Calculando as matérias-primas numa fórmula de fertilizante.

Numa indústria, os químicos são responsáveis pelo cálculo das formulações que são enviadas ao parque industrial onde estão as matérias-primas estocadas e os equipamentos de moagem, granuladores, misturadores, ensacadores etc. Tudo supervisionado por uma equipe de engenheiros de diversas especialidades.
A fórmula é calculada com base em 1.000 kg de matérias-primas, depois registrada nos orgãos governamentais competentes. Após obtido o registro, o produto começa a ser industrializado e depois comercializado.

Para isto devemos saber quais as matérias-primas que podem ser utilizadas.
Nós temos formulações:
· NPK (que contém os três principais nutrientes, nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K). Por exemplo a fórmula 5 – 30 - 15
· NP que contém somente nitrogênio e fósforo. Por exemplo: 05 – 20 – 00 ou as matérias-primas Fosfatos monoamônio e diamônio;
· PK que possuem somente fósforo e potássio. Exemplo: 0 – 30 – 15
· NK que possuem nitrogênio e potássio. Exemplo: 10 – 0 – 15 e nitrato de potásio.

Nós devemos conhecer, também, as matérias primas que podem ser utilizadas.
1. Como fonte de nitrogênio mais utilizadas são a uréia com 45% de N. O sulfato de amônio com 20% de N. O fosfato monoamônio - MAP com 11% de N e 60% de P2O5. O fosfato diamônio - DAP com 17% de N e 47% de P2O5;
2. Como fonte de fósforo, os superfosfato simples com 18% de P2O5. O superfosfato triplo com 41% deP2O5 e os fosfatos MAP e DAP;
3. Como fonte de potássio, o cloreto de potássio com 60% de K2O. é o mais utilizado como fonte de K2O.

As garantias expressas acima são as garantias mínimas determinadas pela Legislação Brasileira de Fertilizantes. Claro que podemos encontrar matérias-primas com teores um pouco maior mas o importante é que não podem ser comercializadas se não atenderem os requisitos mínimos.
Sabendo isto tudo, estamos aptos a calcular uma fórmula de fertilizantes. Chamo a atenção que a fórmula cujo resultado chegaremos não é a única pois com as mesmas garantias de nutrientes podemos ter várias composições. O importante é chegar no resultado final que expresse a garantia dos nutrientes. As indústrias, também, utilizam as matérias-primas que elas têm na ocasião da fabricação da mistura.

Vamos supor o cálculo da fórmula 5 – 30 – 15 que contem 5% de N, 30% de P2O5 e 15% de K2O. Isto quer dizer que em 100 kg teremos 5 kg de N, 30 kg de P2O5 e 15 kg de K2O. Em 1.000 kg, 50 kg de N, 300 kg de P2O5 e 150 kg de K2O. Por hipótese, as matérias-primas disponíveis são:
Fosfato diamônio (DAP) – 17% de N e 47% de P2O5
Superfosfato simples (SS): 18% de P2O5
Superfosfato triplo (ST): 42% de P2O5
Cloreto de potássio (KCl) – 60% de K2O

1° Passo - partir de um nutriente fornecido por uma só matéria-prima
Neste caso, este nutriente é o potássio na fórmula expresso por 15% de K2O.
Toda fórmula de fertilizante é calculada para 1.000 kg. Neste caso, precisamos 150 kg de K2O.
100 kg de KCl ............. 60 kg K2O
X ................................ 150 kg K2O
X = 150 x 100 / 60 = 250 kg/t de KCL

2° Passo – calcular os demais nutrientes
Faltam, portanto, 750 kg de matéria-prima para fechar os 1.000 kg.
Vamos partir, agora, para o nitrogênio (N) e fósforo (P) pois temos duas matérias-primas que fornecem o nitrogênio e o fósforo – o MAP e o DAP. Vamos escolher o DAP.
100 kg de DAP ............... 17 kg de N
X ............................50 kg de N
X = 50 x 100 / 17; X = 294 kg/t DAP = 294 kg/t
Como o DAP também fornece P2O5,
100 kg de DAP ................ 47 kg de P2O5
294 kg de DAP ................ X
X = 294 x 47 / 100 = 138,18 kg/t de P2O5

Precisamos de 300 kg de P2O5. Como já temos 138,18 kg, estão faltando 161,82 kg de P2O5. Ou seja, 16,18%. Em matérias-primas, temos os 250 kg de KCl e os 294 kg do DAP que somam 544 kg. Faltam, portanto 456 kg de matérias-primas que vão ser distribuídos entre os SS e ST.
Aqui vamos aplicar uma equação matemática. a = superfosfato simples (18%) b = superfosfato triplo (42%)
(1) 18 a + 42 b = 16.180 (16,18 x 1000)
(2) a + b = 456 kg ; logo:  b = 456 – a
Substituindo (b) na equação acima (1), teremos:
18 a + 42 (456 – a ) = 16.180
18 a + 19.152– 42 a = 16.180;
18a - 42 a = 16.180 – 19.152
-24 a = -2.972   .'.  multiplicando por (-1) teremos
24 a = 2.972
a = 2.972 / 24 = 123 kg/t de superfosfato simples
Para achar o superfosfato triplo (b) vá na equação (2) e substitua a = 123 .'. b = 456 – a   .'. b = 456 – 123 = 333 kg/t de superfosfato triplo
Está pronta a nossa formula 5 – 30 – 15 Vamos conferir?
250 kg de cloreto de potássio KCL = 250 x 60 / 1000 = 15% de K2O
294 kg de fosfato diamônio DAP = 294 x 18 N / 1000 = 5% de N e DAP = 294 x 47 de P / 1000 = 13,818% de P2O5
123 kg de supersimples = 123 x 18 P2O5/1000 = 2,214% de P2O5
357 kg de supertriplo = 333 x 42 P2O5/1000 = 13,986% de P2O5
Somando as matérias-primas = 250+294+123+333 = 1.000 kg
Somando os nutrientes
Nutriente P (P2O5) = 13,818+2,214+13,986 = 30%
Nutriente N = 5%
Nutriente Potássio (K2O) = 15%

Além disto, o superfosfato simples contém na sua formulação 8% de enxofre (S) enquanto o supertriplo contém 10% de Ca.
Supersimples – 123 x 8 S /1.000 = 0,98% de S
Superfosfato triplo – 333 x 10 Ca /1.000= 3,3% de Ca

Obtenção Adubos Nitrogenados e Potássicos

A. NITROGENADOS:
O ar que nos rodeia possui 80% de nitrogênio. Este nitrogênio do ar pode combinar-se com outros elementos químicos dando origem à produtos fornecedores de nutrientes aproveitáveis pelas plantas.
Assim, na indústria, a combinação do N do ar com o hidrogênio (H), sob temperatura elevada e pressão, produz a amônia anidra (NH3). E esta amônia é o produto de partida para a obtenção de outros adubos nitrogenados. A amônia contem 82% de N.

O gás natural é a maior fonte de hidrogênio para a produção de amônia, requerendo cerca de 1.030 m³ de gás por tonelada de amônia. Este gás fornece, também, o dióxido de carbono (CO2) para a produção de urea.
Na presença de catalisador de níquel e temperatura alta (660°C) o gás natural reage com o vapor, produzindo monóxido de carbono e hidrogênio.
O Nitrogênio tirado do ar é adicionado ao hidrogênio e a mistura é passada em outro catalisador mediante alta temperatura e pressão produzindo a amônia.

N2 + 3H2 = 2 NH3

a) Ureia - o monóxido de carbono produzido pela decomposição do gás natural é convertido em dióxido de carbono. Este reage com a amônia para formar a ureia CO(NH2)2, à alta temperatura e pressão. A solução é evaporada para dar a ureia.

CO2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + H2O

A uréia tem 45% de nitrogênio. É o produto com maior teor de nitrogênio.

b) Nitrato de amônio - uma parte da amônia é queimada para produzir ácido nítrico que, por sua vez, reage com a amônia para dar nitrato de amônio (NH4NO3) em solução. Este é evaporado até um licor concentrado fundido e após granulado.

NH3 + HNO3 = NH4NO3

O nitrato de amônio tem um teor de 32% de nitrogênio.

c) Sulfato de amônio - a amônia combina-se com o ácido sulfúrico oriundo da indústria do aço e forma o sulfato de amônio.

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

O sulfato de amônio possui 20% de nitrogênio (N) e 22% de enxofre (S).

d) MAP e DAP - a amônia combinando-se com o ácido fosfórico produz os fosfatos de amônio. São produtos com altos teores de fósforo, alta solubilidade e muito utilizados pelas indústrias de fertilizantes por fornecerem N e P, minimizando os custos.
O fosfato diamônio (DAP) apresenta 17% de N e 47% de P2O5. O fosfato monoamônio apresenta 11% de N e 60% de P2O5.

B. POTÁSSICOS:

São originados de minérios. Diferente das rochas fosfatadas, os minérios de potássio podem ser usados diretamente no solo sem necessidade de tratamento químico ou térmico. Formaram-se pela evaporação de antigos mares e lagos, que secaram em tempos antigos, depositando no fundo sais de potássio e sódio. Entretanto, estes depósitos foram sendo cobertos por camadas de rocha e solo. Disto resultou a exploração do minério até profundidades de 2.000 metros. Os maiores depósitos estão nos Estados Unidos e Canadá, com algumas ocorrências na Rússia.
O cloreto de potássio possui 60% de K2O.