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CA 02872706 2014-11-27
COMPOSITIONS D'AGENT FIXATIF, GRANULES D'ENGRAIS, ET PROCÉDÉS DE FABRICATION
ET LEURS UTILISATIONS
DOMAINE DE LA DIVULGATION
La présente demande est relative au domaine des agents fixatifs naturels
utilisables pour la fabrication
de granulés d'engrais comprenant des oligo-éléments. La présente demande
concerne également les
procédés de fabrication de ces agents fixatifs naturels.
La présente demande concerne aussi de manière générale des granules d'engrais
NPK contenant des
oligo-éléments, des éléments secondaires et/ou agents auxiliaires pour
application au sol et la
méthode de production, les méthodes de fabrications de ces granules d'engrais
impliquant l'utilisation
d'un agent fixatif naturel, ainsi que l'utilisation des engrais ainsi obtenus.
ART ANTÉRIEUR
La méthode courante d'application des oligo-éléments pour les cultures est
l'application au sol. Les
taux d'application recommandés sont généralement moins de 5 kg/ha sur une base
élémentaire. Les
applications d'oligo-éléments seuls à ces faibles taux sont difficiles à
réaliser et résultent en leur
répartition irrégulière au champ ayant comme conséquence une mauvaise
utilisation de l'engrais. Ils
doivent donc être appliqués conjointement avec les engrais de base (azote
phosphore et/ou
potassium).
La réalisation des mélanges d'oligo-éléments avec des engrais de base est
documentée. Elle inclut (1)
l'ajout au moment de fabrication de l'engrais de base, (2) l'ajout d'oligo-
éléments solides aux engrais
de base (bulk blending), (3) l'imprégnation d'engrais de base avec les
solutions d'oligo-éléments, (4)
fixation (enrobage) sur les engrais de base granulaires et (5) l'ajout des
oligo-éléments granulés.
L'incorporation d'oligo-éléments en cours de fabrication des engrais de base
permet une distribution
uniforme de l'oligo-élément (s) dans l'engrais et une répartition homogène au
champ lors de
l'épandage. Dans des conditions de haute température et d'humidité pendant la
fabrication, l'oligo-
élément réagit avec les composants d'engrais de base, ce qui peut entraîner
une réduction de la
disponibilité de l'oligo-élément, par exemple zinc et phosphore. De plus, les
besoins en éléments
nutritifs des cultures variant d'un champ à un autre, il apparait impossible
de répondre aux
prescriptions avec les engrais issus de cette technique. Ce procédé de
production est également
onéreux.
Les mélanges d'oligo-éléments avec des granules d'engrais de base restent la
méthode la plus utilisée
pour répondre adéquatement et rapidement aux besoins spécifiques des cultures
dans plusieurs
situations de champ. Les oligo-éléments ayant un poids spécifique et une
taille différents des engrais
de base, le principal inconvénient du procédé est la ségrégation et la
stratification des oligo-éléments
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durant la préparation, la manipulation et/ou l'application; il en résulte
inévitablement une répartition
irrégulière des oligo-éléments sur la parcelle. La pré-granulation des oligo-
éléments avant la réalisation
des mélanges a été proposée comme solution mais la technique est dispendieuse,
moins flexible et
donc moins attrayante.
L'imprégnation d'oligo-éléments liquides dans la granule diminue le risque de
ségrégation. Les oligo-
éléments sont solubilisés dans l'eau et/ou les acides inorganiques comme
l'acide phosphorique, acide
nitrique en présence des oxydes avant d'être fixés sur les granules d'engrais
de base. Le problème de
ségrégation n'est pas absolument résolu car l'eau s'évapore rapidement et les
éléments en poudres
se décollent des granules. La présence de beaucoup d'eau accroît le risque
d'agglutination des
particules d'engrais. L'ajout des acides contenant l'azote ou le phosphore
réduit la flexibilité au niveau
des recommandations dans les différentes cultures. Les acides inorganiques
sont aussi corrosifs et
posent des problèmes quant à la dangerosité de leur stockage.
Plusieurs substances telles que les huiles, les cires, surfactants (amines),
polymères synthétiques ou
leurs mélanges ont été proposés pour contrôler et réduire la formation de
poussière d'engrais et
imprégner les oligo-éléments sur les granules du mélange d'engrais. Cependant,
ces agents fixatifs
contiennent de l'eau et leurs propriétés de liant à long terme sont donc très
limitées. La plupart de ces
produits ne sont pas biodégradables et certains sont cancérigènes. Les liants
minéraux (carbonate de
calcium, kaolin, bentonite, silice, etc) ont été proposés mais nécessitent
d'être utilisés en grosse
quantité (environs 10% du mélange), ce qui réduit d'autant le ratio des
éléments nutritifs.
Parmi les autres agents liants proposés figurent les lignosulfonates, la
mélasse et autres co-produits
industriels riches en sucres. Ces produits sont difficiles à manipuler à
l'état naturel (équipement
spécial), car ils sont très visqueux et doivent être dilués dans l'eau et
chauffés pour être appliqués.
Compte tenu de leurs caractères naturel, biodégradable et bio-stimulant
(source de carbone pour les
microorganismes du sol, formation de complexes avec les éléments nutritifs du
sol), il importe
d'accroître leur potentiel comme agent liant lors de la réalisation des
mélanges d'engrais contenant les
oligo-éléments. Dans le document WO 2010/110805, on décrit un procédé et une
composition pour
contrôler la poussière et le mottage des matériaux granulaires, notamment des
engrais solides, des
agrégats, des minéraux et minerais, dans lequel un glycérol a été laissé
réagir avec un acide
polybasique pour obtenir un dérivé de polymère pour la production de la
composition qui est appliquée
à des matériaux granulaires solides.
Le brevet US 3961932 décrit un procédé pour enrober uniformément les
formulations d'engrais
granulaires avec un ou plusieurs oligo-éléments métalliques chélatés. Le
procédé comprend les étapes
suivantes: mélange d'une formulation d'engrais granulaire dans un mélangeur à
tambour rotatif,
pulvérisation de 1 à 5% en poids d'une solution aqueuse ou d'une suspension
contenant un ou
plusieurs oligo-éléments métalliques chélatés, comme par exemple, le
Na2ZnEDTA, sur ladite
formulation d'engrais et l'ajout, avant ou après ladite pulvérisation, de 1 à
4% en poids d'un additif
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absorbant l'eau, = finement divisé, tel que le silicate de calcium synthétique
ou de la silice finement
divisée, à la formulation d'engrais. La formulation d'engrais fini contient
alors 0,05 à 0,5% en poids
d'oligo-éléments.
La demande de brevet CA2829935 décrit des granulés d'engrais et des procédés
de production de
granules d'engrais. Les granulés d'engrais sont formés à partir d'une
composition d'engrais, tels que
les engrais phosphaté, comprennent un matériau fibreux dans le but d'augmenter
la résistance des
granulés à prévenir ou à réduire l'attrition ou la formation de poussière
pendant le stockage, le
transport et/ou de la manipulation. La composition d'engrais de base peut
inclure un engrais
phosphaté, comme le phosphate de mono-ammonium ou le phosphate de di-ammonium,
et
éventuellement un ou plusieurs oligo-éléments ou des éléments secondaires,
tels que le soufre
élémentaire. La matière fibreuse est de la pâte ou boue de papier.
La demande internationale de brevet WO 2011/109202 décrit une composition
d'engrais comprenant
des granulés d'engrais de base avec un enduit protecteur et un ou plusieurs
oligo-éléments. La
composition d'engrais de base est recouverte d'un revêtement protecteur, puis
d'un revêtement d'un ou
plusieurs micronutriments. Selon une variante, la composition d'engrais de
base est recouverte d'un
revêtement protecteur avec des particules discrètes d'oligo-éléments
dispersées dans tout le
revêtement. Le revêtement protecteur isole physiquement et chimiquement les
particules d'oligo-
éléments de la composition d'engrais sous-jacente afin que plus d'oligo-
éléments soient disponibles
dans la solution du sol, et en fin de compte dans la zone racinaire de la
plante.
La demande internationale de brevet WO 2014/036572 décrit un produit
particulaire auquel est fixé ou
lié une substance particulaire bénéfique ayant une taille de particules
inférieure à 20 1,tm au moyen
d'une formulation de polymère. La substance particulaire bénéfique peut être
appliquée sur le produit
particulaire sous la forme d'une émulsion, d'une dispersion, ou d'une
suspension, typiquement une
émulsion eau- huile, bien que les émulsions à trois phases puissent également
être utilisées à cette fin.
Le brevet US 4256479 décrit un procédé pour la granulation d'un engrais borate
cristallin pour produire
un produit ayant des propriétés physiques et chimiques particulièrement
satisfaisants pour la
réalisation des mélanges d'engrais à sec, le stockage et la manipulation de
ces derniers. Le procédé
implique un traitement spéciale du borate et la granulation avec utilisation
d'une petite quantité de
solution acide. Aucun traitement de séchage n'est nécessaire.
La demande internationale WO 99/15480 décrit un procédé pour l'enrobage de
particules d'engrais
comme des complexes d'engrais azote-phosphore potassium, azote-potassium,
ammonium nitrate,
nitrate de calcium engrais ou de l'urée pour réduire la formation de poussière
et d'agglomérat durant la
manipulation et le stockage. Le procédé comprend l'application d'une solution
aqueuse d'un acide
minéral tel que l'acide phosphorique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique ou
l'acide citrique et d'une base
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minérale comme l'oxyde de magnésium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de baryum, de
la dolomie ou un
mélange de deux ou plus de ces derniers. Ce traitement combiné est effectuée
une seule fois afin de
former un engrais contenant un revêtement d'un sel métallique ou un mélange de
sels métalliques sur
les particules d'engrais de base.
La demande US 5328 497A décrit une composition comprenant du lignosulfonate,
du sucre et
éventuellement de l'urée utile pour prévenir la formation de poussière et
l'agglutination de particules
d'engrais granulaires. La composition a une viscosité très basse à la
température ambiante, est plus
efficace dans la prévention de la formation de la poussière et de la prise en
masse que le
lignosulfonate, l'urée, ou le sucre seul ou des mélanges de lignosulfonates et
de sucre, et des
mélanges de lignosulfonates et d'urée. La composition est de préférence
pulvérisée sur l'engrais après
granulation ou lorsque le mélange des particules d'engrais est terminée.
Dans la demande de brevet US 2004/065198, on décrit un procédé pour supprimer
l'émanation de
poussières à partir d'un matériau portant de la poussière; le procédé comprend
l'application au
matériau d'un abat-poussière dépourvu de lignosulfonates et de polymères, qui
comprend des
mélanges de les mélasses dérivées de protéines avec les surfactants (tensio-
actifs) .
La demande internationale \NO 2013/029140 décrit un additif de sucre concentré
comprenant (a) un
raffinat un sous-produit de l'acide citrique et (b) une solution de sucre
utile pour le contrôle de
l'émission de poussières au cours de la fabrication, la manipulation, le
stockage ou le transport des
engrais ou des minéraux.
Le brevet US 6355083 décrit une composition et un procédé pour réduire les
niveaux de poussière
présente ou prévenir sa formation dans l'engrais, réduire la tendance des
particules d'engrais à
s'agglomérer ou gâteau pendant le stockage et le transport. La composition
comprend 10 à 100% en
poids de l'huile oxydée, 0 à 90% en poids d'huile non-oxydé, et de 0 à 90% en
poids de cire.
La demande de brevet US 2013/0031943 décrit l'incorporation des oligo-éléments
dans l'engrais
muriate de potassium par des procédés de compactage. Les granules de muriate
de potassium
contenant des oligo-éléments sont obtenus par le compactage de muriate de
potassium avec un ou
plusieurs oligo-éléments et en option un ou plusieurs liants suivi par un
broyage et un calibrage des
particules.
Le brevet US 5383952 décrit le procédé de réduction des poussières en les
collants sur les granules
d'engrais par pulvérisation sur les granules avec une solution de mélasse et
un autre hydrocarbure
contenant de l'oxygène du groupe de la glycérine, du polyéthylèneglycol ou de
la triéthanolamine.
Le brevet US 5360465 décrit un procédé pour contrôler les émissions de
poussière dans les engrais
minéraux granulaires en utilisant une solution aqueuse d'un mélange de
lignosulfonate et d'urée.
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Il existait donc un besoin pour composition d'agent fixatif dépourvue d'au
moins un des inconvénients
des compositions d'agent fixatif de l'art antérieur.
Il existait également un besoin pour un procéder permettant de fixer des
particules fines sur Ides
granules d'engrais, le dit procédé de fixation étant dépourvu d'au moins un
des inconvénients des
procédés de l'art antérieur.
Il existait un besoin pour des granules d'engrais comportant des éléments
mineurs, secondaires et
agents auxiliaires, tout en étant dépourvus d'au moins un des inconvénients
des granules d'engrais de
l'art antérieur.
SOMMAIRE DE LA DIVULGATION
Selon un objet, la présente divulgation concerne une composition comprenant un
agent collant
comprenant un sous-produit de sucre et un agent diluant capable de ledit agent
collant.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne une composition
comprenant un agent collant
comprenant une mélasse; et un agent diluant capable de ledit agent collant.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne une composition
comprenant un agent collant
comprenant une mélasse ayant la capacité de coller des particules fines sur
des granules d'engrais; et
un alcool capable de diluer ledit agent collant.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne une composition
comprenant un sous-produit de
sucre ayant la capacité de coller des particules fines sur des granules
d'engrais; un agent diluant
capable de diluer ledit agent collant, ledit diluant étant soluble dans l'eau;
et optionnellement un
désodorisant.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne des agents fixatifs
naturels comprenant un sous
produit de sucre, un solvant et/ou un déodorant qui permet de fixer les
éléments secondaires, les oligo-
éléments et/ou les agents auxiliaires sur les granules d'engrais de base.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne des procédés de
fabrication de la composition
ou l'agent fixatif définis dans la présente divulgation.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne des procédés de
fixation des oligo-éléments sur
des granules d'engrais de base en utilisant les agents fixatifs définis dans
le premier objet de la
divulgation et/ou utilisant les agents fixatifs préparés selon les procédés
définis dans la présente
divulgation.
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Selon un autre objet, la présente divulgation concerne des engrais NPK
contenant un ou plusieurs
éléments secondaires, oligo-éléments et/ou agents auxiliaires.
Selon un autre objet, la présente divulgation concerne des utilisations des
compositions ou engrais
définis dans la présente divulgation ou tels que fabriqués par des procédés
décrits dans la présente
divulgation.
Selon un autre objet, la divulgation concerne un procédé de préparation d'un
engrais, le procédé
comprenant les étapes suivantes :
préparation d'une composition comprenant un agent collant, un
alcool et optionellement un
désodorisant et,
optionnellement, préparation d'un engrais de base constitué d'un mélange
granulaire, de
préférence d'azote, phosphore, azote ou leur combinaison, dans des proportions
fixées
avantageusement à partir des analyses de sol et/ou des besoins de la plante;
et
préparation d'un mélange, de préférence sous forme solide, d'oligo-éléments
(tels que bore,
cuivre, fer, manganèse, molybdène, zinc, chlore, cobalt ou leur combinaison)
et/ou d'un
mélange des éléments secondaires (tels que magnésium calcium, soufre ou leur
combinaison)
selon les analyses de sol et les besoins des plantes ou la prescription;
optionnellement, préparation et/ou dosage des agents auxiliaires sont préparés
selon les
préconisations du manufacturier ou d'un conseiller agricole;
pulvérisation de la composition sur l'engrais de base, (par exemple pendant
une période de
temps prédéterminée) (de préférence environ 3 minutes), par exemple à l'aide
d'un jet air-
liquide externe, (de préférence à basse pression), plus avantageusement encore
à une
pression inférieure ou égale à maximum 40 psi; et
ajout, de préférence graduellement, des oligo-éléments, des éléments
secondaires et/ou des
agents auxiliaires.
Selon un autre objet, la divulgation concerne des granules d'engrais
caractérisées en ce que les
éléments mineurs, secondaires et agents auxiliaires sont sensiblement fixés
dans un revêtement
comprenant un agent collant et optionnellement un alcool, ledit revêtement
entourant une masse
centrale constituée de l'engrais de base.
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Selon un autre objet, l'invention concerne des granules d'engrais
caractérisées en ce que les éléments
mineurs, secondaires et agents auxiliaires sont fixés dans un revêtement
comprenant un agent collant,
un alcool et du menthol et/ou un ou plusieurs isomères ou dérivés du menthol,
ledit revêtement
entourant une masse centrale constituée de l'engrais de base.
BREVE DESCRIPTION DES TABLEAUX ET FIGURES
FIGURE I: le tableau correspondant donne la densité et la viscosité à 25 C de
la mélasse modifiée
avec l'eau, l'éthanol dénaturé et le glycérol. La viscosité a été mesurée à
une vitesse de cisaillement
de 100 s-1 à l'aide d'un rhéomètre ARES-G2 (TA Instruments) équipé d'un
système Peltier pour le
contrôle de la température.
FIGURE II: illustre la fixation de l'oxyde de zinc (ZnO) sur les granules de
muriate de potassium 0-0-60
à l'aide de la mélasse contenant 30% d'eau (MH), 10% d'éthanol modifié et 1%
de menthol (20), et
30% de glycérol (MG), les pourcentages étant en poids.
FIGURE III: illustre la fixation du soufre élémentaire (S ) sur les granules
de muriate de potassium 0-0-
60 à l'aide de la mélasse contenant 10% d'éthanol modifié et 1% de menthol
(20), les pourcentages
étant en poids.
FIGURE IV: illustre la fixation du soufre élémentaire (S ) sur les granules de
l'urée 46-0-0 à l'aide de
deux concentrations (0.5 et 1%) de mélasse contenant 10% d'éthanol modifié et
1% de menthol (20),
les pourcentages étant en poids.
Figure V: montre l'effet de deux doses de l'agent fixatif 20 sur le risque
d'agglutination lors de la
fixation du soufre élémentaire sur les granules de l'urée 46-0-0; la poudre
est restée collée sur les
parois du bocal avec 5 g de l'agent fixatif.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE LA DIVULGATION
Définitions
L'expression engrais de base désigne une composition d'engrais granulaire
destiné principalement
pour fournir l'azote, le phosphore, le potassium ou le mélange de ceux-ci.
L'expression élément secondaire est utilisé dans la présente divulgation
pour désigner le calcium,
le magnésium ou le soufre.
L'expression oligo-élément ou micronutriment fait référence aux éléments
nutritifs dont la plante a
besoin en petite quantité à savoir, par exemple le bore, le cuivre, le fer, le
manganèse, le molybdène,
le zinc, le chlore, le cobalt, le sodium et la silice.
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L'expression agent auxiliaire fait référence à des produits utilisés en
agriculture pour améliorer les
rendements et la qualité des cultures, prévenir et protéger les cultures
contre les maladies, stimuler
l'activité microbienne du sol, etc. Il peut s'agir à titre d'exemple d'une
hormone de croissance, d'un
régulateur de croissance, d'un pesticide, d'un biostimulant, d'un
microorganisme phyto-bénéfique, etc.
L'expression microorganisme phyto-bénéfique désigne un microorganisme qui
exercent un effet
direct ou indirect sur la germination, croissance et le développement de la
plante, le contrôle des
maladies et ravageurs des cultures, la disponibilité des éléments nutritifs
dans le sol.
Le terme menthol désigne un composé organique covalent obtenu soit par
synthèse, soit par
extraction à partir de l'huile essentielle de menthe poivrée ou d'autres
huiles essentielles de menthe. Le
stéréo-isomère le plus courant du menthol est le (¨)-menthol, de configuration
(1R,2S,5R). Il appartient
à la famille des monoterpénols. A température ambiante (20 à 25 C), il se
trouve sous forme solide,
d'une couleur d'un blanc cireux. Il fond si l'on augmente légèrement la
température. Le menthol a des
propriétés anti-inflammatoires et antivirales. Il est d'ailleurs utilisé pour
soulager les irritations mineures
de la gorge. C'est également un anesthésique local. Il peut aussi être un
extrait de la menthe. Il existe
des formes naturelles mais également des formes synthétiques. Il existe le
menthol et ses isomères
(configuration de la molécule) tels que les: (+)- menthol, (+)- isomenthol;
(+)- neomenthol, (+)-
neosimenthol, (-)- menthol, (-)- isomenthol, (-)- neomenthol et le (-)-
neosimenthol. Parmi les nombreux
dérivés, à titre d'exemple non limitatif, on peut citer le menthylchloride,
menthone, et le 3-menthene.
Dans le cadre de la présente divulgation, menthol signifie également toute
composition comprenant
plus de 50 A de menthol et/ou d'un de ses dérivés. Le terme menthol couvre
également du menthol
encapsulé et/ou micronisé.
Par exemple, la divulgation concerne, un nouvel agent fixatif naturel et à
séchage rapide, est mis à
disposition, pour la formulation des engrais NPK contenant les oligo-éléments
et pour l'utilisation du
dudit agent pour l'obtention d'une distribution uniforme des oligo-éléments
dans le produit. L'agent
fixatif peut comprendre constitué un agent collant, un sous-produit de sucre,
de préférence la mélasse,
d'un diluant organique pour la mélasse et, optionnellement, d'un désodorisant
naturel. La fixation se
produit avantageusement au moment de l'incorporation des oligo-éléments dans
l'engrais de base, par
exemple dans un malaxeur conventionnel. On pulvérise d'abord l'agent fixatif
sur les granules
d'engrais de base; puis les oligo-éléments, préalablement sélectionnés, sont
ajoutés sous forme solide
tout en maintenant le malaxeur en marche. La quantité d'agent fixatif est
d'environ 0,01% à environs
1% en poids de l'engrais de base. Le procédé est mis en oeuvre de préférence à
la température
ambiante et ne nécessite pas nécessairement un séchage artificiel. Le produit
final, sans poussière,
revêt donc un enrobage homogène des oligo-éléments. Le procédé permet aussi de
fixer les éléments
secondaires et/ou les agent auxiliaires sur les granules d'engrais de base.
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Développement de l'agent fixatif
L'agent fixatif contenant moins d'eau et à séchage rapide comprend un agent
collant, l'alcool et
optionnellement un déodorant.
L'agent collant est avantageusement un sous-produit de sucre, tel que les
mélasses de canne à sucre
.......................................................................... ou
de betterave, les sirops de maïs, d'érable, etc La mélasse présente les
avantages d'être
biodégradable, de représenter une source de carbone pour les microorganismes
du sol et de ne pas
réagir pas avec les engrais NPK.
Les sous-produits de sucre sont très visqueux et nécessitent un équipement
spécial pour être
pulvérisés sur les granules d'engrais. La dilution de la mélasse avec de
l'eau, pour réduire la viscosité
ne résout pas complètement le problème car l'eau a tendance à aggraver la
prise en masse. il a été
trouvé de façon surprenante que cet inconvénient peut être surmonté par
l'utilisation d'un solvant
organique, plus particulièrement avec un alcool tel que le méthanol,
l'éthanol, l'isopropanol, ou
l'hexafluoroisopropanol. Cependant, il est préférable que le diluant utilisé
soit un produit naturel. De
cette façon, le diluant sera un peu plus doux et moins toxique que notamment
des diluants de synthèse
et comme résultat sera plus attrayant pour les utilisateurs de la composition
d'engrais en raison de la
réduction, voir l'élimination des problèmes de santé et de sécurité. Il a été
trouvé que l'alcool est de
façon encore plus avantageuse, de l'éthanol ou l'éthanol dénaturé en raison de
leur faible toxicité, de
leur inflammabilité relativement faible et de leur disponibilité sur le
marché. L'autre rôle de l'éthanol
dans la divulgation est de servir de solvant pour les agents auxiliaires.
Un agent de régulation des odeurs peut être avantageusement ajouté, afin de
diminuer les mauvaises
odeurs associées au sous-produit de sucre qui, parfois, attirent les insectes.
Il est possible d'utiliser
n'importe quel agent de contrôle des odeurs connus, y compris les produits
naturels et synthétiques. Il
est cependant préférable que l'agent de réduction des odeurs soit un produit
naturel. Par conséquent,
les huiles essentielles et les extraits de pin, de citron, d'eucalyptus, de
banksia ou de menthe, sans se
limiter à ceux-là, sont particulièrement appropriés. L'utilité de ces huiles
essentielles est en fait
amplifiée, puisqu'elles agissent également comme un agent anti-bactérien ou
insecticide. Dans la
forme la plus préférée de la présente divulgation, le menthol, ses isomères ou
ses dérivés sont utilisés.
Le procédé de production de l'agent fixatif comprend avantageusement les
étapes suivantes:
(a) préparer une solution comprenant 81 à 99 parties d'éthanol dénaturé et 19
à 1% de cristaux de
menthol, de préférence, 90 à 84 parties d'éthanol dénaturé et 10 à 16 parties
des cristaux de
menthol;
(b) agiter la solution, environ 10 minutes, jusqu'à la dissolution complète
des cristaux menthol;
(c) mélanger 90 parties de mélasse à 10 parties de la solution précédente; et
(d) agiter le mélange jusqu'à l'obtention d'une solution homogène.
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La viscosité de l'agent fixatif à 25 C, et à une vitesse de cisaillement de
100 s-1, est d'environ 100 à
environ 2000 centipoises (cP), de préférence d'environ 300 à environ 1000 cP,
et plus
préférentiellement d'environs 400 à 750 cP. La solution est stable et peut
être stockée au besoin sans
risque de séparation des composantes à des températures comprises entre 0 et
50 C.
Cet agent fixatif peut être avantageusement utilisé pour fixer les oligo-
éléments et éléments
secondaires sur les granules d'engrais de base. L'engrais de base est
constitué d'azote, de
phosphates, de potassium ou des mélanges de ceux-ci. On peut citer à titre
indicatif sans s'y limiter
l'urée, le sulfate d'ammonium, les phosphates d'ammonium, le triple
superphosphate, le chlorure de
potassium, le sulfate de potassium, etc....
Les oligo-éléments peuvent comprendre le bore, le zinc, le manganèse, du
molybdène, le nickel, le
cobalt, le cuivre, le fer, la silice, le chlore ou des combinaisons de ceux-ci
à divers concentrations.
Les éléments nutritifs secondaires peuvent inclure, par exemple, le calcium,
le magnésium et le soufre
élémentaire ou forme de sulfate, ou des combinaisons de ceux-ci à divers
concentrations.
Le type et la concentration d'un ou plusieurs oligo-éléments et/ou d'éléments
secondaires dans le
mélange dépendront des analyses de sol et des besoins de la culture. La
concentration peut varier
d'environ 0,1 à environ 20% en poids et plus particulièrement d'environ 1 à
environ 10% en poids.
Les sources d'oligo-éléments et d'éléments secondaires varient
considérablement dans leur état
physique, réactivité chimique, le coût et la disponibilité pour les plantes.
Les oligo-éléments sont
choisis dans les quatre principales classes de sources d'oligo-éléments
suivants: (1) les produits
minéraux tels que des oxydes, des carbonates et des sels métalliques tels que
les sulfates, les
chlorures, les nitrates, (2) les chélates synthétiques formés par la
combinaison d'un agent chélatant
avec un métal par liaison de coordination, (3) des complexes organiques
naturels, y compris les
lignosulfonates, les polyflavonoïdes, et des phénols, préparés en faisant
réagir des sels métalliques
avec certains sous-produits organiques de l'industrie de la pâte de bois ou
des industries connexes, et
(4) ou des produits frittes vitreuses frittées, contenant une concentration de
micronutriments d'environ 2
à 25%.
Il convient de noter que le procédé peut aussi être utilisé pour fixer les
agents auxiliaires seuls ou en
combinaisons avec les éléments nutritifs décrits ci-haut sur les granules
d'engrais de base. L'agent
auxiliaire, de préférence applicable au sol, peut être un fongicide, un
herbicide, un insecticide, un
bactéricide, un miticide, un nématicidem un régulateur de croissance, un
biostimulants (extrait d'algues
ou de plantes, émulsion de poissons, etc), un microorganisme promotrice de la
croissance ou
contrôlant les maladies des plantes (les bactéries (par exemple
rhizobactéries), les mychorrizes, etc).
Dans le cadre de la présente divulgation, les oligo-éléments, les éléments
secondaires et les agents
auxiliaires sont des particules de taille comprise entre 0,1 à 100 um, de
préférence entre 0,1 et 50 um
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et encore de préférence 90% des particules ont 0,1 à 50 um, idéalement 90% des
particules ont 0,1 à
20 !AM.
Le procédé de fixation des oligo-éléments sur les granules d'engrais comprend
avantageusement au
moins une des étapes suivantes de:
(a) préparation de la solution d'agent fixatif et son maintien sous agitation;
(b) préparation de l'engrais de base (azote, phosphore, azote ou leur
combinaison) selon les
analyses de sol et les besoins de la plante;
(c) préparation des oligo-éléments (bore, cuivre, fer, manganèse, molybdène,
zinc, chlore, cobalt
ou leur combinaison) et/ou des éléments secondaires (magnésium calcium, soufre
ou leur
combinaison) et/ou des agents auxiliaires selon les analyses de sol et les
besoins des plantes,
(d) optionnellement, préparation des agents auxiliaires selon les
préconisations du manufacturier
ou du conseil agricole;
(e) placement de l'engrais de base dans le mélangeur d'engrais conventionnel
et mélange pendant
de préférence pendant environ 2 minutes;
(f) pulvérisation de l'agent fixatif sur les granules d'engrais de base en 3
minutes à l'aide d'un jet
air-liquide externe à basse pression (maximum 40 psi);
(g) ajouter des oligo-éléments, éléments secondaires et/ou les agents
auxiliaires;
(h) mélanger, de préférence pour environ encore deux minutes; et
(i) mise de l'engrais dans des épandeuses pour épandage immédiat ou dans des
contenants
appropriés pour un épandage ultérieur.
Il est à noter que la quantité de l'agent fixatif à utiliser dépend des
quantités des éléments (mineurs
et/ou secondaires) et des agents auxiliaires et des particules poudreuses
présentes dans d'engrais de
base. Dans un mode préféré de réalisation de la divulgation, la quantité
d'agent fixatif est d'environ
0,01% à environ 1% en poids de l'engrais de base, de préférence d'environ 0,1%
à environ 0,5% en
poids de l'engrais de base, et de préférence encore d'environ 0,15% à environs
0,3% en poids de
l'engrais de base.
Le procédé divulgué permet de disposer d'un produit final avec une
distribution homogène des oligo-
éléments et, par conséquent, garantit une distribution uniforme des éléments
mineurs et autres
auxiliaires sur tout le champ permettant ainsi une fertilisation plus précise
et de bons résultats.
On reconnaîtra dans sa généralité un engrais de la présente divulgation qui
est sec et non
poussiéreux, permettant un épandage sécuritaire par l'exploitant agricole.
Les formulations obtenues sont appliquées sur les cultures agricoles, les
gazons, les cultures en pots.
Ces dites formulations peuvent aussi être utilisées dans la préparation
d'autres engrais. L'engrais
obtenu est exploitable avec des épandeurs d'engrais conventionnels.
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EXEMPLES:
Les exemples suivants sont donnés à titre illustratifs seulement et ne
serraient être interprétés comme
constituant une quelconque limitation de l'objet de la divulgation dans sa
généralité.
Exemple 1 - Préparation de 3 agent fixatif à partir de canne à sucre
Trois agents fixatifs ont été préparés en mélangeant de la mélasse de canne à
sucre, l'éthanol
dénaturé et des cristaux de menthol. Les quantités (en grammes) de mélasse,
d'éthanol dénaturé et
de menthol étaient respectivement de 895, 100 et 5 pour l'agent 2A, de 890,
100 et 10 pour l'agent 2C
et de 885, 100 et 15 pour l'agent 2B.
Les cristaux de menthol sont mis dans l'éthanol dénaturé et le mélange a été
agité vigoureusement
avec un agitateur magnétique jusqu'à la dissolution complète des cristaux
menthol, en environ 10
minutes. La solution obtenue est mélangée avec la mélasse et le tout est mis
sous agitation jusqu'à
l'obtention d'une solution homogène.
Pour fin de comparaison, deux agents fixatifs MH et MG tels que décrit dans le
brevet US 4252831 ont
été inclus dans les essais. Les agents fixatifs MH et MG sont des mélanges
respectivement de la
mélasse combinée avec de l'eau ou du glycérol (30% en poids). Les solutions
ont été stockées à la
température ambiante et leur comportement physique a été observé visuellement
sur une période de
30 jours.
La viscosité a été déterminée selon la méthode ASTM D445. Brièvement, les
courbes de viscosité ont
été obtenues à l'aide d'un rhéomètre ARES-G2 (TA Instruments) équipé d'un
système Peltier pour le
contrôle de la température. Les mesures de viscosité ont été réalisées dans
une gamme de
cisaillement de 0,1 à 500 s-1. Les mesures ont été réalisées à 25 C à l'aide
d'un système cône et
plaque de 40 mm (0,04 rad). Les échantillons ont été mélangés doucement par
inversion, puis environ
0,7 ml ont été déposés sur la plaque inférieure du système de mesure. La
température de l'échantillon
a ensuite été équilibrée pendant 60 secondes avant le début des essais. Les
mesures sont rapportées
à une vitesse de cisaillement de 100 s-1.
Exemple 2 - Fixation de l'oxyde de zinc sur les granules de muriate de
potassium 0-0-60
Environ 492.5 g de muriate de potassium 0-0-60 (SGN 275) ont été mis dans un
bocal en verre de 1
litre placé sur un agitateur rotatif. Pendant que l'agitateur est en marche
(120 rpm), 2,5 g d'agent fixatif
de l'Exemple 1 ont été pulvérisés sur les granules de muriate de potassium à
l'aide d'un micro-
pulvérisateur à jet d'air (35 psi) pendant 2 minutes. Ensuite 5 g d'oxyde de
zinc (SGN 44) sont ajoutés
graduellement et on laisse tourner l'agitateur pendant 5 minutes. Compte tenu
de son caractère
visqueux, le mélange de mélasse avec le glycérol (MG) a été chauffé à 70 C
pendant 15 minutes
avant d'être appliqué. L'engrais imprégné d'oxyde de zinc a été déchargé du
bocal et placé dans un
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autre bocal qui a été fermé hermétiquement et gardé à 20-25 C. Le bocal
d'imprégnation a été nettoyé
à l'aide d'une brosse pour récupérer les poussières collées sur les parois. La
formation de poussière a
été réévaluée après 30 jours de conservation.
Exemple 3 - Fixation du soufre élémentaire sur les granules de muriate de
potassium 0-0-60
L'agent fixatif 2C a été utilisé pour fixer le soufre élémentaire (SGN 44) sur
le muriate de potassium 0-
0-60 (SGN 275). 487,5 g de muriate de potassium, 10 g de soufre élémentaire et
2,5 g de l'agent fixatif
2C ont été utilisés selon la procédure décrite dans l'Exemple 2.
Exemple 4 - Fixation du soufre élémentaire sur les granules de muriate de
potassium de l'urée.
Deux doses de l'agent fixatif 2C ont été utilisées pour fixer le soufre
élémentaire (SGN 44) sur les
granulés d'urée 46-0-0 (SGN 320) en suivant la procédure de l'Exemple 2. Dans
un premier essai,
487,5 g d'urée, 10 g de soufre élémentaire et 2,5 g de l'agent fixatif 2B ont
été utilisés. Dans le
deuxième essai, 485 g d'urée, 10 g de soufre élémentaire et 5 g de l'agent
fixatif 2C ont été utilisés.
Comme il apparait sur la Figure I, l'ajout de l'eau, de l'éthanol ou du
glycérol modifie les propriétés
physiques de la mélasse. La viscosité des 3 agents fixatifs comprenant 10%
d'éthanol dénaturé varie
entre 538 et 582 cP. L'ajout de 30% d'eau entraîne une diminution très
importante de la viscosité de la
mélasse alors que l'effet inverse est observé avec le glycérol. Les
formulations étaient stables pendant
3 mois et aucune séparation de phases n'a été observée. L'ajout de menthol a
permis d'éliminer
l'odeur de la mélasse. Cependant, à la dose de 1,5% en poids, le produit final
présente une forte odeur
de menthe devenant encore plus forte lorsque la température est élevée.
Les cinq agents fixatifs testés ont permis de fixer tout l'oxyde de zinc sur
les granules de muriate de
potassium (Figure II). Après 30 jours, on a observé la formation de poussières
dans l'engrais traité
avec l'agent de mélasse contenant de l'eau. En absence de l'agent fixatif, 75%
de la quantité initiale
d'oxyde de zinc se trouvaient au fond du bocal. Les mêmes effets ont été
observés lorsque l'agent
fixatif 20 de la divulgation a été utilisé pour fixer le soufre élémentaire
sur les granules de muriate de
potassium (Figure 111). L'agent fixatif 20 de la divulgation a permis de fixer
efficacement le soufre
élémentaire sur les granules de l'urée (Figure IV). Toutefois, à une
concentration de 1% en poids de
l'agent fixatif, le soufre élémentaire tendait à se coller sur les parois du
bocal (Figure V). Cela révèle un
risque de perte d'agglutination et de perte d'éléments à fixer lorsqu'on
utilise les fortes doses de l'agent
fixatifs.
En résumé, les agents fixatifs la divulgation se comparent aux produits
suggérés dans l'art antérieur
quant à l'efficacité au niveau de la fixation des éléments et secondaires sur
les granules d'engrais de
base NPK. Cependant les agents fixatifs de la divulgation ont l'avantage
d'avoir une viscosité inférieure
à celle des arts antérieurs utilisant les surfactants, ce qui offre une
flexibilité d'utilisation. L'utilisateur
n'a pas besoin de chauffer l'agent fixatif comme c'est le cas du mélange du
mélange de mélasse avec
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le glycérol. L'autre avantage des agents de fixation de la présente
divulgation est la biodégradabilité
des composantes en comparaison avec produits contenant les surfactants ou des
résidus de pétrole.
Pour mettre à la disposition de l'utilisateur des moyens, une composition et
un procédé permettant non
seulement d'empêcher la ségrégation des oligo-éléments, des éléments
secondaires et les agents
auxiliaires, mais également de réduire les émissions de poussières lors du
stockage, du transport et de
l'application au champ, le nouvel agent fixatif, naturel et applicable au
moment de la réalisation des
mélanges d'engrais, ont été développés.
Bien que la présente divulgation ait été décrite à l'aide de mises en uvre
spécifiques, il est entendu
que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises
en oeuvre, et la présente
divulgation vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de
la présente divulgation
suivant en général, les principes de la divulgation et incluant toute
variation de la présente description
qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité dans lequel
se retrouve la présente
divulgation, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-
haut, en accord avec la
portée des revendications suivantes.
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