Brevet FR3129674A1 — publié le 20230602

Un procédé de préparation d’un engrais enrichi en sélénium et un dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé. Ledit procédé comportant les étapes suivantes : - l’approvisionnement ou la préparation d’une composition d’aspersion par mélange d’une première phase liquide ou visqueuse, dite « phase liquide d’enrobage », et d’une deuxième phase liquide contenant des atomes de sélénium, lesdits atomes de sélénium ayant été introduits dans ladite deuxième phase liquide de préférence sous la forme de sélénate de sodium, et ladite deuxième phase liquide étant de préférence une phase aqueuse, - la mise en circulation d’un engrais azoté solide sur un tapis de convoyage à un débit massique prédéterminé, - l’aspersion au moyen de buses d’aspersion et à un débit volumique prédéterminé de la composition d’aspersion sur l’engrais azoté solide circulant. Figure pour l'abrégé : [Fig 1] PROCEDÉ D’OBTENTION D’UN ENGRAIS AZOTÉ ENRICHI EN SÉLENIUM DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION La présente invention relève du domaine de la préparation d’engrais. Elle vise un procédé et un dispositif de préparation d’un engrais azoté solide enrichi en sélénium. L’engrais obtenu a pour objet d’augmenter la teneur en sélénium des cultures notamment céréalières et fourragères, en particulier en vue d’utiliser les céréales ainsi cultivées comme fourrage et comme source pour l’alimentation humaine. ÉTAT DE LA TECHNIQUE On sait que le sélénium est un antioxydant et un oligo-élément pour les animaux et les humains (Longchamp, 2012, voir bibliographie en fin de document). Il est présent à l’état de traces dans l’organisme, mais néanmoins indispensable. Pour son rôle antioxydant, il est notamment très utilisé en tant que complément alimentaire, souvent en association avec les vitamines A, C et E, avec lesquelles il agit en synergie. Des facteurs divers tels que les denrées alimentaires et le mode de vie déterminent l'apport en sélénium (abrévié « Se »). Dans les pays nordiques, les sols sont pauvres en sélénium (Alfthan et al., 2015). En particulier, confrontée à un apport journalier en sélénium extrêmement faible (0,025 mg/jour), la Finlande a décidé en 1984 de compléter les engrais par du sélénium sous forme de sélénate de sodium. Depuis cette date, presque tous les engrais utilisés en Finlande contiennent du sélénium. L’utilisation du sélénate de sodium s’est avérée efficace pour enrichir les céréales, les denrées alimentaires de base et les aliments pour animaux en sélénium. Ainsi la teneur en sélénium des tissus humains peut être augmentée. En effet, toujours selon Alfthan et al. (2015), un programme national de surveillance et d'échantillonnage des céréales, des denrées alimentaires de base, des aliments pour animaux, des engrais, des sols et des tissus humains mené en Finlande chaque année depuis 1985 a révélé une augmentation moyenne de la concentration de sélénium dans le bœuf, le porc et le lait était respectivement de 6, de 2 et de 3 fois. L'apport alimentaire humain moyen est passé de 0,04 mg de sélénium par jour en 1985, à 0,08 mg de sélénium par jour. La concentration plasmatique moyenne de sélénium humain est passée de 0,89 mol/L (en 1985) à un niveau général de 1,40 mol/L, qui peut être considéré comme optimal. La supplémentation nationale des engrais avec du sélénate de sodium s'est avérée efficace et sûre pour augmenter l'apport en sélénium de toute la population. La stratégie consistant à compléter les engrais par du sélénium sous forme de sélénate de sodium présente donc des avantages bien établis, il existe un donc un besoin de continuer à développer les méthodes permettant d’obtenir de tels engrais. En France, la déficience des fourrages en sélénium a été relevée par certains travaux de recherche. Selon Gaubert Bastien (2014), des données issues des tables INRA de 2007 révèlent une teneur moyenne en sélénium dans les fourrages français de 0,07 milligrammes par kilogramme de matière sèche (cette unité étant abrégée ici « mg/kg MS »). Les légumineuses sont un peu plus riches en sélénium que les graminées. L’évaluation des besoins quotidiens en sélénium chez les ruminants en mg/kg MS de fourrage ingérée (Gaubert Bastien, 2014), révèle que les fourrages français sont largement carencés en cet élément. L’utilisation d’engrais enrichis en sélénium sur des cultures destinées au fourrage ne vise pas de rôle de croissance ni de rôle phytosanitaire pour la plante : on souhaite que le sélénium soit fixé par la plante sous forme organique pour être plus facilement assimilable par les animaux qui mangent cette plante. On sait que le sélénium sous forme organique est plus facilement assimilable par les animaux que sous une forme minérale, et que sa consommation entraine des effets bénéfiques pour le bétail, en termes de croissance, de développement du système immunitaire et sur la reproduction. Les procédés de préparation d’engrais enrichi en sélénium mis en œuvre actuellement consistent à intégrer du sélénate de sodium directement dans la masse, c’est-à-dire dans la formulation des granulés, lors de leur fabrication. Selon ces procédés, un mélange à sec d’une poudre de sélénate de sodium est réalisé avec les ingrédients classiques d’un engrais (azote, phosphore, potasse) et éventuellement d’autres additifs. Un inconvénient de cette méthode est qu’elle n’aboutit pas à une répartition homogène du sélénium. Il s’agit en effet de mélanger une quantité très faible de sélénate de sodium, de l’ordre de 25 grammes par tonne d’engrais, au sein de lots de préparation pouvant être de l’ordre de 500 tonnes. Un engrais inhomogène en teneur de sélénium risque à son tour d’aboutir à un fourrage inhomogène en teneur de sélénium. De plus, la méthode consistant à intégrer du sélénate de sodium directement dans la masse ne permet pas de produire économiquement plusieurs formules d’engrais présentant une concentration fixe de sélénium pour différentes proportions d’azote, de phosphore, de potassium, de minéraux et autres additifs, selon les exigences de chaque culture et pour différents types de sols. En effet, la production d’un engrais selon une formule requiert une quantité de production importante afin de rester fiable en matière d’équilibre chimique et compétitif économiquement. Ainsi, d’un point de vue industriel, il est impossible de rester compétitif si on multiplie les fabrications. OBJETS DE L’INVENTION La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients en présentant un procédé simple à mettre en œuvre à l’échelle des productions dans le domaine de la production d’engrais aboutissant à un engrais solide uniformément enrichi en sélénium. À cet effet, selon un premier aspect, l’invention vise un procédé de préparation d’un engrais enrichi en sélénium qui comporte les étapes suivantes : - l’approvisionnement ou la préparation d’une composition d’aspersion par mélange d’une première phase liquide ou visqueuse, dite « phase liquide d’enrobage », et d’une deuxième phase liquide contenant des atomes de sélénium, lesdits atomes de sélénium ayant été introduits dans ladite deuxième phase liquide de préférence sous la forme de sélénate de sodium, et ladite deuxième phase liquide étant de préférence une phase aqueuse, - la mise en circulation d’un engrais azoté solide sur un tapis de convoyage à un débit massique prédéterminé, - l’aspersion au moyen de buses d’aspersion et à un débit volumique prédéterminé de la composition d’aspersion sur l’engrais azoté solide circulant. Le procédé objet de l’invention est un procédé mis en œuvre en continu qui est particulièrement adapté pour enrichir en sélénium de grandes quantités d’engrais solide, par exemple sous forme de granules. Selon l’invention, le tapis de convoyage est une surface mobile configurée pour convoyer une couche peu épaisse d’engrais solide. Par exemple, la couche d’engrais solide convoyée n’excède pas 10 centimètres d’épaisseur, préférentiellement elle n’excède pas 5 centimètres d’épaisseur. L’aspersion d’une composition liquide riche en sélénium sur l’engrais solide circulant en couche peu épaisse permet une répartition homogène du sélénium sur l’engrais solide. Les variations de concentration de la teneur en sélénium d’un échantillon à l’autre est comparativement moindre dans un engrais solide obtenu par mise en œuvre du procédé objet de l’invention par rapport aux méthodes actuellement mises en œuvre de mélange d’un engrais solide avec une poudre de sélénate de sodium en tambour de mélange. En outre, un avantage du procédé de l’invention réside dans la réduction du risque d’inhalation de poudre. En effet, l’aspersion d’une composition liquide riche en sélénium sur l’engrais solide n’entraine pas la mise en suspension dans l’air d’une poudre, contrairement à l’étape de mélange d’un engrais solide avec une poudre de sélénate de sodium en tambour de mélange connue de l’art antérieur. Le procédé objet de l’invention se distingue également des méthodes consistant à intégrer du sélénium directement dans une composition d’engrais puis à former des granules à partir de cette composition d’engrais. Selon les usages actuels, il est courant de préparer un prémélange azoté solide enrichi en sélénium puis de le mélanger au gré des besoins avec d’autres fractions solides comportant les composants (phosphore, potassium, minéraux, additifs) que l’on souhaite intégrer à l’engrais final. Cette méthode de l’art antérieur est avantageuse car elle permet d’adapter rapidement la composition de l’engrais final en fonction des demandes. Toutefois cette méthode présente le défaut de faire varier la concentration en sélénium selon la proportion massique entre le prémélange azoté et tous les autres ingrédient solides formant le mélange. Au contraire, le procédé objet de l’invention surmonte ce problème car l’adjonction du sélénium est réalisée par aspersion postérieurement à la formation de l’engrais solide, c’est-à-dire après d’éventuels mélanges réalisées entre différentes fractions solides. Le procédé objet de l’invention permet d’enrichir un stock existant d’engrais solide déjà formé tout comme il permet de conserver l’option, pour un lot d’engrais solide déjà formé, d’en enrichir une partie seulement à une teneur souhaitée en sélénium. Dans des modes de réalisation, la phase liquide d’enrobage est sélectionnée dans le groupe formé par : - les liquides hydrophobes et les émulsions d’un liquide hydrophobe dans un liquide aqueux, ledit liquide hydrophobe étant de préférence sélectionné dans le groupe formé par : les huiles aminées et les préparations à base d’huile aminée, les huiles minérales et les préparations à base d’huile minérale, les hydrocarbures tels que le gazoil ou l’huile de paraffine et les préparations à base d’huile minérale, les huiles végétales telle que l’huile de colza et préparations à base d’huile végétale, - les latex et les émulsions de latex dans un liquide aqueux, ainsi que les préparations à base de latex ou émulsions de latex, - les mélasses et préparations à base de mélasse. Selon un mode de réalisation, ladite composition d’aspersion est préparée en formant une émulsion de ladite deuxième phase liquide avec ladite première phase liquide d’enrobage. En particulier, la composition d’aspersion est obtenue par émulsion de la solution de sélénium avec une phase liquide d’enrobage peu susceptible de mouiller l’engrais solide, de par son caractère hydrophobe, de par sa viscosité ou encore de par sa teneur en eau. Ces dispositions permettent d’augmenter le volume de liquide à asperger pour une quantité ciblée de sélénium à déposer sur l’engrais solide, tout en évitant de trop mouiller l’engrais solide. En effet, il n’est généralement pas souhaitable de mouiller un engrais solide, et en particulier, si l’on doit imprégner un engrais solide par un liquide, cet engrais solide ne doit pas perdre ses propriétés de solide granuleux sec. En d’autres termes, l’émulsion de la solution de sélénium avec une phase liquide d’enrobage permet d’obtenir une répartition plus homogène sur l’engrais solide, permise par le plus grand volume d’aspersion, sans pour autant risquer d’endommager l’engrais solide par un mouillage excessif. De plus, la phase liquide d’enrobage utilisée pour former la composition d’aspersion peut présenter d’autres effets fonctionnels. Par exemple un effet anti-agglomérant, un effet de captation des poussières ou un effet de protection hydrophobe des granules d’engrais. On souligne que, selon l’invention, l’étape d’aspersion par un liquide d’aspersion est réalisée sur un engrais solide statique supporté par un tapis convoyeur en mouvement. Cette caractéristique est préférée à un procédé qui comporterai une étape d’aspersion sur des granules d’engrais dans un mélangeur, par exemple dans un mélangeur à tambour ou à vis. En effet, la demanderesse a constaté que, lorsqu’un engrais solide est aspergé dans un mélangeur, tout particulièrement dans un mélangeur à vis sans fin, des agrégats sous forme de boulettes ou de plaques formées par de la poussière agrégé avec de la solution d’aspersion sont susceptibles de se former. Il est préférable d’éviter la formation de tels agrégats qui présentent le risque de concentrer une partie importante de la solution d’aspersion et donc du sélénium. Préférentiellement, la quantité de composition d’aspersion ne dépasse pas 5,5 litres de liquide par tonne d’engrais, et préférentiellement elle ne dépasse pas 4,5 litres par tonne d’engrais, et encore plus préférentiellement elle ne dépasse pas 3 litres par tonne. Avantageusement, le volume de composition d’aspersion aspergé par tonne d’engrais azoté solide est compris entre 1,1 litres par tonne et 5,3 litres par tonne, préférentiellement compris 1,8 litres par tonne et 4,5 litres par tonne, et encore plus préférentiellement entre 2 litres par tonne et 3 litres par tonne. Grâces à ces dispositions, le volume de composition d’aspersion est suffisamment important pour permettre un débit suffisant de liquide pour recouvrir une partie suffisante de l’engrais circulant, permettant une bonne distribution du sélénium, tout en prévenant un débit trop important de liquide qui risquerait de rendre l’engrais excessivement humide. Dans des modes de réalisation, la composition d’aspersion présente une fraction massique de sélénate de sodium comprise entre 0,8 % et 1,6%, préférentiellement comprise entre 1 % et 1,4 %. Dans des modes de réalisation, le débit massique d’engrais azoté solide en circulation est compris entre 50 et 70 tonnes par heure. Dans des modes de réalisation, le débit volumique de composition d’aspersion est compris entre 1 et 3 litres par minute. Grâces à ces dispositions, la fraction massique du sélénate de sodium dans l’engrais azoté solide obtenu à l’issue du procédé est idéale pour permettre une bonne teneur en sélénium dans les végétaux cultivés à l’aide de l’engrais obtenu par le procédé objet de la présente invention. Ainsi, préférentiellement, l’engrais azoté solide obtenu à l’issue du procédé comporte une fraction massique de sélénate de sodium comprise entre 16 grammes par tonne et 62 grammes par tonne, préférentiellement comprise entre 20 grammes par tonne et 60 grammes par tonne. Dans des modes de réalisation, le débit volumique de composition d’aspersion aspergé est commandé en fonction du débit massique de circulation de l’engrais azoté solide sur le tapis de convoyage. Selon ce mode de mise en œuvre, le débit volumique de liquide aspergé sur l’engrais azoté en circulation sur le tapis de convoyage est ajusté automatiquement en fonction des facteurs déterminants le débit massique de l’engrais azoté, tout particulièrement en fonction de la vitesse du tapis. Ces dispositions facilitent la mise en œuvre du procédé objet de la présente demande. A l’inverse, dans d’autres modes de réalisation, le débit massique de circulation de l’engrais azoté solide sur le tapis de convoyage est commandé en fonction du débit volumique de composition d’aspersion aspergé. Dans des modes de réalisation, le procédé objet de l’invention comporte, après l’étape d’aspersion, une étape de brassage en continu de l’engrais azoté solide. On entend par brassage en continu une étape de brassage qui ne nécessite pas pour son fonctionnement d’être interrompu puis reprise pour charger le moyen de brassage avec des granules d’engrais. Ainsi, un mélange qui serait opéré sur une grande quantité d’engrais dans un grand tambour de mélange ne serait pas un brassage en continu au sens de l’invention. Dans des modes de réalisation, le procédé objet de l’invention, l’étape de brassage en continu est un brassage en continu fractionné. Au sens de l’invention, un brassage en continu fractionné de l’engrais azoté signifie qu’une fraction de l’engrais préalablement aspergé de composition d’aspersion est isolée puis qu’un brassage de cette fraction avec elle-même. A titre d’exemple une fraction peut comporter entre 20 et 100 kilogrammes d’engrais solide. Un brassage en continu fractionné est par exemple possible au moyen d’un mélangeur comportant une vis sans fin, du type de celui présenté dans le dispositif objet de l’invention. Grâces à ces dispositions, la composition d’aspersion préalablement aspergée sur la surface d’une couche d’engrais circulante peut être distribuée dans la profondeur de la couche, de manière à homogénéiser d’avantage la répartition du liquide riche en sélénium sans toutefois opérer de mélange de grande quantité d’engrais, assurant que chaque fraction conserve une teneur donnée en sélénium. Dans des modes de réalisation, le brassage en continu de l’engrais azoté solide est réalisé au moyen d’une auge munie d’une vis de mélange. Grâces à ces dispositions, l’étape de brassage peut être réalisée aisément et en continu, chaque spire de la vis de mélange constituant un compartiment dans lequel vient se loger une fraction de l’engrais solide en circulation. Préférentiellement, le procédé objet de l’invention ne comporte pas d’étape de mélange ou de brassage non fractionné de l’engrais azoté solide entre l’étape d’aspersion de la composition d’aspersion et une étape de stockage de l’engrais solide enrichi en sélénium préalablement à son utilisation. A l’inverse du brassage en continu fractionné décrit ci-avant, on appelle un mélange ou un brassage non fractionné un mélange d’une quantité importante d’engrais, par exemple une quantité d’engrais supérieure à 200 kilogrammes. Un brassage non fractionné est par exemple un mélange dans un tambour rotatif de grande dimension ou au moyen de pâles de brassage disposées dans une cuve de grande taille. Ces dispositions permettent de prévenir le risque de reconcentrer la teneur en sélénium dans une partie d’un lot d’engrais solide suite à l’étape d’aspersion qui a réparti uniformément la composition d’aspersion liquide sur l’engrais. Selon un deuxième aspect, l’invention vise un dispositif pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un engrais enrichi en sélénium. Un tel dispositif comporte : - un moyen d’alimentation en engrais azoté solide, - un tapis de convoyage configuré pour convoyer à un débit massique prédéterminé de l’engrais azoté solide distribué par le moyen de déversement et - des buses d’aspersion configurées pour asperger une composition d’aspersion à un débit volumique prédéterminé sur de l’engrais azoté solide en circulation sur le tapis de convoyage. Dans des modes de réalisation, le dispositif comporte une auge munie d’une vis de mélange dans laquelle vient se déverser de l’engrais azoté solide aspergé de composition d’aspersion, en sortie du tapis de convoyage. Les buts, avantages et caractéristiques particulières du dispositif objet de la présente invention étant similaires à ceux du procédé objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du procédé et du dispositif objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière d’un procédé de préparation d’un engrais enrichi en sélénium objet de la présente invention et représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier d’un dispositif permettant la mise en œuvre du procédé de préparation objet de la présente invention. Procédé (100) de préparation d’un engrais enrichi en sélénium caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - l’approvisionnement ou la préparation (105 et 110) d’une composition d’aspersion par mélange d’une première phase liquide ou visqueuse, dite « phase liquide d’enrobage », et d’une deuxième phase liquide contenant des atomes de sélénium, lesdits atomes de sélénium ayant été introduits dans ladite deuxième phase liquide de préférence sous la forme de sélénate de sodium, et ladite deuxième phase liquide étant de préférence une phase aqueuse, - la mise en circulation (115) d’un engrais azoté solide sur un tapis de convoyage à un débit massique prédéterminé, - l’aspersion (120) au moyen de buses d’aspersion et à un débit volumique prédéterminé de la composition d’aspersion sur l’engrais azoté solide circulant. Procédé (100) selon la revendication 1, dans lequel ladite phase liquide d’enrobage est sélectionnée dans le groupe formé par : - liquides hydrophobes et les émulsions d’un liquide hydrophobe dans un liquide aqueux, ledit liquide hydrophobe étant de préférence sélectionné dans le groupe formé par : les huiles aminées et les préparations à base d’huile aminée, les huiles minérales et les préparations à base d’huile minérale, les hydrocarbures tels que le gazoil ou l’huile de paraffine et les préparations à base d’huile minérale, les huiles végétales telle que l’huile de colza et préparations à base d’huile végétale, - les latex et les émulsions de latex dans un liquide aqueux, ainsi que les préparations à base de latex ou émulsions de latex, - les mélasses et préparations à base de mélasse. Procédé (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite composition d’aspersion est préparée en formant une émulsion de ladite deuxième phase liquide avec ladite première phase liquide d’enrobage. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la composition d’aspersion présente une fraction massique de sélénate de sodium comprise entre 0,8 % et 1,6%, préférentiellement comprise entre 1 % et 1,4 %. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le volume de composition d’aspersion aspergé par tonne d’engrais azoté solide est compris entre 1,1 litres par tonne et 5,3 litres par tonne, préférentiellement compris 1,8 litres par tonne et 4,5 litres par tonne. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’engrais azoté solide obtenu à l’issue du procédé comporte une fraction massique de sélénate de sodium comprise entre 16 grammes par tonne et 62 grammes par tonne, préférentiellement comprise entre 20 grammes par tonne et 60 grammes par tonne. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le débit volumique de composition d’aspersion aspergé est commandé en fonction du débit massique de circulation de l’engrais azoté solide sur le tapis de convoyage ou dans lequel le débit massique de circulation de l’engrais azoté solide sur le tapis de convoyage est commandé en fonction du débit volumique de composition d’aspersion aspergé. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, qui comporte, après l’étape d’aspersion, une étape (125) de brassage en continu de l’engrais azoté solide. Procédé (100) selon la revendication 8, dans lequel l’étape de brassage en continu est réalisée au moyen d’une auge munie d’une vis de mélange. Dispositif (200) pour la mise en œuvre d’un procédé de préparation d’un engrais enrichi en sélénium selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte : - un moyen d’alimentation en engrais azoté solide, - un tapis de convoyage (215) configuré pour convoyer à un débit massique prédéterminé de l’engrais azoté solide distribué par le moyen d’alimentation en engrais azoté solide et - au moins une buse d’aspersion (220) configurée pour asperger une composition d’aspersion à un débit volumique prédéterminé sur de l’engrais azoté solide en circulation sur le tapis de convoyage. Dispositif (200) selon la revendication 10, qui comporte une auge munie d’une vis de mélange dans laquelle vient se déverser de l’engrais azoté solide aspergé de composition d’aspersion, en sortie du tapis de convoyage.