra en reacciones de intercambio con el complejo absorbente:

En el suelo se nitrifica parcialmente. La eficacia del cloruro de amonio puede aumentarse mediante encalado, neutralización previa del fertilizante (1,4 kg de CaCO₃ por 1 kg de NH₄Cl), aplicación conjunta con fertilizantes fisiológicamente alcalinos y combinación con fertilizantes orgánicos.

Por su acción fertilizante, el NH₄Cl suele ser inferior al (NH₄)₂SO₄. Para los cultivos de cereales, en dosis habituales, la eficacia del cloruro y del sulfato es equivalente. Bajo cultivos sensibles al cloro no se emplean dosis elevadas; se aplican con antelación como fertilizante de fondo.

Carbonato y bicarbonato de amonio

El carbonato (NH₄)₂CO₃ y el bicarbonato de amonio NH₄HCO₃ se emplean como fertilizante en pequeñas cantidades.

El carbonato de amonio, o carbonato amónico, es una sustancia cristalina de color blanco; se obtiene haciendo pasar dióxido de carbono a través de una solución acuosa de amoníaco y evaporando después la sal formada. El carbonato es inestable; al aire libre puede descomponerse con desprendimiento de amoníaco y formación de bicarbonato de amonio. El producto técnico contiene 21-24% de nitrógeno y es una mezcla de carbonato, bicarbonato y carbamato de amonio.

El bicarbonato de amonio se obtiene por adsorción de amoníaco gaseoso y dióxido de carbono con una solución de carbonato de amonio. Contiene alrededor de 17% de nitrógeno. Posee una estabilidad relativamente mayor que el carbonato, pero también presenta pérdidas de amoníaco durante el almacenamiento, el transporte y la aplicación. En la aplicación superficial debe incorporarse inmediatamente al suelo.

Aplicación de fertilizantes amónicos

Al incorporarse al suelo, los fertilizantes amónicos se disuelven y el ion NH₄⁺ entra en reacciones de intercambio con la fase sólida del suelo. La mayor parte de los cationes NH₄⁺ se incluye en el complejo absorbente del suelo, desplazando de él una cantidad equivalente de cationes:

Al pasar al estado de absorción por intercambio, el amonio se fija en el suelo, con lo que se evita su lixiviación. Al mismo tiempo, en estado de absorción por intercambio, el amonio sigue estando disponible para las plantas.

En parte, bajo la acción de la nitrificación, el nitrógeno amoniacal pasa a forma nítrica. La velocidad de este proceso depende de la temperatura, la humedad, la aireación, la actividad biológica, la reacción del suelo y el grado de cultivo. Así, en un ensayo microde campo realizado en un suelo césped-podzólico poco cultivado, a los 15 días de experimento se había nitrificado el 12% del sulfato de amonio; a los 30 días, el 24%; mientras que en un suelo bien cultivado la nitrificación fue respectivamente del 79 y 96% de la cantidad aplicada.

El exceso de humedad y la acidez elevada frenan los procesos de nitrificación. El encalado de suelos ácidos acelera este proceso.

El cloruro de amonio se nitrifica más lentamente que el sulfato, lo que se debe a la acción depresora del cloro sobre la actividad de las bacterias nitrificantes.

Tras la transformación del nitrógeno amoniacal en nítrico, adquiere las propiedades de los fertilizantes nítricos. Durante la nitrificación se forman en el suelo ácido nítrico, clorhídrico o sulfúrico:

o

En el suelo, los ácidos se neutralizan con los hidrogenocarbonatos de la solución del suelo y con los cationes del complejo absorbente del suelo:

La neutralización de los ácidos minerales va acompañada del consumo de hidrogenocarbonatos de la solución del suelo y del desplazamiento de bases del complejo absorbente del suelo por hidrógeno, lo que reduce la capacidad amortiguadora y aumenta la acidez del suelo.

El cambio de reacción al aplicar fertilizantes amónicos también está relacionado con su acidez fisiológica. De (NH₄)₂SO₄ y NH₄Cl las plantas absorben el catión más rápidamente que el anión; en consecuencia, se acumulan residuos ácidos. Su aplicación sistemática va acompañada de acidificación del medio edáfico. El grado de acidificación es mayor cuanto menor es la capacidad amortiguadora.

En suelos césped-podzólicos y forestales grises con una pequeña suma de bases absorbidas y contenido de materia orgánica, la acidificación se manifiesta más rápidamente que en chernozems y suelos castaños. Así, la aplicación prolongada de sulfato de amonio (en la composición de NPK) en un suelo forestal gris provocó un aumento de la acidez hidrolítica y una disminución de la suma de bases absorbidas y del grado de saturación de bases.

Para prevenir la acción acidificante negativa de los fertilizantes amónicos en tales suelos, se realiza previamente encalado o neutralización del sulfato y el cloruro de amonio antes de la aplicación, a razón de 130-140 kg de cal por 100 kg de fertilizante. La neutralización de los fertilizantes se realiza inmediatamente antes de la aplicación.

Las particularidades de la transformación de los fertilizantes amónicos en los suelos determinan la tecnología de su aplicación eficaz. Estos fertilizantes se aplican, por regla general, antes de la siembra como fertilizantes de fondo, tanto en primavera como en otoño, sin temor a la lixiviación del nitrógeno.

La eficacia de los fertilizantes amónicos depende de la acidez y la capacidad amortiguadora de los suelos y de las particularidades biológicas de los cultivos.

En suelos de la zona no chernozem, los fertilizantes amónicos pueden aumentar la eficacia de la harina de fosforita. La acidez fisiológica de estos fertilizantes favorece la disolución de los fosfatos de calcio.

La eficacia de los fertilizantes amónicos depende de las particularidades de los cultivos cultivados. Los cultivos menos sensibles a la reacción ácida, por ejemplo, centeno, avena, patata, lino, trigo sarraceno, reaccionan menos a la acidificación. Los cultivos sensibles (raíces, la mayoría de las hortalizas y leguminosas, cebada, trigo, girasol), con la aplicación repetida de fertilizantes amónicos, reaccionan negativamente a la acidificación.

Los cultivos sensibles al contenido elevado de cloro reaccionan negativamente. Así, el contenido de almidón en la patata disminuye con el exceso de cloro. Por ello, bajo cultivos clorófobos se emplea sulfato de amonio o se aplica cloruro de amonio en otoño.

El nitrógeno amoniacal, debido a su baja movilidad, se localiza en el suelo en los lugares donde se aplica. Por eso los fertilizantes amónicos son poco adecuados para el abonado de cobertera entre líneas y para la aplicación local. En las fases iniciales de crecimiento, el sistema radicular de los cultivos está poco desarrollado y puede no alcanzar la zona de localización de los fertilizantes.

Los fertilizantes amónicos no se emplean para la aplicación en la siembra en hileras ni bajo el cultivo previo a la siembra, porque la entrada intensiva de nitrógeno amoniacal en las plantas jóvenes puede provocar "intoxicación amoniacal" debido a su acumulación excesiva.

Fertilizantes amónico-nítricos

Los fertilizantes amónico-nítricos son un grupo de fertilizantes nitrogenados que incluyen simultáneamente formas amoniacal y nítrica de nitrógeno. A este grupo pertenecen el nitrato de amonio, el sulfonitrato de amonio y el nitrato de amonio calcáreo.

Nitrato de amonio

El nitrato de amonio, o nitrato amónico, NH₄NO₃, contiene 35% de nitrógeno nítrico y amoniacal en proporción 1:1. Se obtiene por neutralización del ácido nítrico con amoníaco:

La solución obtenida de nitrato de amonio se evapora, se somete a recristalización y se seca. Para la evaporación se utiliza el calor desprendido en la reacción de neutralización. Como resultado se obtiene una sustancia cristalina blanca que contiene hasta 98-99% de NH₄NO₃. Para mejorar las propiedades fisicoquímicas se introducen aditivos.

El nitrato de amonio es bien soluble en agua: a 20 °C se disuelven 192 g de sal en 100 cm³ de agua; es muy higroscópico, se humedece al aire y se apelmaza. Según la temperatura, presenta cinco modificaciones cristalinas. Las transiciones de una modificación a otra ocurren a temperaturas de +32,1 y −1 °C. Si durante el almacenamiento del nitrato de amonio se producen cambios bruscos de temperatura que abarcan estos puntos, se producirá la recristalización de una forma en otra con aumento de volumen. El fertilizante se compacta fuertemente, transformándose en terrones y bloques, y los sacos en que se almacenaba pueden reventar.

Para proteger el nitrato de amonio del apelmazamiento se le añaden aditivos hidrófobos y que aumentan la resistencia de los gránulos: caliza molida, creta, harina de fosforita, fosfoyeso, caolinita, nitrato de magnesio, ácidos grasos y sus aminas, entre otros. El contenido total de aditivos es del 3,0 al 5,0%. Los aditivos pueden dar un tono amarillento. Como aditivo puede introducirse fucsina, que le da color rojo.

Las propiedades físicas del nitrato de amonio dependen del tamaño y la forma de los cristales y gránulos obtenidos. La industria química produce nitrato de amonio en forma de gránulos de 1-4 mm y de escamas (nitrato escamoso). El nitrato de amonio granulado se caracteriza por buenas propiedades físicas.

El contenido de humedad no debe ser superior a 0,3-0,4%; la reacción, neutra o ligeramente ácida; el contenido de impurezas insolubles, no superior a 0,1%.

Para prevenir la humectación y reducir el apelmazamiento, el nitrato de amonio se envasa en recipientes densos y herméticos: sacos de polietileno o de papel laminado. Durante el almacenamiento, los sacos no deben apilarse en montones o pilas altas, ya que en las capas inferiores se compactan mucho y se apelmazan.

Para mejorar las propiedades físicas, el nitrato puede mezclarse durante el almacenamiento con precipitado y harina de fosforita (para suelos podzólicos). Inmediatamente antes de la aplicación en suelo podzólico, el nitrato de amonio puede mezclarse con 30-40% de carbonato de calcio, lo que reduce mucho la higroscopicidad y aumenta la comodidad de la siembra mecánica.

El nitrato de amonio es inflamable y, en determinadas condiciones, puede explotar. A temperatura superior a 200-270 °C se descompone con desprendimiento de calor y oxidantes fuertes que favorecen la aceleración de la combustión. El calentamiento brusco hasta 400-500 °C provoca una explosión. Las mezclas con materiales combustibles (serrín, gasóleo, polvo de papel, turba seca, aceite) favorecen la manifestación de propiedades inflamables y explosivas.

Por primera vez, el nitrato de amonio en forma pura comenzó a aplicarse en nuestro país. Gracias a su alto contenido de nitrógeno, el costo de transporte y aplicación es sustancialmente menor que el de otros fertilizantes nitrogenados, excepto la carbamida y el amoníaco líquido. Gracias a la combinación de nitrógeno nítrico móvil con nitrógeno amoniacal menos móvil, es posible variar los métodos, dosis y plazos de aplicación en dependencia de las condiciones edafoclimáticas y las particularidades biológicas de los cultivos.

Al incorporarse al suelo, el nitrato de amonio se disuelve con la humedad del suelo. El nitrógeno del NH₄NO₃ es absorbido por los microorganismos y, al morir y mineralizarse estos, se vuelve disponible para las plantas. En el suelo, el amonio entra en reacción de intercambio con el complejo absorbente del suelo:

Con falta de calcio en suelos podzólicos ácidos, la aplicación de nitrato de amonio provoca la acidificación de la solución del suelo. Los experimentos de D. N. Pryanishnikov establecieron que, de la solución de nitrato de amonio, el catión NH₄⁺ se absorbe más rápidamente que el NO₃^-. Por eso el nitrato de amonio se considera un fertilizante fisiológicamente ácido. Sin embargo, su acidez fisiológica es menor que la de los fertilizantes amónicos.

En suelos saturados de bases (chernozem, serozem), la aplicación sistemática de dosis altas de nitrato de amonio no provoca acidificación de la solución del suelo. La acidificación local tiene carácter temporal, pero puede ejercer una acción negativa en las fases iniciales de crecimiento de las plantas y aumentar la movilidad de compuestos tóxicos de aluminio, manganeso y hierro.

En suelos césped-podzólicos ácidos, la aplicación de nitrato de amonio puede provocar una acidificación aún mayor, que tiene carácter temporal: la absorción del nitrógeno nítrico restablece la reacción del medio hasta el valor inicial.

El amonio puede someterse a nitrificación, lo que también acidifica temporalmente el suelo. Parte del nitrógeno nítrico se pierde en el proceso de desnitrificación en forma de compuestos gaseosos (N₂, N₂O, NO). En el primer año después de la aplicación se utiliza el 40-50% del nitrógeno; el 10-20% del nitrógeno nítrico y el 20-40% del amoniacal se transforman en forma orgánica (se inmovilizan); solo el 10-15%, es decir, el 2-3% del aplicado, es asimilado por las plantas en el segundo año. El proceso de inmovilización se acelera con el enterrado de residuos vegetales con bajo contenido de nitrógeno y alto contenido de carbono, por ejemplo, paja, estiércol con paja. El nitrógeno de los fertilizantes moviliza el nitrógeno del suelo, lo que conduce a un aumento del coeficiente de utilización.

El nitrato de amonio en dosis grandes en suelos ligeros poco amortiguados aumenta el contenido de nitratos en las plantas. El uso de tales plantas para la alimentación del ganado puede provocar trastornos metabólicos e intoxicaciones. La microflora del rumen de los rumiantes reduce los nitratos a nitritos, que, al pasar a la sangre, se unen a la hemoglobina y bloquean su capacidad de transportar oxígeno. La concentración elevada de metahemoglobina en la sangre de los animales provoca asfixia y, en caso de intoxicación grave, la muerte.

Para la eficacia del nitrato de amonio en suelos ácidos es importante el encalado oportuno. La acción negativa de la acidez potencial puede eliminarse neutralizando el fertilizante con cal o dolomita a razón de 1 t de CaCO₃ por 1 t de fertilizante.

El nitrato de amonio se utiliza como fertilizante de presiembra (fondo) y en hileras (en la siembra), y para el abonado de cobertera durante la vegetación.

En condiciones de riego, humedad suficiente o excesiva, especialmente en suelos de composición granulométrica ligera, no es conveniente aplicar nitrato de amonio en otoño bajo el arado de otoño, debido a la posible lixiviación del nitrógeno nítrico. En estas condiciones puede utilizarse directamente en el momento de mayor consumo de nitrógeno por las plantas. En dosis pequeñas, de 10-15 kg/ha, el nitrato se aplica junto con fertilizantes fosfatados y potásicos en hileras durante la siembra de remolacha azucarera y cultivos hortícolas, y en los hoyos durante la plantación de patata. Se observa una alta eficacia en el abonado de cobertera de cereales de invierno y cultivos en hileras.

El nitrato de amonio también se utiliza para el abonado de cobertera de primavera temprana de cultivos de invierno y hierbas perennes. Puede emplearse para el abonado de cobertera de cultivos en hileras y hortícolas durante las labores entre líneas, con incorporación a una profundidad de 10-15 cm con cultivadores-abonadoras.

Sulfonitrato de amonio

El sulfonitrato de amonio, o sulfato-nitrato de amonio, nitrato de Leuna, nitrato de Montán, (NH₄)₂SO₄⋅2NH₄NO₃ con impureza de (NH₄)₂SO₄. Contiene hasta 25-27% de nitrógeno, de ello en forma amoniacal, 18-19%, y en forma nítrica, 7-8%. Es una sustancia grisácea finamente cristalina o granulada.

Se obtiene por mezclado mecánico de 65% de sulfato de amonio y 35% de nitrato de amonio, o por introducción de sulfato de amonio seco en la masa fundida de nitrato, con secado posterior y molienda de la mezcla. El producto obtenido por este último método también se denomina nitrato de Leuna. Otro método de obtención es la neutralización de ácidos sulfúrico y nítrico con amoníaco: nitrato de Montán.

El sulfato-nitrato de amonio es bien soluble en agua, menos higroscópico que el nitrato de amonio. Al almacenarse en local seco no se apelmaza y conserva la fluidez.

Por su eficacia es cercano al sulfato de amonio. Posee una acidez potencial considerable, por lo que su uso en suelos ácidos exige encalado previo o neutralización del fertilizante antes de la aplicación.

Nitrato de amonio calcáreo

El nitrato de amonio calcáreo, NH₄NO₃⋅CaCO₃. Se obtiene por fusión de nitrato de amonio con caliza. Se produce en forma de gránulos con diversas relaciones NH₄NO₃:CaCO₃, de 80:20 a 53:47. El producto 60:40 con contenido de nitrógeno de 20,5% posee propiedades físico-mecánicas óptimas.

En comparación con el nitrato de amonio, este fertilizante posee menor higroscopicidad, no es explosivo y puede transportarse a granel. Se utiliza ampliamente en los países de Europa Occidental. En Rusia no se produce debido al alto costo de transporte (cuanto menor es el contenido de sustancia activa, más caro resulta el transporte).

Fertilizantes amoniacales líquidos

Los fertilizantes amoniacales líquidos son el amoníaco líquido (anhidro) y la solución acuosa de amoníaco (agua amoniacal), así como los amoniacatos. Por su acción sobre las plantas muestran la misma eficacia que los fertilizantes nitrogenados sólidos. Su producción es más barata que la de los sólidos. Así, el costo unitario del nitrógeno del amoníaco líquido es aproximadamente un 35-40% más barato que el del nitrato de amonio (el más barato de los fertilizantes nitrogenados sólidos). En mayor escala se emplean en EE. UU.

El uso de fertilizantes amoniacales líquidos permite mecanizar completamente las operaciones de carga y descarga y su aplicación. En la aplicación se emplea 2-3 veces menos mano de obra que con los fertilizantes nitrogenados sólidos. Los fertilizantes líquidos se distribuyen de manera más uniforme en el suelo, no se apelmazan ni se segregan (estratifican).

La aplicación de fertilizantes líquidos tiene una serie de desventajas: el almacenamiento requiere depósitos especiales de gran capacidad, es necesaria la organización de puntos de distribución, el uso de equipos especiales para la aplicación y un parque de cisternas de automóvil y ferrocarril para el transporte.

Los fertilizantes nitrogenados líquidos se aplican con máquinas especiales con incorporación inmediata a una profundidad no menor de 10-12 cm en suelos pesados y de 14-18 cm en suelos ligeros, para excluir las pérdidas de amoníaco. Son posibles pérdidas en suelos fuertemente carbonatados con reacción alcalina. La aplicación superficial de fertilizantes amoniacales líquidos no es admisible. La incorporación poco profunda en la capa superior seca del suelo también se asocia a grandes pérdidas de amoníaco.

En todos los casos, el amoníaco anhidro se incorpora a una profundidad no menor de 14-15 cm, y la solución acuosa, no menor de 10-12 cm. En caso de suelo grumoso, la profundidad de incorporación se aumenta 1,2-1,5 veces. Se aplican como fertilizante de fondo bajo el arado de otoño en otoño, en primavera bajo el cultivo previo a la siembra y en el abonado de cobertera de cultivos en hileras, en dosis (por nitrógeno) como para los fertilizantes nitrogenados sólidos. En suelos ligeros con baja capacidad de absorción, la aplicación de dosis altas en otoño conlleva la posible pérdida de amoníaco, ya que puede no ser adsorbido completamente por el complejo absorbente del suelo.

Como los fertilizantes amoniacales líquidos se aplican de forma local, las rejas de las máquinas abonadoras se disponen para cultivos de siembra continua a 20-25 cm, en prados y pastizales a 30-35 cm; en el abonado de cobertera de cultivos en hileras, el ancho se determina por el ancho de las entre líneas. La tecnología de uso de fertilizantes amoniacales líquidos exige una cualificación más alta de los especialistas.

En los abonados de cobertera, para excluir el posible daño a las plantas jóvenes por exceso de amoníaco, los fertilizantes se aplican en el centro de las entre líneas o a una distancia de 15-10 cm de las hileras. Para una distribución uniforme en el suelo se realizan las labores entre líneas posteriores. A medida que avanza la nitrificación, los nitratos formados adquieren movilidad y son transportados con la humedad del suelo a la zona radicular. La intensidad de la nitrificación está determinada por las propiedades de los suelos: en chernozems y suelos césped-podzólicos cultivados transcurre más rápidamente que en podzólicos ácidos. El amoníaco acuoso sintético se nitrifica más rápidamente que el de coquería, ya que las impurezas contenidas en este último inhiben la actividad vital de las bacterias nitrificantes.

Con una aplicación correcta, la eficacia de los fertilizantes amoniacales líquidos no es inferior a la del nitrato de amonio.

Amoníaco líquido

El amoníaco líquido, NH₃, es el fertilizante nitrogenado sin lastre más concentrado; contiene 82,3% de nitrógeno. Se obtiene por licuefacción del amoníaco gaseoso bajo presión. Es un líquido incoloro con densidad de 0,61 kg/m³ a 20 °C. La temperatura de congelación es de −77,7 °C y la de ebullición, de −33 °C. A temperatura normal se transforma rápidamente en gas. Al almacenarse en recipientes abiertos, el amoníaco se evapora rápidamente con fuerte enfriamiento. La elasticidad de vapor del amoníaco líquido:

Para evitar la volatilización del amoníaco líquido, se almacena y transporta en cisternas especiales de acero calculadas para una presión de 2,5-3,0 MPa. A 20-40 °C, la presión de sus vapores es de 9-18 atm. La elasticidad de vapor, la densidad y el contenido de nitrógeno en 1 m³ dependen de la temperatura. Al almacenar amoníaco en recipientes cerrados bajo presión, se separa en dos fases: líquida y gaseosa. Debido a la gran elasticidad de los vapores, los recipientes para almacenamiento y transporte no se llenan por completo. El amoníaco líquido corroe el cobre, el zinc y sus aleaciones; no reacciona con el hierro, el hierro fundido y el acero.

El amoníaco líquido es una sustancia tóxica de acción fuerte; su mezcla con el aire, a una concentración volumétrica de amoníaco del 15-27%, es explosiva. La explosión puede producirse por una chispa o cualquier fuente de fuego abierta. Al caer sobre la piel provoca quemaduras; al evaporarse, congelaciones.

En el suelo, el amoníaco líquido se transforma en gas, se adsorbe por los coloides del suelo y es absorbido por la humedad del suelo. Es bien soluble en agua: en condiciones normales (a 20 °C y presión atmosférica), 1 volumen de agua disuelve 702 volúmenes de amoníaco.

La velocidad y el grado de adsorción del amoníaco por el suelo están determinados por la capacidad de absorción y la humedad, el método y la profundidad de aplicación. En suelos pesados con alto contenido de materia orgánica y humedad normal, la absorción es mayor que en suelos ligeros pobres en humus. En suelos ligeros o secos, el amoníaco se conserva durante mucho tiempo en forma gaseosa, lo que provoca pérdidas por volatilización.

Tras la aplicación de amoníaco líquido, en los primeros días la reacción del suelo se desplaza hacia la alcalinización hasta pH 9. En la zona de aplicación del fertilizante se produce una esterilización temporal del suelo, que detiene el proceso de nitrificación del nitrógeno amoniacal. Al cabo de 1-2 semanas se restablece la actividad microbiológica. En condiciones óptimas, la nitrificación completa del amoníaco ocurre en el plazo de un mes.

Por la recuperación en cosecha adicional, el amoníaco líquido es comparable a los fertilizantes nitrogenados sólidos; en suelos ligeros, en condiciones de riego o humedad excesiva, los supera.

Agua amoniacal

La solución acuosa de amoníaco, o agua amoniacal, NH₃ + H₂O. Es un líquido transparente, a veces con tono amarillento. En la solución acuosa de amoníaco siempre existe un equilibrio entre el amoníaco absorbido por el agua y el gaseoso sobre la superficie de la solución, lo que determina su pérdida durante el almacenamiento en recipientes abiertos.

La solución de amoníaco se produce de dos grados: el primero con contenido de 20,5% de nitrógeno, o 25% de amoníaco; el segundo, con 16,4% de nitrógeno, o 20% de amoníaco. La solución acuosa de coquería contiene impurezas de sulfuro de hidrógeno, fenoles, compuestos tiociánicos y cianurados.

El agua amoniacal se caracteriza por una pequeña elasticidad de vapor de amoníaco (solución al 25%: 0,15 kgf/cm² a 40 °C), no corroe los metales ferrosos, se congela a la temperatura de: 25%, a −56 °C; 20%, a −33 °C. La densidad a 1 °C del primer grado es de 0,910 kg/m³; la del segundo, 0,927 kg/m³.

Se almacena y transporta en depósitos herméticos de acero al carbono calculados para una presión de hasta 0,4 kgf/cm². El agua amoniacal corroe los metales no ferrosos (cobre, zinc, estaño) y sus aleaciones (bronce, latón), por lo que todos los nodos tecnológicos deben estar fabricados de metales ferrosos. Es inerte respecto al aluminio y el caucho.

Al incorporarse al suelo, el amoníaco se adsorbe por los coloides del suelo y, por ello, migra poco. Con el tiempo, el nitrógeno amoniacal se nitrifica y aumenta su movilidad. La aplicación de agua amoniacal es técnicamente más sencilla y segura que la de amoníaco líquido. La intensidad de absorción del amoníaco por el suelo está influida por la composición granulométrica, el contenido de humus, la humedad y la profundidad de incorporación. En suelos pesados, bien labrados y con alto contenido de materia orgánica, la absorción de amoníaco es mayor que en suelos ligeros, secos y pobres en humus, en los que las pérdidas por volatilización son considerablemente mayores.

La desventaja del agua amoniacal es su bajo contenido de nitrógeno, lo que aumenta los costos de transporte, almacenamiento y aplicación. Por ello, su uso es conveniente en explotaciones situadas cerca de los lugares de producción del fertilizante.

Carbamida

La carbamida, o urea, CO(NH₂)₂, contiene 46,7% de nitrógeno; es uno de los fertilizantes nitrogenados sólidos más concentrados. El nitrógeno en la carbamida se encuentra en forma amídica del ácido carbámico. Se obtiene a partir de amoníaco y dióxido de carbono a una presión de 30,3⋅10⁵ a 202⋅10⁵ Pa y temperatura de 150-220 °C. En la primera etapa del proceso se forma carbamato de amonio:

luego, por su deshidratación, carbamida:

La urea es una sustancia cristalina blanca o con tono amarillento, bien soluble en agua: a 20 °C se disuelven 51,8 g de carbamida en 100 cm³ de agua. Se distingue por una higroscopicidad relativamente pequeña; a 20 °C, por su higroscopicidad es cercana al sulfato de amonio; a temperaturas más altas absorbe humedad con mayor intensidad. Durante el almacenamiento puede apelmazarse.

Se produce en forma granulada con gránulos de 1-3 mm. Durante la granulación puede recubrirse con aditivos hidrófobos. La urea granulada posee buenas propiedades físico-mecánicas, prácticamente no se apelmaza, conserva la fluidez y la capacidad de distribución.

En el proceso de granulación, bajo la acción de temperaturas elevadas, se forma una impureza: el biuret:

Cuando su contenido supera el 3%, se vuelve tóxico para las plantas.

La descomposición del biuret en el suelo ocurre en el plazo de 10-15 días. Por ello, la aplicación de urea con alto contenido de biuret un mes antes de la siembra no ejerce acción negativa sobre las plantas. Actualmente la carbamida granulada se produce con un contenido de biuret no superior al 1%, lo que no ejerce acción depresora sobre las plantas independientemente del plazo de aplicación.

En el suelo, la urea se disuelve con la humedad del suelo; bajo la acción de la enzima ureasa de los residuos vegetales y la microflora, se somete a amonificación, transformándose en carbonato de amonio:

En condiciones favorables, en suelos cultivados la transformación ocurre en el plazo de 1-3 días. En suelos arenosos poco fértiles y con exceso de humedad, el proceso transcurre hasta 3 semanas. La urea disuelta en la solución del suelo, antes de la amonificación, puede lixiviarse.

El carbonato de amonio formado es inestable; al aire se descompone con formación de bicarbonato de amonio y amoníaco gaseoso:

Por ello, en la aplicación superficial de carbamida sin incorporación y con humedad insuficiente pueden producirse pérdidas de amoníaco. Las pérdidas se intensifican en suelos con reacción neutra y alcalina. El carbonato de amonio se somete a hidrólisis con formación de bicarbonato de amonio, NH₃ y agua, lo que provoca la alcalinización del medio:

Con el tiempo, el amonio se nitrifica y la reacción del suelo se desplaza hacia el lado ácido. A medida que las plantas absorben el nitrógeno, los residuos alcalinos y ácidos del fertilizante no permanecen en el suelo y la reacción del medio se restablece.

La urea se utiliza como fertilizante de fondo en todos los tipos de suelos bajo cualquier cultivo. En condiciones de agricultura de secano, su eficacia es equivalente a la del nitrato de amonio; en condiciones de riego, al sulfato de amonio. En condiciones de régimen hídrico de lavado del suelo, la urea es más eficaz que el nitrato de amonio, debido a que el nitrógeno amídico, al transformarse rápidamente en amoniacal, es absorbido por el suelo sin lixiviarse del horizonte radicular.

La carbamida se emplea para el abonado de cobertera de cultivos de invierno a principios de primavera con incorporación inmediata mediante grada. Según los experimentos, la incorporación de urea incluso a 1,5 cm reduce bruscamente las pérdidas de amoníaco. La urea se emplea para el abonado de cobertera de cultivos en hileras y hortícolas con cultivadores-abonadoras. Sin embargo, en prados de siega y pastizales, la aplicación superficial de urea muestra una eficacia un 15-20% inferior a la del nitrato de amonio, debido a las considerables pérdidas de amoníaco por la amonificación de la carbamida.

La urea es la mejor forma para el abonado foliar de las plantas, especialmente del trigo, para aumentar el contenido de proteína del grano, gracias a que incluso en concentración elevada (solución al 1%) no provoca quemaduras en las hojas y es bien asimilada por las plantas. La carbamida puede ser absorbida por las células de las hojas en forma de molécula entera y asimilada por las plantas tanto en forma de amoníaco después de la amonificación como por incorporación directa al ciclo de transformaciones de las sustancias nitrogenadas. Para los abonados foliares es deseable emplear la forma cristalina, ya que el contenido de biuret en ella es inferior a 0,2-0,3%.

La urea es fuente de nutrición nitrogenada y sustancia fisiológicamente activa; activa los procesos del metabolismo nitrogenado, en particular la formación de grupos sulfhidrilo de los aminoácidos metionina, cisteína y el tripéptido glutatión. Los aminoácidos que contienen grupos SH participan en los procesos de metabolismo, crecimiento y formación de los órganos reproductivos. La acción de la urea también se manifiesta en el régimen hídrico de las plantas: el abonado nitrogenado tardío aumenta la hidratación de los coloides debido al aumento de la cantidad total de nitrógeno, de las proteínas hidrosolubles y no extraíbles. También aumenta la cantidad de agua fuertemente ligada y se eleva la capacidad de retención de agua de las hojas.

El uso de carbamida como fertilizante de siembra (en hileras) puede provocar el retraso de la germinación de las semillas debido a la acción depresora del exceso de amoníaco libre.

Debido a la alta concentración de nitrógeno, para la urea tiene una importancia sustancial la aplicación uniforme en el suelo. Para una distribución uniforme, inmediatamente antes de la aplicación se mezcla cuidadosamente con otros fertilizantes.

En el surtido mundial de fertilizantes nitrogenados, la proporción de uso de urea aumenta constantemente. También se perfeccionan las tecnologías de su producción, que permiten obtener carbamida de mayor calidad con reducción del costo.

La carbamida se emplea en la producción de fertilizantes nitrogenados complejos y de acción lenta. Debido a la mayor economicidad del uso de urea y otros fertilizantes nitrogenados altamente concentrados, los fertilizantes con bajo contenido de nitrógeno pierden su importancia en el balance de consumo de fertilizantes nitrogenados.

Cianamida cálcica

La cianamida cálcica, CaCN₂, contiene 20-21% de nitrógeno. Es un polvo ligero de color negro o gris oscuro, que produce polvo al distribuirse; al caer en los ojos y las vías respiratorias puede provocar inflamación. Es un fertilizante fisiológicamente alcalino, ya que contiene hasta 20-28% de CaO. La cianamida técnica de fábrica contiene impurezas de carbón, 9-12%, ácido silícico, óxidos de hierro y aluminio.

Su aplicación sistemática en suelos ácidos conduce a la mejora de sus propiedades fisicoquímicas gracias a su capacidad de neutralizar la acidez y al enriquecimiento con calcio. Se aplica 7-10 días antes de la siembra o en otoño bajo la labor de otoño. No se recomienda utilizarla en el abonado de cobertera, ya que en el suelo la cianamida cálcica se somete a hidrólisis e interactúa con el complejo absorbente con formación de cianamida H₂CN₂, que es tóxica para las plantas.

Como fertilizante casi no se emplea; más a menudo se utiliza para la defoliación previa a la cosecha del algodón y el girasol cuando se recolectan para semilla.

Amoniacatos

Los Amoniacatos son fertilizantes nitrogenados que consisten en una solución acuosa de amoníaco y nitrato de amonio, nitrato de amonio y calcio, urea o nitrato de amonio y urea. Contienen del 30 al 50% de nitrógeno. Los amoniacatos se producen en mezcladores especiales introduciendo una solución caliente de nitrato de amonio (urea o nitrato de calcio) en una solución de amoníaco al 10-15%.

Los amoniacatos son líquidos de color amarillo claro; según su composición, la elasticidad de vapor de amoníaco a 32 °C es de 0,2 a 3,6 atm. Por la elasticidad de vapor, los amoniacatos se dividen en dos grupos:

• con elasticidad de vapor moderada: 0,2-0,7 atm, con contenido de 35-40% de nitrógeno;
• con elasticidad de vapor elevada: 0,7-3,6 atm, con contenido de 40-50% de nitrógeno.

Los amoniacatos se diferencian por la temperatura de inicio de cristalización: de 14 a 70 °C. En el período invernal se producen amoniacatos con baja temperatura de cristalización para el almacenamiento; en verano, con una temperatura más alta.

Los amoniacatos son capaces de corroer aleaciones de cobre y metales ferrosos, por lo que los depósitos y equipos se fabrican de aceros aleados, aluminio y sus aleaciones, o se emplean cisternas de acero con revestimiento anticorrosivo protector (resinas epoxi), así como depósitos de materiales poliméricos. Se transportan y almacenan en cisternas especiales herméticas calculadas para una pequeña presión. El 20-40% del nitrógeno en los amoniacatos se encuentra en forma de amoníaco y el 60-80% en forma de sal amónica o urea.

La aplicación de amoniacatos exige las mismas condiciones que los fertilizantes amoniacales líquidos, es decir, el cumplimiento de la profundidad de incorporación en dependencia de la composición granulométrica. En el suelo, la difusión del amoníaco, por regla general, no supera los 8-10 cm, por lo que la distancia entre las rejas al aplicar amoniacatos no debe ser superior a 20-25 cm. Al aplicar amoniacatos como abonado de cobertera de cultivos en hileras, la distancia entre las rejas se establece igual al ancho de las entre líneas.

Por su acción sobre los cultivos agrícolas, los amoniacatos son equivalentes a los fertilizantes nitrogenados sólidos. En Rusia se han difundido más los carbamoniacatos: soluciones amoniacales de carbonato y bicarbonato de amonio y urea, que contienen 4-7% de amoníaco y 18-35% de nitrógeno total.

KAS

Los KAS son fertilizantes nitrogenados que consisten en una solución acuosa de carbamida y nitrato de amonio.

El KAS con contenido de nitrógeno del 28-32% tiene una serie de ventajas frente a los fertilizantes nitrogenados sólidos y líquidos: no contienen amoníaco libre, por lo que son más tecnológicos y cómodos de aplicar; pueden almacenarse en depósitos abiertos sin pérdidas de nitrógeno. La carbamida y el nitrato de amonio en soluciones crean un efecto de disolución mutua, lo que permite obtener fertilizantes más concentrados sin riesgo de cristalización. Son líquidos transparentes o amarillentos, con densidad de 1,26-1,33 g/cm³, de reacción neutra o ligeramente alcalina.

Las soluciones de KAS se obtienen en condiciones industriales a partir de masas fundidas no evaporadas de carbamida y nitrato de amonio. Gracias a la exclusión de las etapas de evaporación, granulación, acondicionamiento y envasado, se reduce el costo de su producción.

El cambio de la relación entre carbamida y nitrato permite regular las temperaturas de cristalización (salado), lo que permite utilizarlas en diversas regiones, plazos y estaciones.

Las marcas de soluciones de KAS se seleccionan teniendo en cuenta la temperatura de almacenamiento y uso, para no permitir la cristalización.

Sobre la base de las soluciones de KAS es posible la aplicación de fertilizantes complejos, en cuya composición se introducen macro y microelementos, por ejemplo, sales de cobalto, boro, cobre, molibdeno, herbicidas, retardantes.

Las soluciones de KAS se transportan en cisternas de ferrocarril de acero al carbono o en cisternas de automóvil, utilizando inhibidores de corrosión. Con igual volumen, el KAS-32 contiene 1,3 veces más nitrógeno que la urea granulada y 1,5 veces más que el nitrato de amonio, lo que reduce los gastos de transporte y almacenamiento. Para los transportes intraexplotación y la aplicación de KAS al suelo puede emplearse la misma técnica que para otros fertilizantes líquidos, agua amoniacal o herbicidas.

Las soluciones de KAS se emplean como fertilizante de fondo y en abonados de cobertera. Para la aplicación de fondo puede utilizarse la incorporación directamente al suelo o superficial con incorporación posterior. Pueden emplearse para abonados de cobertera radiculares de cultivos en hileras y para abonados foliares de cereales. Las soluciones de KAS pueden aplicarse junto con el agua de riego mediante instalaciones de aspersión.

Fertilizantes nitrogenados encapsulados

Es prometedor el desarrollo de la producción de fertilizantes nitrogenados encapsulados. Los fertilizantes encapsulados son formas hidrosolubles habituales, pero sus gránulos se recubren con películas que retardan la disolución. Los fertilizantes encapsulados poseen buenas propiedades físico-mecánicas: son menos higroscópicos, los gránulos son más resistentes, no se apelmazan. Al caer al suelo, de los gránulos se produce una liberación gradual de nitrógeno y su asimilación por las plantas a medida que se destruyen las cápsulas. En dependencia de la composición y el espesor de las cápsulas, es posible regular la velocidad de disolución del fertilizante de acuerdo con las necesidades biológicas de los cultivos y la periodicidad de la nutrición.

Para la encapsulación se emplean parafina, emulsión de polietileno, compuestos de azufre, resina acrílica, ácido poliacrílico.

Los experimentos muestran que la aplicación de fertilizantes nitrogenados encapsulados es prometedora bajo arroz, en prados y pastizales de uso prolongado, bajo cultivos hortícolas, ante todo en regiones con humedad excesiva y en riego. En siembras de cereales, las ventajas de los fertilizantes encapsulados sobre los habituales prácticamente no existen. La principal desventaja es el alto costo, por lo que estos fertilizantes se emplean de forma limitada en la agricultura.

Fertilizantes inhibidores de la nitrificación

Como inhibidores de la nitrificación se utiliza cianoguanidina (diciandiamida), el preparado estadounidense N-serve, o nitrapirina (2-cloro-6-triclorometil)piridina, o el preparado japonés AM (2-amino-4-cloro-6-metilpirimidina). En Rusia se producen los inhibidores picocloro y dzhakos, derivados de la nitrapirina. La introducción de estos inhibidores en mezcla con fertilizantes amoniacales sólidos o líquidos en dosis de N-serve del 0,5-1%, AM del 1-3% del contenido de nitrógeno produce la inhibición de los procesos de nitrificación hasta 1,5-2 meses, es decir, durante el período de consumo intensivo de nitrógeno por las plantas.

La velocidad de descomposición de los inhibidores en el suelo y, en consecuencia, la duración de su acción están influidas por la composición granulométrica del suelo, la humedad, la reacción del medio, la temperatura y el contenido de humus.

Los inhibidores, al retardar la nitrificación, reducen las pérdidas de nitrógeno en forma gaseosa, por lavado con la escorrentía superficial y por lixiviación. Esto conduce al aumento de las cosechas, ante todo de algodón, arroz, cultivos hortícolas, maíz para grano y ensilado, cultivos en hileras y cultivos forrajeros, cultivados en condiciones de riego o humedad excesiva.

El uso de inhibidores influye positivamente en la calidad de la producción, ya que impide la acumulación de nitratos y disminuye la incidencia de algunas enfermedades en las plantas. Gracias al coeficiente elevado de utilización del nitrógeno, las dosis de fertilizantes nitrogenados se reducen y el abonado fraccionado se sustituye por la aplicación de toda la dosis de una sola vez.

Fertilizantes de urea-formaldehído (MUF)

Los Fertilizantes de urea-formaldehído (MUF), o carbamidaform, ureaform, son productos de condensación química de la urea CO(NH₂)₂ y el formaldehído (CH₂). La condensación transcurre en soluciones concentradas con relaciones equivalentes de urea y formaldehído en un medio acidificado hasta pH 3, a una temperatura de 30-60 °C. Se forma monometilurea CONHCH₂NH₂OH, que interactúa de nuevo con la urea y pasa a metilendiurea NH₂CONHCH₂NHCONH₂ con desprendimiento de agua. El condensado obtenido se filtra, se seca, se muele y, si es necesario, se granula. El producto de la reacción es normalmente un polvo blanco suelto, que no se apelmaza y conserva la fluidez incluso con humedad elevada.

El contenido de nitrógeno en el MUF es del 38-40%; la parte hidrosoluble representa el 8-10%; la parte insoluble permanece disponible para las plantas.

Uno de los principales indicadores del MUF es el índice de asimilabilidad: la cantidad de nitrógeno insoluble en agua que se disuelve al hervir durante 1 hora. Se expresa en porcentaje del nitrógeno insoluble en agua. El índice de asimilabilidad depende de la reacción, la temperatura, la relación molar entre urea y formaldehído y la duración de la condensación. Varía entre el 15 y el 55%.

En algunos países extranjeros, el índice de asimilabilidad se acepta convencionalmente como igual a la cantidad de nitrógeno que se nitrifica durante 6 meses de permanencia del fertilizante en el suelo. El grado de nitrificación del MUF es un indicador de su eficacia y depende del índice de asimilabilidad y de las propiedades del suelo. Los MUF con alto índice de asimilabilidad corresponden a una acumulación mayor y más rápida de nitrógeno nítrico en el suelo.

La reacción ácida del suelo reduce la velocidad de transformación del MUF; por ello, el encalado aumenta la velocidad de nitrificación. Las dosis altas de MUF alcalinizan el suelo; a medida que se mineralizan, se produce una acidificación gradual.

En determinadas condiciones de la reacción de condensación, por ejemplo, a una temperatura de 30-40 °C, se obtienen MUF con alto contenido de nitrógeno disponible para las plantas, cercano al de los fertilizantes nitrogenados solubles. En este caso pierden su función como fertilizante de acción lenta.

La producción de MUF es prometedora porque todos los fertilizantes nitrogenados son bien solubles; sin embargo, su aplicación en dosis grandes crea una alta concentración y presión osmótica de la solución del suelo, lo que puede afectar negativamente a las plantas en las fases iniciales de crecimiento, especialmente a los cultivos sensibles a las altas concentraciones de sales. Además, en regiones de humedad suficiente, ante todo en suelos ligeros, y en riego, son posibles pérdidas de nitrógeno por lixiviación.

En suelos césped-podzólicos con diferente grado de cultivo y en diferentes eslabones de las rotaciones de cultivos de campo, no se han revelado ventajas del MUF sobre los fertilizantes nitrogenados solubles ni por la magnitud de la cosecha ni por la calidad de la producción. En suelos césped-podzólicos pesados, la eficacia del MUF sobre la cosecha de masa verde de maíz resultó inferior.