Nitrogen release from polyurethane coated controlled release fertilizers

Abstract

İnsan nufusunun artmasıyla birlikte gelen çevresel sorunlar dolayısıyla gübrelerin verimli kullanılabilmesi konusu son derece önemli hale gelmiştir. Özellikle en çok kullanılan gübrelerden birisi olan ürenin verimliliği %35 dolaylarında olup, bitki tarafından kulanılamayan üre yeraltı ve yerüstü sularını kirletmekte, ekonomik kayıplara ve bitkilerin verimsizliğine yol açmaktadır. Kontrollü salınımlı gübreler ise bu kaybın minimuma indirilmesi amacıyla kullanılmaktadır. Fakat gübreleri kaplamakta kullanılan kaplama malzemeleri de çevre kirliliğine yol açmaktadır. Dolayısıyla bu çalışmada iki farklı bitkisel poliol bazlı poliüretanla bir adet petrol bazlı poliolle üretilen poliüretan kaplamanın performansları karşılaştırılmıştır; soya yağı, hint yağı ve Caradol. Poliol ile metilen difenil diizosiyanat arasındaki reaksiyon üre granüllerinin üzerinde 80˚C ve 100˚C'de gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon sıcaklığının besin salınımına olan etkisi incelenmiş ve aynı proses farklı metilen difenil diizosiyanat ve poliol oranlarıyla da çalışılmıştır. Aynı zamanda poliüretan kaplamaların kontak açıları ölçülüp, yüzey enerjisinin besin salınımıyla olan ilişkisi gözlemlenmiştir.

Due to the increase in world population and environmental degradation, efficient use of fertilizers becomes a vital aspect of conservation. Being one of the most important types of fertilizers, urea, with a nutrient utilization efficiency of only about 35% pollutes the surface waters and groundwaters, causes economic loss and reduces the nutrient uptake of plants. Controlled release fertilizers are being used to reduce this nutrient loss. However, coating materials also contribute to environmental pollution, so in this research two different vegetable oil based polyurethanes and one petroleum based polyurethane were prepared for comparison; soybean and castor oil, and caradol respectively. Reaction between a polyol (soybean/ castor oil or caradol) and a methylene diphenyl diisocyanate occurred on the surface of urea granules at 80 and 100°C in a rotating drum, and the effect of polymerization temperature on nutrient release was determined. The process was repeated both with excess amounts of methylene diphenyl diisocyanate and polyols as well. Also the contact angles of polyurethanes were measured and relationship between surface energies of polyurethanes and their nutrient release times was studied.