METODO DE GENERACION DE FERTILIZANTES DE FOSFORO MEDIANTE LA UTILIZACION DE TECNOLOGIA DE FERMENTACION MICROBIANA.

Un método para generar formas reducidas de fósforo seleccionadas entre el grupo de fosfito,

hipofosfito y combinaciones de los mismos a partir de una fuente de fosfato por fermentación anaerobia que comprende las etapas de:

a. introducir una suspensión que contiene una fuente de fosfato en una cámara purgada;

b. introducir una fuente para al menos un microorganismo en dicha cámara;

c. introducir una fuente de carbono en dicha cámara;

d. introducir agua en dicha cámara;

e. incubar dicha cámara durante un período de tiempo; y

f. retirar periódicamente dichas formas reducidas de fósforo de dicha cámara

Método de generación de fertilizantes de fósforo mediante la utilización de tecnología de fermentación microbiana.

La presente invención se refiere a la generación de fertilizantes de fósforo (P) usando tecnología de fermentación microbiana y, más particularmente, convirtiendo las fuentes de fosfato en formas más reducidas de fósforo mediante fermentación microbiana anaerobia, siendo los productos finales adecuados para uso en agricultura.

Los fosfitos (conocidos también como fosfonatos) son un componente natural del ciclo del fósforo en el suelo, en los sistemas de plantas y plantas marinas. Se definen como las sales de ácido fosforoso (H₃PO₃). Los hipofosfitos son las sales del ácido hipofosforoso. En la siguiente descripción de esta invención, el término fosfito se usará en ocasiones para describir las sales de ácido fosforoso/hipofosforoso. En la agricultura moderna el ciclo del fósforo puede alterarse en gran mediada mediante el uso muy extendido de biocidas y fertilizantes inorgánicos. Estos factores a menudo dan como resultado limitaciones del fósforo en muchos suelos agrícolas. Además, se sabe que la fertilización basada en fosfato no es muy eficaz en muchos suelos debido a la fijación y la adsorción. Además, la absorción foliar de fosfato es muy escasa o inexistente.

Se sabe desde hace tiempo que los fosfitos tienen actividad tanto en plantas como en microbios como fuentes de nutrientes vegetales (Lovatt, Patente de Estados Unidos 5514200) y como agentes biocidas (Thizy, Patente de Estados Unidos 4075324) y ahora están bien establecidos en términos de su utilización agroquímica. Se ha determinado también que los fertilizantes de fósforo basados en fosfito demuestran capacidades de penetración mejores a través de follaje de las plantas y tienen una propensión a permanecer más disponibles en el suelo y no quedarse fijados o adsorbidos como es el caso del fosfato. Los fertilizantes basados en fosfito también son bastante más eficaces a la hora de suministrar fósforo que los fertilizantes basados en fosfato debido a que tienen una molécula de oxígeno menos y que dicha proporción de "P" en la molécula es correspondientemente más alta. Los fosfitos también son mucho más solubles y menos susceptibles a precipitación y a adsorción en el suelo. La mejor solubilidad de los fosfitos también es ventajosa en términos del anión en la sal. La mayor solubilidad de las sales de amoniaco, potasio, magnesio y calcio da como resultado un suministro nutricional más eficaz cuando se aplica al suelo o particularmente al follaje de las plantas que la sal o sales de fosfato correspondientes.

Se ha demostrado también que los fosfitos presentan una actividad marcada contra ciertos microbios tales como hongos y bacterias y se usan como biocidas.

Actualmente la fabricación de fertilizantes de fósforo consiste principalmente en fabricar el ácido y después hacer reaccionar el ácido con ciertas bases para generar una sal fertilizante tal como fosfato de amonio, fosfato de potasio, fosfito de potasio, etc. Estos métodos generalmente implican reacciones altamente reactivas y generalmente exotérmicas. También muchos de los reactantes son químicamente peligrosos. Comercialmente la mayoría de fosfitos se producen principalmente mediante la reacción de tricloruro de fósforo y agua, una reacción muy peligrosa y arriesgada. El ácido fosforoso se extrae de los productos de la reacción y se purifica. Es un proceso caro y peligroso. Por lo tanto, sería muy beneficioso si pudiera encontrarse un proceso menos peligroso y más eficaz que pudiera producir fosfitos/hipofosfitos.

Los microbios anaerobios son abundantes en la naturaleza y median muchas reacciones bioquímicas complejas en la naturaleza. El metabolismo anaerobio puede tener lugar en cualquier entorno en el que el oxígeno esté ausente o limitado. Los ejemplos de anaerobiosis pueden encontrarse en ecosistemas tales como pantanos y lugares de agua estancada donde la materia orgánica se descompone en ausencia de oxígeno y conduce a la formación de "gas del pantano". El gas del pantano es principalmente metano. La putrefacción anaerobia y la degradación de la materia orgánica normalmente van acompañadas de olores desagradables de sulfuro de hidrógeno y de compuestos orgánicos que contienen azufre, tales como mercaptanos (cualquier compuesto orgánico que contiene azufre). En dichas condiciones reductoras, las moléculas ricas en oxígeno no son abundantes.

Esta invención describe los usos y métodos de preparación de fosfitos y/o hipofosfitos (y sus formas poliméricas y/o sus sales) y de compuestos agroquímicos basados en fosfito (fertilizantes y biocidas) a partir de fosfato u otras fuentes de fósforo de origen natural o sintéticas usando fermentación microbiana anaerobia. El proceso de fermentación producirá sales de fosfito/hipofosfito tanto en fase líquida como sólida que pueden usarse como un producto agroquímico. Después de extraerla del recipiente de fermentación, la fase líquida se filtra y se envasa. Para aplicación a plantas el material líquido se diluye adicionalmente con agua y se aplica a las plantas. El material en fase sólida en la cámara de reacción se retira, se seca y puede usarse después como un fertilizante sólido aplicado tal cual, mezclado con otros sólidos (tal como fertilizantes y arcillas) o diluido en agua y aplicado a las plantas. Los fertilizantes derivados de fosfito/basados en hipofosfito son estables y pueden mezclarse en soluciones que tienen un pH que es aceptable para el follaje de la planta y en otras soluciones que tienen un pH aceptable para las raíces. Cuando se extrae del recipiente de fermentación, el material puede secarse o diluirse adicionalmente con agua o prepararse en una suspensión.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar procesos mediante los cuales los suelos de origen natural se usan para generar fosfitos y/o hipofosfitos a partir de fosfatos por fermentación anaerobia.

También es un objeto de la presente invención proporcionar procesos mediante los cuales se usan microorganismos de origen natural para generar fosfitos y/o hipofosfitos a partir de fosfatos por fermentación anaerobia.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar procesos mediante los cuales se usan suelos de origen natural y microorganismos para generar fosfitos y/o hipofosfitos a partir de fosfatos por fermentación anaerobia; en algunos casos los suelos proporcionan una fuente de microorganismos utilizada en el proceso de fermentación anaerobia.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar procesos en los que los fosfitos y/o hipofosfitos que se generan por fermentación anaerobia se usan para formular compuestos agroquímicos tales como fertilizantes, biocidas y otros compuestos agroquímicos para uso en horticultura y en otras partes.

Otro objeto de la presente invención es el uso de bacterias anaerobias en el proceso de fermentación para producir fosfitos y/o hipofosfitos a partir de fosfatos.

Otro objeto de la presente invención es el uso de hongos anaerobios en el proceso de fermentación para producir fosfitos y/o hipofosfitos a partir de fosfatos.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar procesos en los que los fosfitos y/o hipofosfitos que se generan por fermentación anaerobia se aplican a las plantas, a los microorganismos o al suelo.

En una realización de la invención los siguientes ingredientes se mezclan juntos en una suspensión y se ponen en un recipiente purgado hermético al aire: una fuente de fosfato adecuada, una muestra de suelo anaerobia (que contiene microbios anaerobios y nutrientes esenciales) o un suelo estéril al que se añade un cultivo puro de microbios seleccionados, una fuente de carbono y agua. Puede usarse helio, gases nobles o nitrógeno para purgar el aire del recipiente de fermentación. El recipiente hermético al aire tiene una purga unidireccional para permitir que los gases de escape se liberen y asegurar una acumulación de presión mínima en el recipiente de fermentación. Dicho consorcio microbiano mixto capaz de reducir el fósforo puede obtenerse en localizaciones en las que el suelo se ha cultivado de forma anaerobia durante varios años. Dichos suelos se prefieren debido a la ausencia de condiciones aerobias que favorecerán la emergencia de microorganismos anaerobios que proliferan en estas condiciones de poca cantidad de oxígeno. En condiciones anaerobias, las demandas energéticas de crecimiento microbiano no se suministran por respiración dependiente de oxígeno sino en lugar...

1. Un método para generar formas reducidas de fósforo seleccionadas entre el grupo de fosfito, hipofosfito y combinaciones de los mismos a partir de una fuente de fosfato por fermentación anaerobia que comprende las etapas de:

a. introducir una suspensión que contiene una fuente de fosfato en una cámara purgada;

b. introducir una fuente para al menos un microorganismo en dicha cámara;

c. introducir una fuente de carbono en dicha cámara;

d. introducir agua en dicha cámara;

e. incubar dicha cámara durante un período de tiempo; y

f. retirar periódicamente dichas formas reducidas de fósforo de dicha cámara.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha fuente de fosfato es un miembro seleccionado entre el grupo de fosfato cálcico, fosfato de amonio, fosfato potásico, fosfato de roca y combinaciones de los mis- mos.

3. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicho período de incubación es entre unos pocos días y unos pocos meses.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura en dicha cámara se mantiene entre aproximadamente 10ºC y aproximadamente 40ºC.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha fuente de microorganismos son microorganismos de origen natural.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha fuente de microorganismos es el suelo.

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 en el que dicha fuente de microorganismos es suelo de origen natural.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que dicha fuente de microorganismos es suelo cultivado anaerobiamente.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 8 en el que dicho suelo contiene microbios anaerobios y nutrientes esenciales.

10. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que se usan hongos anaerobios en el proceso de fermentación.

11. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que se usan bacterias anaerobias en el proceso de fermentación.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha fuente de fosfato es una fuente de fosfato orgánico seleccionada entre el grupo de: fuentes animales, huesos, plantas, fuentes vegetales, semillas y combinaciones de las mismas.

13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de añadir un agente de neutralización para mantener un pH eficaz para producir fosfitos.

14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de mantener el pH del material en dicha cámara por encima de aproximadamente 4,8.

15. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que dicha fuente de microorganismos es una bacteria seleccionada entre el grupo del género Clostridium, género Vibrio, Klebsiella, género Escherichia y combinaciones de las mismas.

16. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de purgar periódicamente dicha cámara.

17. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de purgar el aire de dicha cámara antes de comenzar la fermentación.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17 en el que se usa uno de los siguientes para purgar el aire del recipiente de fermentación: helio u otro gas noble o nitrógeno.

19. Un método de acuerdo con cualquiera de la reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de purgar el exceso de aire de dicha cámara sustituyéndolo por al menos un gas inerte.

20. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de esterilizar dicha suspensión antes de introducir dicha fuente de microorganismos.

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20 en el que dicha fuente de microorganismos es un cultivo puro de microbios seleccionados.

22. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de moler los componentes de fermentación antes de introducirlos en dicha cámara.

23. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la etapa adicional de ajustar el pH inicial del material en dicha cámara a aproximadamente 7,5.

24. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que se usan las formas reducidas de fósforo para formular uno del siguiente grupo: compuestos agroquímicos, fertilizantes, biocidas y combinaciones de los mismos.

25. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que las formas reducidas de fósforo se aplican a uno de los siguientes grupos: plantas, microorganismos, el suelo y combinaciones de los mismos.

26. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende las etapas de:

a. introducir una suspensión que contiene una fuente de fosfato en una cámara purgada;

b. introducir una fuente para al menos un microorganismo en dicha cámara,

c. introducir una fuente de carbono en dicha cámara;

d. introducir agua en dicha cámara,

e. purgar el exceso de aire de dicha cámara sustituyéndolo por al menos un gas inerte;

f. ajustar el pH inicial del material en dicha cámara a aproximadamente 7,5;

g. incubar dicha cámara a una temperatura de entre aproximadamente 10ºC y aproximadamente 40ºC;

h. mantener dicha temperatura durante un período de tiempo;

i. mantener el pH en dicha cámara por encima de aproximadamente 4,8; y

j. retirar periódicamente dichas formas reducidas de fósforo de dicha cámara.