Fertilizantes

La Urea es un fertilizante químico de origen orgánico. Entre los fertilizantes sólidos, es la fuente Nitrogenada de mayor concentración (46%), siendo por ello de gran utilidad en la integración de formulas de mezclas físicas de fertilizantes, dando grandes ventajas en términos económicos y de manejo de cultivos altamente demandantes de Nitrógeno (N).

También conocida como carbamida, carbonildiamida o ácido arbamidico, es el nombre del ácido carbónico de la diamida.

Cuya fórmula química es (NH2)2CO, es una sustancia también nitrogenada producida por algunos seres vivos como medio de eliminación del amoniaco, el cual es altamente tóxico para ellos. En los animales se halla en la sangre, orina, bilis y sudor.

La urea se presenta como un sólido cristalino y blanco de forma esférica o granular. Es una sustancia higroscópica, es decir, que tiene la capacidad de absorber agua de la atmósfera y presenta un ligero olor a amoniaco.

Comercialmente la urea se presenta en pellets, gránulos, o bien disuelta, dependiendo de la aplicación.

Cabe mencionar que es una sustancia no peligrosa, no tóxica, no cancerígena y tampoco es inflamable aunque si es levemente irritante en contacto en los ojos y piel; es explosivo si se mezcla con agentes reductores fuertes, como hipoclorito y por termo-descomposición, produce gases inflamables y tóxicos (NH3 Y CO2).

Es muy soluble en agua, alcohol y amoniaco. Poco soluble en éter y otros a temperatura ambiente.

Solubilidad en agua

Temperatura (ºC) Gramos/100gr sc

20 52

30 62.5

60 71.5

80 80

100 88

Por descomposición, a temperaturas cercanas a los 150 – 160 °C, produce gases inflamables y tóxicos y otros compuestos. Por ejemplo amoniaco, dióxido de carbono, cianato de amonio (NH4OCN) y biurea HN(CONH2)2. Si se continua calentando, se obtienen compuestos cíclicos del acido cinabrio.

Soluciones de urea neutra, se hidrolizan muy lentamente en ausencia de microorganismos, dando amoniaco y dióxido de carbono. La cinética aumenta a mayores temperaturas, con el agregado de ácidos o bases y con un incremento de la concentración de urea.

La urea es producida por los mamíferos como producto de la eliminación del amoniaco, el cual es altamente toxico para los mismos. El llamado ciclo de la urea, es el proceso que consiste en la formación de urea a partir de amoniaco. Es un proceso que consume energía, pero es indispensable para el quimismo vital. En los humanos al igual que en el resto de los mamíferos, la urea es un producto de desecho, producido cuando el cuerpo ha digerido las proteínas. Esta es llevada a través de la sangre a los riñones, los cuales filtran la urea de la sangre y la depositan en la orina. Un hombre adulto elimina aproximadamente unos 28 g de urea por día.

De ésta forma vemos que en dos situaciones distintas, en la naturaleza se verifica la reacción en ambos sentidos.

La Urea, en su forma original, no contiene Amonio (NH+4), sin embargo ésta se hidroliza con rapidez por efecto de la enzima “ureasa” y por la temperatura del suelo. En suelos desnudos y con aplicaciones superficiales de Urea, algún porcentaje de Amoniaco (NH3) se pierde por volatilización. La Urea, al hidrolizarse produce Amonio y bicarbonato. Los iones bicarbonato reaccionan con la acidez del suelo e incrementan el pH en la zona próxima al sitio de reacción de este fertilizante (banda de aplicación). Una vez que la urea se ha convertido en Amonio

(NH+4), éste es absorbido por las arcillas y la materia orgánica del suelo y el Amonio es eventualmente nitrificado o absorbido directamente por las plantas.

Proceso de producción (UREA)

Se obtiene por la reacción de NH3 con el CO2, subproducto de la fabricación de NH3. Es el abono nitrogenado sólido de más alta riqueza en nitrógeno: 45 a 46%. No deja residuos en el suelo, lo cual es una ventaja en la mayor parte de los casos.

La materia prima de la cual se obtiene la urea es a partir del amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2), para formar un compuesto intermedio, el cual es el que va a producir la urea.

La síntesis de urea a nivel industrial se realiza a partir de amoníaco (NH3) líquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso.

El proceso completo de producción de la urea puede separarse en las siguientes etapas: obtención de CO2., obtención de amoníaco, formación de carbonato, degradación del carbonato y reciclado, síntesis de urea, deshidratación, concentración y granulación.

La urea la materia prima para la formación de alimentos de ganado, fertilizantes agropecuarios y cremas humectantes. La obtención de dicho compuesto a nivel industrial va a estar dirigido por la formación de carbonatos.

La utilización de fertilizantes de urea y fosfato permite que las plantaciones se vuelvan más fuertes y pueden sobrellevar, con la ayuda de los productos agroquímicos necesarios, distintos tipos de insectos, bacterias y virus que pueden llegar a afectarlas durante el tiempo que dure la maduración de sus frutos.

La utilización de fertilizantes de urea y fosfato permite que las plantaciones se vuelvan más fuertes y pueden sobrellevar, con la ayuda de los productos agroquímicos necesarios, distintos tipos de insectos, bacterias y virus que pueden llegar a afectarlas durante el tiempo que dure la maduración de sus frutos.

La preparacion de urea a nivel industrial se elabora a partir de amoníaco (NH3) líquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso. La reacción se verifica en II Etapas. En el primera etapa, los reactivos mencionados forman un producto intermedio llamado carbomato de amonio y, en la segunda etapa, el carbomato se deshidrata para formar urea.

Las velocidades de las reacciones son diferentes. La primera etapa es mucho más rápida que la segunda, con lo cual el carbomato intermedio se acumula. Además, la primera reacción no se verifica por completo, por lo que también quedan amoníaco y dióxido libres. En adición a esto, debe mencionarse que el carbomato es un producto altamente corrosivo, por lo cual lo que se hace es degradar la parte de carbomato no convertido a urea en sus reactivos de origen, y luego volver a formarlo.

Vemos que la primera reacción es exotérmica, y la segunda es endotérmica.

Un problema del proceso es que en el segundo paso de la reacción, se forma un producto llamado biuret, que resulta de la unión de dos moléculas de urea con pérdida de una molécula de amoníaco. Este producto es indeseable por ser un tóxico. Por esta razón es necesaria su eliminación.

LA MATERIA PRIMA

La materia prima ivolucradas: el amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2), para formar un compuesto intermedio, el cual es el que va a producir la urea.

PROCESO DE MANUFACTURA

A partir de amoniaco (NH3) liquido y anhídrido carbónico (CO2) gaseoso.

Se realiza en un reactor vertical, que opera a 188 – 190 ºC y 160 Kgf/cm2 absoluta, una relación N/C de 3,6 – 3,8, un tiempo de residencia de alrededor de 45 minutos y un grado de conversión (en un paso) del 65 – 70 %.

Combina la formación de carbomato (exotérmica, rápida) en suparte inferior, por la alimentación de CO2 y NH3 en exceso y la descomposición del carbomato en urea (mucho más lenta y endotérmica).

La producción de la urea puede vizalizarse en las siguientes etapas:

• Obtención de CO2.

• Obtención de amoníaco.

• Formación de carbomato.

• Degradación del carbomato y reciclado.

• Síntesis de urea.

• Deshidratación, concentración y granulación.

(Ver Anexo 1)

Obtención de CO2

El CO2 se obtiene a partir de gas natural, mediante la reacción conocida como reforming.

Antes del reforming, deben separarse las impurezas del gas, tales como gotas de aceite, partículas de polvo, y sobre todo desulfurar el gas, ya que el azufre interfiere con la acción de los catalizadores. (Ver anexo 2)

Luego de purificar el gas, se procede a la obtención de CO2 mediante dos etapas de reforming catalítico con vapor de agua. El calor necesario para la reacción, la cuál es endotérmica, proviene de la combustión del gas natural y de los gases parcialmente reformados. Se deja entrar aire al reactor para obtener la relación necesaria de H2/N2 para la posterior obtención del amoníaco. La reacción es la siguiente

2 CH4 + 3 H2O CO + CO2 + 7 H2

Las dos etapas de reforming se verifican según la reacción expuesta, y a la salida de la segunda etapa, se obtiene un gas con las siguientes proporciones: 56% H2, 12% CO, 8% CO2, 23% N2 y menos de 0,5% CH4.

Para eliminar el CO y convertirlo en CO2, se realiza la conversión de CO haciendo que reaccione catalíticamente con vapor de agua para formar CO2 y H2 usando hierro y cobre como catalizadores.

Del gas resultante se separa el CO2 mediante una solución de mono etanol amina (MEA), mediante la siguiente reacción:

MEA (CO2) MEA + CO2

Compresión del anhídrido carbónico

El dióxido resultante es enviado a dos etapas sucesivas de compresión en las cuáles se eleva la presión a 160 atmósferas absolutas. Al dióxido se le agregan pequeñas cantidades de aire pasivante para inhibir la acción corrosiva.

Obtención de amoníaco

El otro reactivo necesario para la producción de urea es el amoníaco. Éste se obtiene a partir del gas reformado (Una vez adecuado el gas natural se le somete

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