FERTILIZZANTI
FERTILIZZANTI (v. concimi, XI, p. 69; App. I, p. 455; fertilizzanti, II, 1, p. 929; III, 1, p. 606)
L'uso dei f. agricoli nel mondo è cresciuto considerevolmente, da 13,5 milioni di t di unità fertilizzanti nel 1950 a 81,5 nel 1974; particolarmente rilevante l'aumentato uso di f. azotati.
La produzione di f. azotati dipende per la quasi totalità dalla sintesi di NH3 a partire da N2 atmosferico e H2, proveniente a sua volta dal cracking di idrocarburi; essa pertanto è condizionata, oltre che dalle capacità tecniche di costruzione e gestione di impianti, dalla disponibilità di petrolio, fonte dell'H2 come dell'energia necessaria. È possibile che questa dipendenza dell'agricoltura dai produttori di petrolio si allevii o cessi con lo sviluppo di centrali atomiche capaci di fornire a basso prezzo l'energia per la sintesi e per la preparazione di H2 elettrolitico.
La produzione di f. fosfatici cresce in maniera inadeguata alla crescita dei consumi e dipende dalla disponibilità delle rocce fosfatiche: risorsa essenziale e non rinnovabile. Maggiori produttori sono SUA, Africa e URSS, mentre la maggior parte delle esportazioni provengono dall'Africa: nel 1973 il solo Marocco ha coperto un terzo delle esportazioni mondiali. Poiché lo sfruttamento dei giacimenti è lento, si prevede una relativa penuria di fosfati a breve termine, mentre si attende l'esportazione da Australia e Spagna, soprattutto per soddisfare i bisogni europei.
La maggior parte del fosfato applicato come f. non viene utilizzato dalle colture ma retrogradato a fosfato non immediatamente disponibile. Il fosfato residuo che si accumula nel terreno costituisce però una riserva a lungo termine che fa diminuire gli apporti di concime fosfatico necessari, almeno nei terreni più pesantemente concimati. In questo come in altri casi (potassio disponibile, acidità, microelementi disponibili) l'analisi del terreno per determinare il fosforo totale e disponibile deve servire da guida alla razionale concimazione, almeno finché non sarà ancora disponibile una teoria attendibile e completa che descriva il comportamento del fosforo nel terreno. Anche per il potassio, per il quale i fenomeni di retrogradazione sono più lenti, sembra che si abbia accumulo nel terreno di certe regioni, sia pure in misura minore che per il fosforo. La maggior parte dei f. azotati è usata in unione con altri elementi f.; dei semplici, l'ammoniaca anidra sotto pressione è il prodotto dominante il mercato americano; ammonio nitrato e urea gli altri principali prodotti. L'urea in particolare acquista importanza crescente tra i f. solidi, sia per il minor costo (per unità di azoto) sia perché meno igroscopica ed esplosiva del nitrato.
Uno dei principali problemi della fertilizzazione azotata è posto dalle perdite di azoto: si calcola che non più del 50% dell'azoto somministrato venga assimilato dalle piante. Il f. azotato si trasforma abbastanza rapidamente in nitrato, soprattutto al di sopra di 10 °C: il nitrato è mobile nel terreno e viene dilavato nei terreni permeabili o denitrificato nei terreni caldi. L'azoto f. sarebbe più sfruttato se venisse applicato gradualmente o gradualmente liberato nel terreno. Sono state studiate e proposte resine ottenute dalla polimerizzazione di urea con formaldeide (ureaform) capaci di cedere azoto ammoniacale poco a poco per una durata anche di mesi (o anni) in funzione del grado di polimerizzazione. L'alto costo del prodotto ne limita l'uso a colture orticole o floreali. Un'altra fonte di azoto lentamente disponibile è l'urea rivestita di zolfo, ottenuta spruzzando l'urea con zolfo fuso, saldando la copertura di zolfo con materiale ceroso e ricoprendo con polvere inerte per diminuire l'appiccicosità dei granuli. Il prodotto finito contiene 36 ÷ 40% di azoto ureico, 9 ÷ 16% di zolfo e circa 5% di polvere; costa circa il 30% in più (per unità di azoto) dell'urea non lavorata e sembra molto promettente per colture che richiedono disponibilità di azoto prolungate nel tempo, come foraggere, prati ornamentali o sportivi, seminativi autunnali nonché per terreni soggetti a dilavamento.
Le forti concimazioni azotate stanno portando a inacidimento dei terreni agrari. L'eutroficazione (o eutrofizzazione) dei corsi e bacini d'acqua, prodotta dall'azoto dilavato, suscita gravi preoccupazioni ecologiche.
La tendenza verso l'uso di concimi complessi granulari è stata confermata negli ultimi anni. Il meccanismo col quale si producono gli indubbi vantaggi della concimazione con complessi granulari è controversa; tra le varie ipotesi parzialmente contradditorie si possono citare: elevata concentrazione di nutrienti nelle fasi iniziali di crescita delle plantule; aumento della solubilità per interazioni tra gli elettroliti forti nel granulo; interazioni fra gli elettroliti nella fisiologia dell'assorbimento radicale; prolungamento dell'azione per graduale dissoluzione del granulo con minore retrogradazione dei fosfati; stimolo locale dell'attività microbiologica.
Tra i concimi complessi hanno crescente diffusione quelli a titoli maggiori, per le economie di distribuzione che consentono; una speciale importanza hanno i fosfati d'ammonio, i cosiddetti monoammonico (16-48-0) e biammonico (18-46-0).
È stata studiata e proposta l'associazione nel medesimo concime, ai tre elementi principali N, P e K, di altri elementi f. sia micronutrienti, specialmente i metalloioni Fe++, Zn++ e Mn++ e Cu++ e gli anioni derivati da boro e molibdeno; minore importanza ha la somministrazione intenzionale di zolfo e cloro, già presenti come solfato nella maggior parte dei concimi contenenti fosforo e qualche altro e rispettivamente come cloruro nel KCl e concimi derivati da questo. Gli oligo-elementi vengono però di preferenza applicati in soluzione, di solito sotto forma di complessi o chelati organici, e in molti casi con trattamenti alle foglie anziché al terreno per evitare i fenomeni d'immobilizzazione e insolubilizzazione che nel terreno possono avvenire.
L'urea non è compatibile con i concimi superfosfati né con concimi contenenti nitrato: questo ostacolo all'incorporazione nei complessi sembra si possa superare usando l'urea rivestita di zolfo già descritta, o una variante a rivestimento più sottile. L'urea può essere formulata come fosfato di urea e ammonio, ottenuto da un processo che porta alla trasformazione del 20 ÷ 40% del fosfato in polifosfato; i prodotti hanno un titolo che può essere variato tra il 28-28-0 e il 36-18-0 e si prestano a mescolanze per ottenere complessi anche ternari nonché alla produzione di f. fluidi. Un'altra possibilità è rappresentata dal solfato di urea e ammonio ottenuto per granulazione di solfato d'ammonio cristallino e urea fusa (titoli 40-0-0-4S, di cui circa 36 unità di azoto come urea), compatibile con altri componenti di miscele.
Uno sviluppo recente è rappresentato dai f. fluidi, che possono essere in soluzione o in sospensione. Alcuni f. semplici azotati si hanno facilmente sotto forma di liquido omogeneo: urea o nitrato d'ammonio in soluzione, ammoniaca in soluzione o anidra sotto pressione. Più difficile è avere f. complessi in soluzione per la tendenza di alcuni componenti a precipitare, soprattutto a basse temperature o a reagire con altri o con i recipienti di conservazione. Il fosforo si usa come polifosfato d'ammonio solubile in acqua anche in presenza di ioni metallici; l'azoto in parte come urea e in parte come nitrato d'ammonio, in quanto la miscela dei due è molto più solubile a basse temperature di ciascuno dei componenti.
Nei f. fluidi in sospensione la maggior parte di questi problemi non esiste, in particolare è di minore importanza la purezza della componente fosforata. La base fosforata è anche qui rappresentata da polifosfato d'ammonio, che può però essere sostituito da acido fosforico; la frazione solida viene mantenuta in sospensione da argilla, per es. bentonitica. La superiorità del f. fluido sta, oltre a quanto detto nella possibilità di avere titoli molto alti in K, tipo 4-12-24 o 5-15-30, nella flessibilità dei titoli e nella compatibilità con pesticidi e micronutrienti.
La diffusione dei f. fluidi è dovuta alle economie di distribuzione, consentite dalla meccanizzazione di tutte le operazioni d'immagazzinamento e distribuzione. È probabile che, a dispetto dei maggiori costi d'impianto, i f. fluidi prendano il sopravvento sulle altre forme di concimazione.
Tra i futuri sviluppi vanno considerati i composti di altissimo titolo, composti organici di N e P contenenti poco o punto O. Esempi sono la fosforiltriamide, O = P (NH2)3, (titolo 44-74-0) e il composto P3N3 (NH2)6 (titolo 55-92-0).
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Produzione e commercio. - La produzione mondiale di f., che nel 1950-51 si aggirava intorno a 14 milioni di t, ha superato i 50 milioni di t nella seconda metà degli anni Sessanta ed è stata di 91,6 milioni di t nel 1974.
Le aree geografiche di maggiore produzione rimangono per molti anni (fino alla fine degli anni Cinquanta) pressoché invariate, mostrando una forte e ovvia concentrazione nelle aree industrializzate europee e nord-americana; ma l'espansione produttiva che si registra nella prima metà del decennio successivo non è più solo una prorogativa dei paesi più sviluppati. L'Unione Sovietica porta la propria produzione a ritmi annui di oltre il 17% da 1,2 milioni di t del periodo 1948/49-1952/53 agli attuali 16,4 milioni di t (pari al 18,6% della produzione complessiva), inserendosi al secondo posto tra i produttori mondiali.
In Asia lo sviluppo ancor più travolgente, essendo caratterizzato da ritmi d'incremento di oltre il 22% annuo, grazie soprattutto al dinamismo giapponese e indiano, porta nello stesso arco di tempo la produzione da 0,6 milioni a 12 milioni di t circa (13,5% della produzione mondiale) coprendo la domanda interna per poco più del 50%; in Africa e Oceania l'accrescimento è viceversa molto lento e la capacità produttiva rimane molto limitata.
Nell'America Settentrionale il ritmo di sviluppo è meno rapido, ma occorre considerare che la produzione già nel dopoguerra era assai elevata; gli Stati Uniti, da sempre al primo posto tra i produttori mondiali vedono però, in conseguenza dell'espansione produttiva verificatasi nelle altre parti del mondo, diminuire al 20% circa il proprio apporto nonostante un'offerta globale di 17,5 milioni di tonnellate. Il Canada viceversa sviluppa, spesso con capitali americani, forti produzioni specie di fertilizzanti potassici, i quali costituiscono poco meno di un quarto della produzione mondiale.
Notevoli in Europa gli sviluppi produttivi francesi, con una produzione di 5,4 milioni di t (6,1%) nel 1973-74, della Rep. Fed. di Germania (5,6%) e della Rep. Democratica Tedesca (3,8%).
La composizione dell'offerta mondiale è fortemente variata in seguito anche a un'evoluzione e diversificazione dei consumi; la produzione di acido fosforico, che nel primo dopoguerra costituiva quasi il 40% del totale (contro il 30% circa delle produzioni di azoto e di potassio) e quindi l'elemento fertilizzante principale, è caratterizzata, come del resto quella di potassio, da ritmi d'incremento meno accentuati di quelli della produzione di azoto. Quest'ultima fornisce un apporto determinante all'incremento globale prodottosi passando dai 4,5 milioni di t del periodo 1948-49/1952-53 ai 40,9 milioni di t nel 1973-74.
La composizione attuale dell'offerta globale risulta perciò attualmente costituita per il 46,1% da N, per il 28,8% da P2O5 e per il 25,1% da K2O.
Questa trasformazione è consequenziale all'evoluzione qualitativa della domanda che tende a preferire i fertilizzanti azotati.
Per tutti e tre i tipi si evidenzia poi una tendenza generale molto importante, consistente nella domanda e produzione di f. sempre più concentrati; da tale tendenza, che trova nella compressione dei costi di trasporto la sua ragione principale, deriva nel corso del tempo una decisa modificazione nell'ambito delle tre categorie dei prodotti maggiormente richiesti: il nitrato di ammonio che costituiva oltre un terzo della produzione dei f. azotati, è via via sostituito, soprattutto in Europa, dal solfato di ammonio (tenore intorno al 30 ÷ 35% contro il 20% del nitrato) e negli ultimi anni in parte anche dall'urea che per l'alto tenore (oltre il 45% di azoto) e le notevoli proprietà fisico-chimiche trova applicazione crescente in parecchie colture (quella del riso in Asia sudorientale, del cotone negli Stati Uniti, Sudan e India, della canna da zucchero in Australia, America latina e Hawaii). Tra i fosfatici, dopo l'introduzione negli anni Quaranta dei superfosfati concentrati e del fosfato di ammonio, l'importanza relativa dei superfosfati semplici decresce, e si registra una tendenza all'utilizzazione di essi nella fabbricazione di f. a più elementi piuttosto che all'utilizzazione diretta di essi.
Per quel che concerne i potassici, infine, netta prevalenza del cloruro di potassio ad alto tenore (oltre il 45%) mentre il ruolo del solfato di potassio, nonostante il suo uso rimanga indispensabile in alcune coltivazioni particolari, continua a decrescere.
Quanto al commercio internazionale di f., esso ha avuto una dinamica ancor più sostenuta di quella della produzione nonostante l'alta quota di autoconsumo dei maggiori paesi produttori, cosicché dal 1953-54 al 1973-74 le quantità commerciate passano da 4,46 milioni di t a 25,1 milioni, con un incremento medio annuo dell'8,4% circa, contro il 7,4% della produzione. Data la struttura territoriale della produzione e del consumo, in larga parte coincidente per f. azotati e fosfatici e molto meno per i potassici, questi ultimi costituiscono oltre la metà delle transazioni internazionali, gli azotati poco meno di un terzo, e i fosfatici intorno al 151 ÷ 6%.
In via generale, l'espansione dei consumi, registrata soprattutto nei paesi in via di sviluppo e nei continenti più arretrati, ha in larga misura inciso, causa un limitatissimo incremento produttivo locale, con una dipendenza crescente di questi dai paesi tradizionalmente produttori; i saldi tra importazioni ed esportazioni manifestano deficit crescenti paurosi soprattutto per i paesi asiatici; i costi di trasporto incidono sempre più sul prezzo del prodotto.
Appare evidente come ciò possa compromettere ogni possibilità di sviluppo della produzione agricola di certi paesi, al cui fabbisogno dovrebbero pertanto sopperire in misura crescente i programmi internazionali di aiuto alimentare. In seguito alla progressiva presa di coscienza della gravità di questo problema, nell'ambito dei paesi in via di sviluppo si è auspicata la creazione di un "Fondo comune dei fertilizzanti" avente lo scopo precipuo del coordinamento dei differenti programmi tendenti ad aumentare le formiture di f. ai paesi in via di sviluppo, mentre sempre più credito trova la proposta da essi avanzata di sostituzione, parziale o totale, degli aiuti alimentari con aiuti, per lo stesso importo, in f., il che consentirebbe di ottenere quantitativi alimentari cinque volte superiori a quelli ricevuti a titolo di aiuto. Tuttavia il problema di fondo è e resta quello dell'aumento della capacità produttiva interna di questi paesi, il che equivale a dire, essenzialmente, quello del reperimento dei capitali necessari alla strutturazione industriale del settore.