Brevet FR2925826A1 — publié le 20090703

COMPOSITION INHIBITRICE D'UREASE ET DE NITRIFICATION La présente invention a pour objet une nouvelle composition inhibitrice d'uréase et de nitrification, contenant une huile essentielle d'Allium ainsi que son utilisation pour la préparation de fertilisants à base d'urée. L'invention trouve notamment application dans le domaine agricole. L'azote est l'un des trois éléments fertilisants essentiels des plantes. De ce fait, de nombreux composés chimiques contenant de l'azote ont été utilisés comme engrais. Parmi ces composés, l'urée, qui contient environ 45 % en poids d'azote, est l'un des plus utilisés actuellement au monde. Cependant, les compositions fertilisantes à base d'urée peuvent perdre une quantité significative de leur azote lorsqu'elles sont appliquées sur un sol. En effet, à la surface du sol, l'urée est transformée en ammoniac qui est une forme volatile de l'azote et ce phénomène est notamment accéléré par hydrolyse de l'urée sous l'action de l'enzyme uréase. En outre, une partie de l'ammoniac ainsi formée est transformée en ammonium puis en nitrite et en nitrate (NO3), ce qui conduit également à des pertes d'azote par dénitrification ou lessivage. Ainsi, pour augmenter l'efficacité de l'urée en tant que fertilisant, il a été proposé de l'associer à des composés capables d'inhiber l'uréase et le phénomène de nitrification. Parmi les différents inhibiteurs d'uréase connus, les phosphoramides et, en particulier, le N-(n-butyl)thiophosphorique triamide (NBPT) se sont avérés particulièrement efficaces. L'utilisation commerciale des phosphoramides dans des compositions fertilisantes s'est heurtée à la difficulté de mettre au point des formulations stables pouvant être stockées avant leur application sur le sol. Pour surmonter cette difficulté, il a été proposé, notamment dans le brevet US 5 698 003, d'associer ces inhibiteurs d'uréase de type phosphoramide à un système solvant comme en particulier un glycol ou un dérivé de glycol. Cependant, l'utilisation de compositions fertilisantes comprenant un tel système solvant n'est pas entièrement satisfaisante : - d'une part, en termes d'efficacité vis-à-vis des phénomènes de perte d'azote mentionnés précédemment ; et - d'autre part, en raison de leur incidence relativement néfaste sur l'environnement et de l'induction de problèmes de phytotoxicité comme décrits par Krogmeier et al dans Proc.Natl.Acad.Sci , vol 86 , en 1989. Dans ces conditions, la présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'une nouvelle composition fertilisante à base d'urée contenant un phosphoramide en tant qu'inhibiteur d'uréase et qui présente une efficacité améliorée vis-à-vis des compositions de l'état de la technique tout en étant plus respectueuse de l'environnement et moins phytotoxique. Il a été découvert, et ceci constitue le fondement de la présente invention que l'huile essentielle d'Allium constitue un solvant particulièrement avantageux des inhibiteurs d'uréase de type phosphoramide qui permet de résoudre ce problème technique de façon satisfaisante à l'échelle industrielle et agronomique, dans la mesure où : - elle potentialise l'activité des phosphoramides notamment en conduisant à une plus grande réduction de la transformation de l'urée en ammoniac et en évitant des pertes d'azote par dénitrification ; - elle protège l'inhibiteur d'uréase contre les phénomènes de dégradation chimique et/ou biologique ; et - elle permet l'obtention de compositions plus respectueuses de l'environnement en raison de son caractère naturel. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une composition inhibitrice d'uréase qui comprend au moins un composé inhibiteur d'uréase de type phosphoramide associé à une huile essentielle d'Allium. L'huile essentielle d'Allium utilisée dans le cadre de la présente invention peut être obtenue par des méthodes d'extraction connues en soi à partir de différentes espèces de plantes monocotylédones de la famille des Alliacées, comme en particulier A//ium Sativum, Allium ascalonicum, Allium moly, Allium neapolitanum, Allium roseum, Allium scorodoprasum, Allium sphaerocephalon, Allium tricoccum, Allium triquetru, Allium tuncelianum, Allium ursinum, Allium victoralis, Allium vineale. De façon préférentielle, on utilisera une huile essentielle dA//ium sativum communément connue sous le nom d'ail. Selon un premier mode de réalisation, cette composition selon l'invention se présente sous forme liquide, le composé inhibiteur d'uréase étant dissous dans un système solvant comprenant ladite huile essentielle d'Allium et éventuellement un ou plusieurs co-solvants. Cette composition liquide peut en outre comprendre un (ou plusieurs) tensioactif(s). Le co-solvant peut être de nature variée et sera notamment choisi parmi les solvants les plus respectueux de l'environnement. A titre de co-solvant, on utilisera par exemple un composé choisi parmi les esters méthyliques et autres dérivés d'huiles végétales, les siloxanes et leurs dérivés, les pyrrolidones, les alkyles pyrrolidones, les mono, di, ou triéthanolamines et de façon préférentielle la triéthanolamine. Le co- solvant pourra représenter jusqu'à 50% en poids et de préférence jusqu'à 30% en poids du poids du système solvant. De même, le tensioactif peut être de nature variée et sera notamment choisi parmi les tensioactifs les plus respectueux de l'environnement. A titre de tensioactif, on utilisera par exemple un tensioactif non ionique , ionique ou zwittérionique , en particulier un tensioactif choisi parmi les alkylesters sulfonates, les alkylsulfates, les alkylamides sulfates, les sels d'acides gras saturés ou insaturés et/ou leurs dérivés alcoxylés, les alkylsulfonates primaires ou secondaires, les alkylsuccinamates, les alkylsulfosuccinates, les monoesters ou diesters de sulfosuccinates, les sulfates d'alkylglycosides, les sophorolipides. les alkylphénols alcoxylés, les alcools aliphatiques , les acides gras alcoxylés , les amides d'acides gras alcoxylés , les amines alcoxylés , les amidoamines alcoxylés , les oxydes d'amines, les alkylpolyglycosides. Le tensioactif pourra représenter jusqu'à 10% en poids et de préférence jusqu'à 5% en poids du poids du système solvant. D'une façon générale, le composé inhibiteur d'uréase utilisé dans le cadre de la présente invention est un composé de type phosphoramide. De préférence, on utilisera le N-(n-butyl)thiophosphorique triamide (NBPT) seul ou en mélange avec un ou plusieurs autres composés inhibiteurs d'uréase connus. Les proportions relatives de composé(s) inhibiteur(s) d'uréase et de système solvant peuvent varier dans de larges limites. D'une façon générale, une composition liquide selon l'invention comprend : - de 0,01 à 50 parties en poids, de préférence de 10 à 40 parties en poids, d'un composé inhibiteur d'uréase ; - de 50 à 99,99 parties en poids, de préférence de 40 à 90 parties en poids, d'un système solvant à base d'huile essentielle d'ail, le rapport pondéral entre le composé inhibiteur d'uréase et le système solvant étant de préférence compris entre 1:1 et 1:10, de préférence entre 1:2 et 1:5 . Avantageusement, le pH d'une composition liquide selon l'invention sera compris entre 8 et 12, de préférence encore entre 9 et 10. Le cas échéant, un agent permettant d'ajuster le pH dans ces plages de valeurs sera ajouté à la composition. Un tel agent peut être par exemple l'hydroxyde de potassium ou l'hydroxyde de sodium. Une composition liquide selon l'invention peut être préparée par simple mélange, de préférence sous agitation continue, des différents constituants dans un réacteur. Ce mélange peut être réalisé dans des conditions de pression et de température variées. Avantageusement, ce mélange sera réalisé à une température comprise entre 25 et 60°C sous pression atmosphérique. Selon une variante de réalisation actuellement préférée, une composition liquide selon l'invention peut être préparée : -en mélangeant, le cas échéant, l'huile essentielle d'Allium et un co-solvant et/ou un tensioactif ; - en ajoutant à l'huile essentielle d'Allium ou au système solvant ainsi constitué un ou plusieurs inhibiteurs d'uréase ; - en maintenant le milieu réactionnel sous agitation pendant une durée suffisante pour permettre la dissolution du composé inhibiteur d'uréase dans ledit système solvant ; - en ajustant, le cas échéant, le pH à une valeur comprise entre 8 et 12, de préférence entre 9 et 10, par exemple par l'ajout d'hydroxyde de potassium ou d'hydroxyde de sodium au milieu réactionnel. Selon un deuxième mode de réalisation, la composition inhibitrice d'uréase selon l'invention se présente sous forme solide et comprend un support solide sur lequel est absorbé une composition liquide telle que décrite précédemment. Différents types de supports solides peuvent être utilisés. Par le terme "support", on désigne une matière organique ou minérale, naturelle ou synthétique dont l'association avec la composition inhibitrice d'uréase selon l'invention permet de faciliter son application sur le sol ou sur la plante. Ce support est donc généralement inerte et il doit être acceptable en agriculture. Parmi les supports solides l'on citera, en particulier, les supports de type argile comme la sépiolite, la zéolite, l'attapulgite ; les silicates naturels ou synthétiques ; la silice amorphe ; des cires ; les résines synthétiques, de préférence biodégradables telles qu'en particulier les polyacrylamides ; ainsi que les matières organiques naturelles absorbantes, comme par exemple la léonardite ou la tourbe. Une telle composition solide selon l'invention peut être préparée par tout procédé permettant au support solide d'absorber la composition liquide décrite précédemment. Un tel procédé pourra comprendre, par exemple, une étape consistant à soumettre les matières premières éventuellement associées à des charges minérales comme par exemple du calcium marin ou lithothamne, de la dolomite, du sulfate de calcium, du phosphate naturel, du chlorure de potassium à un traitement de granulation par malaxage mettant en oeuvre une composition liquide selon l'invention telle que décrite précédemment. Les compositions liquides ou solides qui viennent d'être décrites peuvent être utilisées par application directe sur un sol notamment pour inhiber la transformation d'urée en ammoniac ou la transformation d'ammoniac en nitrate. Ainsi, selon un second aspect, la présente invention a pour objet l'utilisation d'une composition comprenant au moins un composé inhibiteur d'uréase de type phosphoramide associé à une huile essentielle d'Allium telle que décrite précédemment, pour inhiber la transformation d'urée en ammoniac ou la transformation d'ammoniac en nitrate. Dans cette application, les compositions inhibitrices d'uréase selon l'invention pourront être utilisées en une quantité généralement comprise entre 1 et 30 kg/ha, de préférence en une quantité comprise entre 5 et 10 kg/ha correspondant à une quantité de composé(s) inhibiteur(s) d'uréase respectivement comprise entre 0,25 et 5 kg/ha, de préférence entre 1,25 et 2,5 kg/ha. Les compositions liquides et solides qui viennent d'être décrites peuvent être également utilisées en association avec un engrais à base d'urée pour la réalisation de compositions fertilisantes. Ainsi, selon un troisième aspect, la présente invention a pour objet une composition fertilisante qui comprend : - un engrais à base d'urée ; - une composition à usage agricole telle que décrite précédemment. Dans ces compositions fertilisantes, l'engrais à base d'urée se présente de préférence sous forme solide, avantageusement sous forme de granulés. Bien entendu, l'engrais à base d'urée peut également se présenter sous forme liquide. De tels engrais à base d'urée sont bien connus dans le domaine agricole. La composition associant le composé inhibiteur d'uréase de type phosphoramide et l'huile essentielle d'Allium, avantageusement choisie comme provenant d'Allium sativum, peut être ajoutée à l'engrais à base d'urée, soit sous forme solide, par exemple par simple mélange lorsque l'engrais est lui-même sous forme solide, soit sous forme liquide, par exemple par simple mélange lorsque l'engrais est lui-même sous forme liquide, ou encore par pulvérisation ou granulation lorsque l'engrais est lui-même sous forme solide. Dans cette application, la composition inhibitrice d'uréase sera généralement utilisée en une quantité comprise entre 1 et 10 kg, de préférence entre 3 et 6 kg par tonne d'engrais à base d'urée, correspondant à une quantité de composé(s) inhibiteur(s) d'uréase comprise entre 0,25 et 2,5 kg/ha, de préférence entre 0,75 et 1,5 kg/ha. Les exemples non limitatifs suivants illustreront la présente invention. Dans ces exemples, l'abréviation suivante est utilisée : - NBPT : N-(N-butyl)thiophosphorique triamide. EXEMPLE 1: Préparation d'une composition inhibitrice d'uréase selon l'invention Dans un réacteur muni d'une agitation continue, on introduit : - 749 g d'huile essentielle d'ail ; - 250 g de NBPT ; - 1 g d'hydroxyde de sodium. Le milieu réactionnel est maintenu sous agitation continue à 25°C et sous pression atmosphérique jusqu'à dissolution totale du NBPT. On obtient ainsi une composition liquide stable (c'est-à-dire qui ne précipite pas et dans laquelle la concentration en composé inhibiteur d'uréase est constante). EXEMPLE 2 : Préparation d'une composition inhibitrice d'uréase selon l'invention Dans un réacteur muni d'une agitation continue, on introduit : - 380 g d'huile essentielle d'ail ; - 250 g de NBPT ; - 370 g de triéthanolamine. Le milieu réactionnel est maintenu sous agitation continue à 25°C et sous pression atmosphérique jusqu'à dissolution totale du NBPT. On obtient ainsi une composition liquide stable (c'est-à-dire qui ne précipite pas et dans laquelle la concentration en composé inhibiteur d'uréase est constante). EXEMPLE 3 : Préparation d'une composition fertilisante selon l'invention Dans cet exemple, on utilise un engrais à base d'urée se présentant sous forme de granulés. Une composition inhibitrice d'uréase selon l'exemple 1 ou 2 est pulvérisée sur l'engrais précité de préférence à l'issue du processus de granulation de l'urée réalisée , par exemple comme décrit dans le Fertilizer Manual , Klewer Academic Publisher ,1998 ,pages 259 à 268. Dans cet exemple, on a ainsi mélangé : - 1 000 kg d'urée - 5 kg d'une formulation selon l'exemple 1 ou 2. Le produit ainsi obtenu se présente sous forme de granulés enrobés par la composition inhibitrice d'uréase. MISE EN EVIDENCE DES EFFETS DES COMPOSITIONS SELON L'INVENTION Afin de mettre en évidence les effets avantageux des compositions inhibitrices d'uréase conformes à l'invention, on a comparé le taux de transformation d'urée en ammoniac obtenu après traitement d'un sol : - d'une part, par une composition commerciale à base de NBPT ; et - d'autre part, par une composition selon l'exemple 2. Dans les deux cas, le sol a été préalablement traité par un engrais à base d'urée et une matière organique (paille de blé) a été répandue en une quantité d'environ 0,1 % rapportée à la quantité de sol traité à la surface du sol afin de placer celui-ci dans les conditions maximales de "volatilisation" de l'azote. A titre de comparaison, on a également mesuré le taux de transformation de l'urée en ammoniac après le seul pré-traitement par l'engrais à base d'urée. Le taux de transformation (pourcentage de volatilisation) de l'urée en ammoniac a été mesuré conformément à la méthode décrite dans le document suivant : Zhengping, W.; Van Cleemput, O.; Demeyer, P.; Baert, L. Effect of urease inhibitors on urea hydrolysis and ammonia volatilization. Biol. Fert. Soils 1991, 11, 43-47. Les expériences ont été réalisées dans des flacons de 250 ml contenant 100 g de sol calcaire incorporant 20 % de sable (2 à 3 mm) et en y ajoutant une quantité d'engrais équivalente à 0,0874 g d'azote. Les compositions inhibitrices d'uréase testées ont été appliquées par pulvérisation en une quantité correspondant à 0,5 % en poids de NBPT rapporté au poids d'urée. Les concentrations en urée et en ammonium dans le sol ont été mesurées en utilisant la méthode décrite dans Zhengping, W. ; Van Cleemput, O. ; Demeyer, P.; Baert, L. Effect of urease inhibitors on urea hydrolysis and ammonia volatilization. Biol. Fert. Soils 1991, 11, 43-47. Les résultats obtenus après une durée de 28 jours ont été regroupés dans le tableau I ci-après. TABLEAU I Composition testée Urée transformée en mg d'azote/pot ° en /o _ Urée seul 50 55 56 61 NBPT commercial 33,30 37,29 Exemple 2 27,37 30,65 Composition testée Teneur en urée dans le sol en mg d'azote/pot en Urée seul 42,28 100 { NBPT commercial 57,96 137 Exemple 2 64 152 Composition testée Teneur en ammonium dans le sol en mg NH4/pot en Urée seul 3,61 100 NBPT commercial 5 138 Exemple 2 9,45 259 Par ailleurs, on a représenté à la figure 1 le pourcentage de volatilisation en fonction du temps. Dans cette figure : - la courbe C correspond aux résultats obtenus avec l'urée seule ; - la courbe C+N correspond aux résultats obtenus avec l'urée en association avec le NBPT commercial ; - la courbe C+F2 correspond aux résultats obtenus avec la composition selon l'exemple 2. Les résultats ainsi obtenus montrent qu'une composition inhibitrice d'uréase conforme à l'invention potentialise de façon significative (environ 17,8 l'effet du NBPT sur la volatilisation de l'urée. De même, ces résultats montrent qu'une formulation selon l'invention permet d'augmenter d'une façon très significative la teneur en ammonium dans le sol aussi bien par comparaison avec l'urée seul (gain d'environ 159 %) que par comparaison avec une composition commerciale de NBPT (gain d'environ 38 %). Il en résulte que l'huile essentielle d'allium constitue bien un solvant particulièrement avantageux pour les inhibiteurs d'uréase de type phosphoramide et en particulier pour le NBPT. REVENDICATIONS 1. Composition inhibitrice d'uréase et de nitrification, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un composé inhibiteur d'uréase de type phosphoramide associé à une huile essentielle d'Allium. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'huile essentielle d'Allium est choisie parmi les huiles essentielles obtenues à partir de différentes espèces de plantes monocotylédones de la famille des Alliacées, comme en particulier A//ium Sativum, Allium ascalonicum, Allium moly, Allium neapolitanum, Allium roseum, Allium scorodoprasum, Allium sphaerocephalon, Allium tricoccum, Allium triquetru, Allium tuncelianum, Allium ursinum, Allium victoralis, Allium vineale. 3. Composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'huile essentielle d'Allium est obtenue à partir d'A/Hum Sativum communément connu sous le nom d'ail. 4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle se présente sous forme liquide, ledit composé inhibiteur d'uréase étant dissous dans un système solvant comprenant ladite huile essentielle d'Allium et éventuellement un co-solvant. 5. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le co-solvant précité est choisi parmi les esters méthyliques et autres dérivés d'huiles végétales, les siloxanes et leurs dérivés, les pyrrolidones, les alkyles pyrrolidones, les mono, di, ou triéthanolamines. 6. Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que le co-solvant précité est la triéthanolamine. 7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le composé inhibiteur d'uréase précité est le NBPT. 8. Composition selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend : - de 0.01 à 50 parties en poids d'un composé inhibiteur d'uréase ; - de 50 à 99,99 parties en poids dudit système solvant à base d'huile essentielle d'Allium. 9. Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle se présente sous forme solide et comprend un support solidesur lequel est absorbée une composition liquide selon l'une des revendications 4 à 8. 10. Composition selon la revendication 9, caractérisée ce que le support solide précité est choisi dans le groupe comprenant les supports de type argile comme la sépiolite, la zéolite, l'attapulgite ; les silicates naturels ou synthétiques ; la silice amorphe ; des cires ; les résines synthétiques, de préférence biodégradables telles qu'en particulier les polyacrylamides ; ainsi que les matières organiques naturelles absorbantes, comme par exemple la léonardite ou la tourbe. 11. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 10, pour inhiber la transformation d'urée en ammoniac ou la transformation d'ammoniac en nitrate. 12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la composition précitée est appliquée en une quantité comprise entre 1 et 30 kg/ha, de préférence en une quantité comprise entre 5 et 10 kg/ha. 13. Composition fertilisante, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un engrais à base d'urée - une composition selon l'une des revendications 1 à 10.