An organoclay formula for the slow release of soluble compounds

Abstract

Keywords: Organoclays Nanoclays Slow-release formula Fertilizer DCD Slow-release formulations have been developed to enhance the effective use of active ingredients. In the case of fertilizers the formulations reduce nutrient leaching and greenhouse gas emissions. While polymer-coating is the dominant technology in producing slow-release fertilizers there is a demand for alternative options for different usages. To this end, a commercially available organoclay, with a basal spacing of 3.67 nm, was used as matrix to produce pellets of CuSO 4 and dicyandiamide (DCD) of different sizes by a die set and hand press. Both CuSO 4 and DCD pellets showed a good slow-release performance in dissolution tests. Large pellets (1.2 cm in diameter) of CuSO 4 had a better performance in slow-release than small ones (0.7 cm). For DCD pellets (0.7 cm in diameter) it took 6 days for a complete dissolution. The slow-release effect is probably due to the hydrophobic nature and high aspect ratio of the organoclay. The former makes soluble compounds between organoclay particles less susceptible to dissolution in water, whereas the latter hinders the dissolution of solutes inside a pellet by making their diffusion passage tortuous. The organoclay formulation is easy to make, and the rate of solute release can be adjusted by changing pellet size.

Mathematical Modeling of Nutrient Release from Capsulated Fertilizers

“…Since the time of dissolution of the phosphate-containing covering is significantly higher in comparison on the time of nitrogen dissolution, when developing a mathematical model for the washing out nutrients from the encapsulated granule, the following assumption was considered [21][22][23]: coating material is difficult to dissolve and the physical properties remain unchanged during the period of dissolution of a nitrogen nucleus of fertilizer.…”

Comportamiento De Un Fertilizante De Liberación Lenta a Base De Organobentonita-Fosfato en Plantas De Lechuga

“…Para obtener rendimientos altos en los cultivos, el P a menudo se aplica excesivamente, lo que lleva a acelerar la degradación del suelo y la eutrofización de cuerpos de agua (Liu y Lal, 2014). Los fertilizantes de liberación lenta fueron desarrollados y han sido ampliamente usados para mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes, permiten reducir la lixiviación de éstos y las emisiones de gases de efecto invernadero (Yuan, 2014); sin embargo, el revestimiento con polímeros, que es la tecnología dominante en la producción de estos fertilizantes, hace que estos fertilizantes sean caros, ya que implica complicados procesos de producción que incluyen el calentamiento, la separación por tamaño de los fertilizantes y la fusión y nebulización de polímeros (Trenkel, 2010).…”

“…A pesar de la necesidad de desarrollar opciones alternativas para diferentes usos, los esfuerzos de investigación durante las últimas décadas no han tenido resultados fructíferos (Selva Preetha y Balakrishnan, 2017). Se ha estudiado la viabilidad de utilizar materiales naturales, como las arcillas y zeolitas, para la liberación lenta de nutrientes (Bhardwaj et al, 2012;Yuan, 2014). La viabilidad de utilizar organoarcillas como fertilizantes de liberación lenta de nutrientes ha sido investigada por diversos autores (Berber et al, 2014;Bhardwaj et al, 2012;Malekian et al, 2011;Romero-Mendez et al, 2019).…”

“…La viabilidad de utilizar organoarcillas como fertilizantes de liberación lenta de nutrientes ha sido investigada por diversos autores (Berber et al, 2014;Bhardwaj et al, 2012;Malekian et al, 2011;Romero-Mendez et al, 2019). Dentro de las organoarcillas se destacan las organobentonitas (OB) por sus altas propiedades de adsorción y capacidad de intercambio iónico (Pandey y Ramontja, 2016) y han sido propuestas como fertilizantes de liberación lenta (Yuan, 2014); éstas son sintetizadas por sorción de un tensioactivo catiónico sobre una bentonita, que carga de negativa a positiva la superficie externa y el espacio de las capas intermedias (Ceyhan et al, 1999), lo que hace posible la adsorción de formas aniónicas como el fosfato; sin embargo, a pesar de estos resultados promisorios, el efecto de la liberación de fósforo con estos materiales no ha sido estudiado, tampoco su efecto en el crecimiento de las plantas.…”

Montmorillonite-Hydrochar Nanocomposites as Examples of Clay–Organic Interactions Delivering Ecosystem Services

“…Being good adsorbents of uncharged nonpolar organic compounds (Theng, 1974;Zhao et al, 2017), organo-clays have enjoyed applications in the remediation of air, water, and soil (Yuan et al, 2013;Biswas et al, 2019) contaminated by hydrocarbons (Jaynes & Vance, 1999), pesticides and herbicides (Brixie & Boyd, 1994;Park et al, 2011), and pharmaceuticals (De Oliveira et al, 2018). Organo-clays have also been used in slow-release formulations of pesticides (Trigo et al, 2009) and other agrochemicals (Yuan, 2014) as well as in mitigating their environmental impacts.…”