Qualité: Propriétés physiques des engrais
Les principales propriétés des engrais pour la manipulation, le stockage et l'épandage sont les suivantes :
- Le potentiel hygroscopique
- L’agglutination
- La forme des particules et la variation de leur taille
- La solidité et la résistance mécanique des particules
- La tendance à la formation de poussière et la granulation
- La densité apparente
- La compatibilité (chimique et physique)
Le potentiel hygroscopique des engrais
L'air contient de l'humidité sous forme de vapeur d'eau et exerce une pression de vapeur (p H2O) qui est déterminée par l'humidité et la température. L'air chaud peut contenir plus de vapeur d'eau que l'air froid. La teneur en eau est exprimée en termes d'humidité relative (HR).
Lorsque l'air est saturé de vapeur d'eau, l'humidité relative est de 100 %, et 50 % de HR signifie un air semi-saturé. La vapeur d'eau se déplace des pressions de vapeur élevées vers les pressions de vapeur faibles.
À 30˚C, l'air peut contenir 30,4 grammes d'eau par mètre cube (1 m3, 100 % HR). La pression de vapeur varie en fonction de l'humidité et de la température de l'air.
Tous les engrais sont plus ou moins hygroscopiques, ce qui signifie qu'ils commencent à absorber l'humidité à partir d'une certaine humidité ou d'une certaine pression de vapeur. Certains engrais très hygroscopiques attirent beaucoup plus d'humidité, et à des niveaux d'humidité plus faibles, que d’autres engrais. L'engrais commence à absorber de l'eau lorsque la pression de vapeur de l'air est plus élevée que celle de l'engrais.
L'absorption d'humidité pendant le stockage et le transfert détériore les propriétés physiques des engrais. En mesurant la température et l'humidité de l'air, ainsi que la température superficielle de l'engrais, on peut déterminer si l'humidité sera absorbée ou non.
Habituellement, une courbe d'absorption d'humidité n'augmente que lentement à faibles humidités (voir la figure), mais augmente fortement autour d'une certaine valeur d'humidité. Cette valeur est qualifiée d'humidité critique de l'engrais. Ce taux d'humidité critique diminue en augmentant la température.
Une absorption d’eau importante par l’engrais a des conséquences indésirables :
- Les particules deviennent progressivement molles et collantes.
- Les particules augmentent en volume.
- Les particules commencent à présenter des fissures.
- Elles blanchissent ou se décolorent.
- Les particules sont moins fortes.
- Elles s'agglomèrent plus rapidement.
- La formation de poussière et la granulation sont plus importantes.
- Les sols de l’espace de stockage deviennent humides et glissants.
- Les engrais simples stabilisés à base de nitrate d'ammonium perdent leur stabilité thermique.
- L'épandage ne se déroule pas comme il devrait.
- Les appareils se bouchent.
- Les spécifications sont de moins en moins satisfaites.
Un mélange de deux substances peut être plus hygroscopique que ses composants individuels, comme le montre le graphique.
L'agglutination des engrais
La plupart des engrais ont tendance à s'agglutiner ou à coller pendant le stockage. Ceci est dû aux puissants ponts cristallins et aux forces d'attraction qui se créent entre les grains.
Plusieurs mécanismes sont impliqués, dont les plus importants sont :
- Réactions chimiques dans le produit fini.
- Dissolution et recristallisation des sels d'engrais à la surface des particules.
- Forces adhésives et capillaires entre les surfaces
L'agglutination des engrais dépend de plusieurs facteurs :
- L'humidité.
- La température et la pression atmosphérique.
- La teneur en humidité du produit.
- La solidité et la forme des particules.
- La composition chimique.
- La durée de stockage.
La tendance à l’agglutination restera faible si ces facteurs peuvent être maintenus sous contrôle. Cependant, il est souvent nécessaire d'ajouter un agent anti-agglutinant approprié. Le nitrate de calcium s'agglutine légèrement mais le problème est plus important avec les NPK, l'AN et l'urée. L'enrobage des engrais réduit le taux d'absorption.
La forme des particules et la variation de leur taille
Les engrais perlés ont une surface uniforme et lisse, tandis que les engrais granulés ont une surface variable, mais la surface des granulés est normalement plus rugueuse et plus irrégulière que celle des engrais perlés. La couleur de la surface varie en fonction des matières premières utilisées, ou de l'ajout de colorants minéraux ou organiques.
La variation de la taille des particules est importante pour les propriétés d'épandage et pour la tendance à la ségrégation. Ceci est particulièrement important pour les substances dans les mélanges en vrac.
La solidité et la résistance mécanique des particules
La résistance à la compression des particules d'engrais dépend fortement de leur composition chimique. Les forces de pression mesurées de différents types d'engrais sont indiquées dans le tableau. L'absorption d'humidité a un effet négatif sur la plupart des engrais. Les particules peuvent alors devenir collantes et se désagréger.
La résistance mécanique est la mesure dans laquelle l'engrais résiste aux forces qui lui sont appliquées dans la chaîne de distribution. La résistance mécanique dépend de la structure de la surface et de la résistance des particules.
Formation de poussière de l'engrais
De grandes quantités de poussière sont source de nuisance sur le lieu de travail. C'est pourquoi, dans la plupart des pays, il existe des lois qui réglementent la quantité de poussière qui peut être libérée lors du transbordement et de la distribution. Des poussières et des gravillons sont créés pendant le transbordement par :
- L'absorption de l'humidité.
- Une structure de surface et une résistance des particules modérées.
- Une faible résistance mécanique.
- Des charges mécaniques dans la chaîne de distribution.
- La charge de l’équipement (racleurs, vis sans fin, débroussailleuses, etc.).
Voir aussi les conseils sur la façon d'éviter la formation de poussière.
La densité apparente de l'engrais
La densité apparente ou le poids volumique (kg/m3) diffère pour chaque type d'engrais. La variation de la taille des particules due à la ségrégation affecte également la densité apparente. Pour l'épandage mécanique, il est important que cette variation au sein d'un produit fertilisant soit minimale.
La compatibilité (chimique et physique)
La compatibilité concerne principalement la miscibilité des différents engrais, la contamination et d'autres problèmes de sécurité et/ou de qualité, tels que l'agglutination, la perte de résistance, la formation de poussière et la perte de résistance aux pics de chaleur, comme dans le cas du nitrate d'ammonium.
