Granulovaná hnojiva s polymerním obalem

Pátek • 22. 11. 2024

V současné době je nabídka takzvaně „chytrých“ hnojiv na trhu s minerálními hnojivy, pokud se týče množství typů hnojiv, relativně veliká a podíl polymery obalených granulovaných hnojiv tvoří její významnou část. Je pravdou, že tato produkce je zatím díky své ceně směřována do sektoru specialit, ať již je to například zahradnictví, velkoplošné pěstování okrasných  rostlin, udržování golfových greenů nebo dlouhodobé zajišťování výživy porostů v lesnictví. Zájem o tato speciální hnojiva a jejich využití v budoucnu je vidět mimo jiné také z množství vědeckých prací, které byly v posledních několika letech publikovány a řada z nich je volně dostupná na internetu.

 

Vzhledem k relativně vysoké ceně polymerního obalu se nejčastěji jedná komplexní NPK hnojiva s obsahem síry, hořčíku a řady stopových prvků. V důsledku přítomnosti polymerního obalu dochází k jeho pozvolné degradaci v půdním prostředí a s tím souvisejícím postupným uvolňováním živin obsažených v granulích hnojiva. Rychlost uvolňování živin závisí především na chemickém složení, tloušťce polymerního obalu a také na fyzikálně – chemických vlastnostech půdního prostředí.

 

Granulovaná minerální hnojiva s polymerním obalem se řadí do kategorie označované anglickým termínem „Enhanced efficiency fertilizers“, což lze volně přeložit jako „hnojiva s vyšší – rozšířenou účinností“. Za zmínku stojí kategorie minerálních hnojiv označovaná jako „Pomalu rozpustná hnojiva“, pro něž se používá anglický termín „Slow release fertilizers“ (SRF). U těchto hnojiv je zajištěno pozvolné uvolňování živin do půdního prostředí díky nižší rozpustnosti látek, které tyto živiny obsahují. Příkladem může být například látka isobutilidendiurea, která je zdrojem dusíkaté výživy na bázi močoviny.

 

Další skupinu minerálních hnojiv patřící do výše uvedené kategorie hnojiv s vyšší – rozšířenou účinností tvoří granulovaná hnojiva s polymerním obalem. Tento obal zajišťuje díky své nižší rozpustnosti ve vodě pozvolné pronikání obsahu granulí do půdního prostředí, a to na základě postupné degradace polymerního obalu. Tato kategorie minerálních hnojiv se označuje anglickým termínem „Controlled release fertilizers“ (CRF), což lze volně přeložit jako „Hnojiva s řízeným uvolňováním živin“. CRF hnojivům je dnes již minimálně přes 50 let. První patenty vztahující se k těmto hnojivům byly podány v průběhu 60. let a umožňovaly pouze relativně krátké prodloužení vyluhovatelnosti živin ve srovnání s původním hnojivem, a to „jenom“ v řádu několika desítek hodin. Později pak byla vyvinuta technologie potahování granulí močoviny roztavenou elementární sírou, což bylo komerčně velmi úspěšné a tvoří to v podstatě do dnes samostatnou skupinu CRF hnojiv. Vývoj ostatních CRF hnojiv od té doby významně akceleroval a doba vyluhovatelnosti se dle potřeby hospodářských rostlin prodloužila až na 1,5 roku. 

Na jakém principu tato hnojiva vlastně fungují? Zjednodušeně řečeno se jedná o běžná granulovaná minerální hnojiva jako například ledek amonný nebo NPK hnojiva, která jsou uzavřena do polymerního obalu, a ten se v půdním prostředí pomalu rozpouští, čímž časově omezuje průnik živin do půdy a tím také ke kořenům rostlin. K porušení polymerního obalu dochází tedy v důsledku určitých půdních podmínek, například díky přítomnosti vyšší půdní vlhkosti, kdy polymer nejčastěji bobtná, až praskne (viz obr. 1) a těmito defekty se pak dostává hnojivá sůl mimo obsah vlastní granule do půdy a ke kořenům rostlin (viz obr. 2).  Mechanizmů, na základě kterých jsou uvolňovány uvnitř granule uzavřené živiny přes polymerní obal je však více.

Obrázek 1 – Průnik vlhkosti polymerním obalem CRF hnojiv.

Obrázek 2 – Průnik živin do půdního prostředí.

 

S ohledem na novou evropskou legislativu pro výrobu a prodej minerálních hnojiv je ale dnes zapotřebí, aby polymerní obal byl v půdním prostředí biodegradovatelný, tj. aby byl půdní mikroflórou odbourán na oxid uhličitý a vodu. Toto je relativně nová výzva pro všechny společnosti vyvíjející CRF hnojiva, protože dříve se pro potřeby těchto hnojiv používaly i „čistokrevné“ plasty, které v půdních podmínkách zůstávaly často jako toxická rezidua po mnoho let, než se definitivně rozložily.

 

Ani Lovochemie nestojí stranou tohoto dění. V současné době probíhá již sedmým rokem výzkumně – vývojový projekt výroby CRF hnojiv. V letech 2018 až 2021 to bylo v rámci programu Epsilon Technologické agentury České republiky (TAČR). Účastníky projektu byly kromě Lovochemie také Výzkumný ústav chemických technologií v Bratislavě (VUCHT, a.s.) a Mendelova univerzita v Brně. Projekt si vytyčil za cíl navrhnout vhodné složení polymerního obalu, a to na bázi čistě rostlinných produktů, jakými jsou zejména rostlinné oleje a dále pak také najít vhodnou metodu aplikace takovéto směsi na povrch granulovaných hnojiv. Cílem projektu bylo také odzkoušet účinnost těchto nových CRF hnojiv vyrobených v laboratoři i v poloprovozu v nádobových a maloparcelových polních podmínkách. Předpokladem takto získaného know-how byla také jeho ochrana před zneužitím, a to formou užitného vzoru a certifikované metodiky. V současné době pokračuje Lovochemie ve spolupráci s VUCHT, a.s. v dalším výzkumu chemického složení polymerního obalu s cílem zajištění optimální rozpustnosti tohoto obalu v půdním prostředí a dosažení lepší biodegradovatelnosti biopolymeru. Zároveň se předpokládá, že tyto polymery bude možné v budoucnu aplikovat na hlavní výrobkové portfolio společností Lovochemie, Duslo a LAT Nitrogen a vyrábět tak z hnojiv typu LAD, DASA nebo NPK CRF hnojiva (viz obr. 3).

Obrázek 3 – Povrchově neupravené hnojivo LAD (vlevo) vs. biopolymery obalený LAD (vpravo).

 

Aktuálnost vývoje CRF hnojiv umocňují v současné době nově přijaté cíle Evropské unie s úmyslem zajistit udržitelnost hospodářství Evropské unie přechodem na oběhové hospodářství současně s intenzivní ochranou životního prostředí. Vše se bude dít v souladu se záměry uvedenými v Zelené dohodě, kde jedním s avizovaných kroků bude snaha o významné omezení používání „běžných“ minerálních hnojiv, jejichž místo by v budoucnu měla zaujmout kromě jiných „chytrých“ hnojiv právě také CRF hnojiva.