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Minerales utilizados en agricultura - Coggle Diagram
Minerales utilizados en agricultura
INTRODUCCIÓN
Las plantas obtienen sus nutrientes tanto del suelo como del aire (C02, N, etc). Los nutrientes
del suelo los incorporan a través del agua,
En la naturaleza, habitualmente se mantiene el balance entre consumo
y reposición de los elementos solubles en el suelo.
El fuerte aumento de la población mundial ha llevado a
la necesidad de producir más alimentos
beneficios de los productos fitosanitarios (plaguicidas y fertilizantes)
a) Los fertilizantes, por un lado, permiten el cultivo de tierras anteriormente improductivas,
o bien la introducción de cultivos de mayor calidad
b) Los plaguicidas combaten los agentes nocivos para los vegetales, o previenen su acción, conservan y protegen los vegetales, y destruyen otros vegetales indeseables ("malas hierbas")
En cuanto a los fertilizantes, hay 13 nutrientes esenciales que podemos agrupar en:
Primarios: N, P, K 98% de plantas vivas
Secundarios: Ca, Mg, S 2% de plantas vivas
Micronutrientes, o minerales traza: B, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, Cl pequeñas cantidades
NUTRIENTES PRIMARIOS EN FERTILIZANTES
mayor parte de los suelos son deficitarios en estos tres elementos,
por lo que constituyen la gran mayoría de los fertilizantes aplicados a los suelos.
Fosfatos (P)
El fósforo es imprescindible para el desarrollo de los seres vivos
sus compuestos son esenciales para las funciones
energéticas de todos los seres vivos y para la formación de huesos y dientes.
mayoría de las rocas ígneas
(0,4 % P20 S en rocas ígneas intermedias) y sedimentarias (0,04 % en areniscas)
esta concentración es tal
que permite la utilización del material sin apenas elaboración.
Aspectos geoquímicos y mineralógicos
a) Ciclo geoquímico del fósforo:
elemento relativamente común en la corteza (0,23 %)
comienza en los depósitos ígneos primarios,
especialmente en sienitas nefelínicas, carbonatitas y rocas ultramáficas alcalinas
liberando de esta forma el fósforo que pueden utilizar las plantas y
los animales.
caen al fondo, donde la oxidación y la acción bacteriana liberan
de nuevo el fósforo.
circulan tan lentamente que el proceso
puede llevar miles de años
pueda acumularse en el agua
y que sea incorporado a los sedimentos marinos.
b) Mineralogía:
Los dos tipos más frecuentes en la naturaleza son:
1- El hidroxiftuorapatito Cas (P04)3(F, OH), abundante en depósitos ígneos.
2.- La francolita, o carbonato-apatito Cas (P04 , C03, OH)3 (F, OH), típico de sedimentos marinos.
Se presenta como cristales submicroscópicos de composición poco homogénea.
Su estructura, muy abierta, admite gran cantidad de sustituciones, lo que aumenta la complejidad.
Explotaciones de fosforita:
se explotan capas de poca potencia
(2-10 m) y gran extensión.
grado de consolidación de estos
sedimentos es bajo lo que permite que sean explotadas por minería de transferencia y
dragas.
derivados por un lado del bombeo de aguas freáticas en cortas,
que afectan a la formación y al infrayacente
La mayoría del P se concentra en minerales del grupo del apatito Cas(P04, C03)3 (F,
OH, Cl).
Geología de los depósitos de fosfato:
interés económico se dan en dos tipos de depósito: ígneos y sedimentarios.
Existe un tercer tipo de depósito, aunque cada vez
es menos importante, que es el guano.
a) Depósitos ígneos:
Aportan cerca del 20 % de la producción mundial. El apatito de
origen ígneo se recupera de venas y cuerpos mineralizados de magnetita
Está asociado a rocas plutónicas alcalinas, generalmente sienitas
nefelínicas, carbonatitas o complejos ultrabásicos alcalinos.
Se cree que el apatito se habría
concentrado por decantación dentro de la cámara magmática
b) Depósitos sedimentarios:
Estos depósitos podemos agruparlos en dos tipos: depósitos sedimentarios marinos y depósitos de guano.
Depósitos sedimentarios marinos:
Constituyen más del 80 % de la producción mundial de fosfatos.
se presenta como granos o pellets de tamaño
variable (0,25 a 0,35 mm)
formados originalmente
por aragonito, y fueron fosfatizados posteriormente en el agua de mar.
es la llamada del
"up-welling" (ascenso de aguas profundas cargadas en nutrientes)
Estas corrientes ascenderían a zonas fóticas más someras, de plataforma,
donde se supone que el apatito precipita directamente o bien reemplaza otras fases.
Depósitos de guano:
Aportan una proporción muy pequeña de la producción mundial de fosfatos.
Se forman
a partir de la acumulación de excrementos de animales,
Los depósitos pueden ser de dos tipos
En cuevas: Por acumulación de excrementos de murciélagos. Se dan en zonas donde
exista el tipo de roca adecuado (calizas y dolomías), y un clima húmedo y cálido
Guano insular: Aportan aproximadamente el 2 % de la producción mundial.Se forman, al menos en parte, por la fosfatización secundaria
del lecho rocoso, constituido generalmente por material coralino
Alteración:
depósitos de fosfatos son originalmente
rocas en las que los pellets están cementados por calcita, dolomita
lavado de los carbonatos que cementan, es el factor más importante en el desarrollo de
depósitos económicos de fosfato.
produce la oxidación de las piritas dispersas y
reduce la cantidad de hidrocarburos cuando están presentes
Procesado de rocas fosfatadas:
grado de los fertilizantes se especifica con tres números (N, P, K)
La principal fuente de P asimilable
proviene de la fabricación de los llamados superfosfatos.
a) Tratamiento por acidificación:
Con ácido sulfúrico, para producir fertilizantes: superfosfato normal, concentrado
Con ácido nítrico, para producir fertilizantes de fosfato nítrico.
Con ácido clorhídrico (poco empleado)
b) Tratamiento en horno eléctrico:
El fósforo se produce en hornos eléctricos cargados con roca fosfatada calcinada, sílice
y coke.
Los hornos eléctricos de P operan en atmósfera reductora (el coke es el agente reductor)
c) Tratamiento físico sencillo:
Tamizado fino para emplearse como fertilizante por aplicación directa a suelos ácidos.
Eliminación de fiuoruros mediante calentamiento, para producir fosfato cálcico, como suplemento alimenticio para animales.
Tratamiento térmico de wavellita (fosfato alumínico), con el mismo fin.
Calentamiento de rocas alcalinas (poco utilizado).
Producción
La cantidad de fosfatos producidos al año (150 Mt) es similar a la de sal, y casi tres veces la de sulfuros.
NITRATOS (N)
El nitrógeno es vital para la formación de proteínas y aminoácidos. Es parte integrante
de la molécula de clorofila
Este elemento está presente en la atmósfera como N2, el cual en ocasiones es extraído
naturalmente por ciertas plantas, como las leguminosas
Mineralogía
Existen sólo dos minerales a partir de los cuales se puede extraer N, que son nitratina
(NaN03), y nitro (KN03).
Nitratina (NaN03)
también conocida como nitrato de Chile. Dada su elevada solubilidad,
sólo se encuentra en grandes cantidades en regiones áridas y desérticas
Es isoestructural con la calcita
(CaC03), pero mucho menos estable.
cada vez pierde más terreno a favor
de los nitratos obtenidos por fijación de N del aire
Nitro (KN03)
Normalmente se presenta como eflorescencias o costras finas en zonas
donde se ha producido descomposición de materia orgánica (suelos, muros, rocas, etc.).
Además de su empleo como fertilizantes, estos minerales también
sirven de materia prima para la fabricación de explosivos.
Es isoestructural con el aragonito, el polimorfo de la calcita. Aunque es mucho menos frecuente que la nitratina
La mayoría del N empleado en la manufactura de fertilizantes
se obtiene a partir de la fijación de N atmosférico.
Procesado actual del nitrógeno
método Haber-Bosch, que consiste en la producción de amoníaco sobre la
base del nitrógeno atmosférico.
Los productos finales obtenidos son
sulfato de amonio (20% de N)
cloruro de amonio (21-23% de N)
osfato de amonio (abono binario con 20%
de N y 40-52% de ácido fosfórico soluble)
urea, (la forma orgánica más común contiene 45% de N)
nitrato de amonio sólido (33-34% N)
líquido (19-21 % N)
soluciones de nitrógeno (28-32 %)
amoníaco anhidro (82% N)
Los abonos nítricos tienen como ventaja
que no necesitan una transformación en el suelo y son rápidamente solubilizados.
Potasio (K)
Su función en la planta aún no se comprende exactamente (papel como regulador o catalizador)
La principal fuente de K es la silvita (KC1), un haluro isoestructural con
la halita, pero que se forma únicamente en cuencas evaporíticas marinas restringidas
Es estas cuencas es posible distinguir tres etapas: euxínica (generación de ambiente reductor), evaporítica, y de colmatación.
La silvinita consiste en un intercrecimiento de halita y
silvita. Menos frecuentemente encontramos sulfatos potásicos como kainita, langbeinita, etc
Generalmente la silvita se extrae por minería subterránea, o por disolución.
Silvita
a) por flotación, empleando como espumante
el aceite de pino, y como colector del KCI una amina
b) por disolución termal, dado que
la solubilidad del KCl es mayor que la del NaCl a temperaturas >66°C
NUTRIENTES SECUNDARIOS EN FERTILIZANTES
Calcio
se acumula en los tejidos más viejos y en las paredes de las células
influencia en el mantenimiento
de las condiciones físicas y biológicas más adecuadas.
Esto puede solucionarse de forma fácil
y económica añadiendo caliza finamente pulverizada
se reduce la disponibilidad de
micronutrientes como B, Mn, Fe, Cu, etc.
Magnesio
se clasifican según el grado de solubilidad, siendo los más solubles los sulfatos
hidratados como la epsomita MgS04.7H20.
Hay un grupo de minerales entre los que están
la dolomita, brucita, magnesita, periclasa, etc.,
tardan de 2 a 4 años en alcanzar un
grado de solubilidad alto
la serpentina y el olivino se emplean en ocasiones,
aunque son sólo muy ligeramente solubles.
Azufre
Se incorpora normalmente en los fertilizantes fosfatados, ya que el grupo S04~ es un
constituyente importante de las proteínas
ácido sulfúrico se fabrica a partir de azufre nativo, o menos frecuentemente
a partir de la calcinación de sulfuros como la pirita
Se calcina la pirita para liberar S02 gaseoso, que se emplea a su vez para
producir ácido sulfúrico.
MICRONUTRIENTES EN FERTILIZANTES:
Boro
Muchas plantas no producen semillas a no ser que sean fertilizadas con este elemento
otros vegetales el margen de tolerancia
hacia el B es muy reducido.
suelo como bórax soluble en
agua, y los minerales de los que se obtiene este fertilizante son el bórax
Hierro y Manganeso
Ambos juegan un papel similar en la planta, en relación con la formación de clorofila.
mayoría de los casos estos elementos se incorporan
en los fertilizantes fosfatados en cantidades suficientes,
Cobre, Zinc y Molibdeno
Los tres micronutrientes se añaden generalmente como sulfatos, óxidos, o molibdatos (sódico) en el caso del Mo.
fertilizantes son sulfuros fundamentalmente (calcopirita, calcosina, esfalerita, molibdenita, etc.)
