Blog

Nov 17, 2023

Stima comparativa dell'azoto nell'urea e nei suoi prodotti derivati ​​utilizzando TKN, CHNS e mano

Scientific Reports volume 12,

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 11704 (2022) Citare questo articolo

1827 Accessi

1 Citazioni

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Una correzione dell'autore a questo articolo è stata pubblicata il 19 luglio 2022

Questo articolo è stato aggiornato

In questo articolo è stata effettuata un'analisi comparativa tra il rifrattometro portatile e altri metodi (TKN e CHNS) per la stima della percentuale di azoto (N%) nell'urea, nel fertilizzante nano-urea e nella soluzione di fluido di scarico diesel (DEF). Per confrontare le prestazioni di tutti i metodi/dispositivi, il rilevamento dell'N% in diverse concentrazioni di urea, nano urea e DEF è stato valutato in termini di linearità. La scoperta più importante di questo studio è stata che il dispositivo basato sul rifrattometro ha rivelato, tra gli altri approcci, un buon coefficiente lineare fino al 40% di soluzione di urea (R2 = 0,99918), il che significa che la stima di N% è più vicina al valore teorico. Inoltre, il rifrattometro ha rilevato i campioni di urea, nano urea e DEF entro 3 s, un risultato abbastanza veloce rispetto ad altri metodi testati e senza la necessità di utilizzare sostanze chimiche durante la preparazione e le analisi dei campioni. Pertanto, i risultati di questo studio suggeriscono che un dispositivo portatile basato su rifrattometro per l'urea può essere utilizzato per la determinazione dell'N% in loco da parte delle industrie produttrici di fertilizzanti e DEF e dei loro clienti grazie al suo basso costo, ai bassi requisiti di potenza, alla stima affidabile, rilevamento rapido dell'N% e sua idoneità ambientale.

L’uso dell’urea è stato aumentato per sviluppare prodotti derivati ​​come il fluido di scarico diesel (DEF) o la nano urea oltre al suo uso convenzionale per i fertilizzanti1,2,3,4. La qualità principale dell'urea e dei suoi prodotti derivati ​​è determinata dalla percentuale di azoto (N%). Tipicamente l'azoto viene misurato per garantirne la qualità, razionalizzarne l'uso previsto o per misurare l'efficienza di assimilazione.

Il metodo Total Kjeldahl Nitrogen (TKN) è uno dei metodi più diffusi per rilevare il contenuto quantitativo di N% presente nelle sostanze organiche e inorganiche sotto forma di ammoniaca (NH3) o ioni ammonio5,6. In questa tecnica, il contenuto di ammoniaca viene analizzato dopo la digestione dell'urea con solfato di rame, acido solforico concentrato (H2SO4) e un integratore per aumentare il punto di ebollizione della soluzione. Quando si forma NH3, viene ulteriormente distillato in una soluzione di acido borico in presenza di alcalino. Pertanto, le formazioni di anioni borato vengono poi titolate con acido cloridrico. Di conseguenza, il contenuto N% può essere stimato in urea7,8.

Allo stesso modo, il metodo Dumas, noto anche come metodo di combustione, è considerato più affidabile e relativamente più sicuro poiché non richiede l'uso di sostanze chimiche corrosive e l'analisi di tutte le forme di azoto rispetto al metodo TKN convenzionale per la determinazione del contenuto di N% nell'urea9,10. ,11. Basato sul metodo Dumas, un'apparecchiatura dotata di un analizzatore comune per analizzatore di carbonio, idrogeno, azoto e zolfo (CHNS) che rileva N% simultaneamente con il contenuto di C, H e S nella sostanza con elevata precisione. In questo metodo, tutti i composti azotati vengono convertiti in biossido di azoto (NO2) attraverso la combustione a 800–1000 °C in presenza di ossigeno gassoso che si riduce a N2 durante il flusso attraverso rame riscaldato (Cu) e ossido di tungsteno (WO3). Questo passaggio elimina l'ossigeno e lo zolfo e mentre l'anidride carbonica (CO2) e l'acqua (H2O) possono essere rimosse durante la loro interazione con carbosorb e perclorato di magnesio (Mg(ClO4)2). Pertanto, l'azoto viene quindi misurato utilizzando un rilevatore di conducibilità termica. Inoltre, CHNS rileva tutti i tipi di contenuto di azoto nell'urea che normalmente non viene rilevato da TKN12.

Ad esempio, Etheridge et al. hanno studiato l'analisi dell'azoto per campioni di laboratorio di terreno, prodotti vegetali e nutrizione animale utilizzando la combustione e la procedura Kjeldahl7. Dopo aver analizzato tutti i campioni, hanno concluso che il metodo Kjeldahl mostrava valori di N leggermente inferiori rispetto al metodo di combustione. Allo stesso modo, Marco et al. hanno analizzato l'azoto totale disponibile nei mangimi animali adottando il metodo Kjeldahl e la combustione9. Nella loro analisi, hanno mostrato risultati quasi simili ottenuti con entrambi i metodi in termini di test di ripetibilità e riproducibilità. Inoltre, hanno concluso che il metodo di combustione era adatto per l'analisi delle proteine ​​nei mangimi animali rispetto ai metodi Kjeldahl in base al costo, al tempo di analisi e all'idoneità all'ambiente.