(57)【要約】【課題】本発明は、尿素を含む液体肥料においてｐＨの上昇を抑制し、及び／又はアンモニアの揮散を抑制することを課題とする。【解決手段】一実施形態において、本発明は、尿素及びアンモニウム塩を含む液体肥料、並びに尿素を含む液体肥料に、アンモニウム塩を添加する工程を含む、尿素が安定化された液体肥料の製造方法等に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素及びアンモニウム塩を含む液体肥料。
【請求項２】
アンモニウム塩が、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項１に記載の液体肥料。
【請求項３】
アンモニウム塩が、塩化アンモニウムである、請求項２に記載の液体肥料。
【請求項４】
２重量％〜６０重量％の尿素、及び０．０１重量％〜７５重量％のアンモニウム塩を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体肥料。
【請求項５】
カリウムをさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体肥料。
【請求項６】
尿素を含む液体肥料に、アンモニウム塩を添加する工程を含む、尿素が安定化された液体肥料の製造方法。
【請求項７】
アンモニウム塩が、塩化アンモニウムである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
液体肥料が終濃度２重量％〜６０重量％の尿素を含み、アンモニウム塩が終濃度０．０１重量％〜７５重量％で液体肥料に添加される、請求項６又は７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素及びアンモニウム塩を含む液体肥料、並びに尿素を含む液体肥料に、アンモニウム塩を添加する工程を含む、尿素が安定化された液体肥料の製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体肥料は、施肥が簡便なことから農業の省力化に伴い広く利用されている。近年、さらなる省力化と運送コストの低減の点から、窒素成分等の成分の高濃度化が求められている。液体肥料の高濃度化においては、尿素が用いられることが多い。これは、尿素の窒素成分が４６％であり、他の窒素原料に比べ非常に窒素含量が高いことに加え、水への溶解度が高く、また安価であるためである。しかしながら、尿素は水溶液とすると、常温においても経時的に加水分解し、アンモニアと炭酸ガスに分解する。その結果、ｐＨ上昇及びアンモニアの揮散等を引き起こし、成分の低下や臭気の面から問題を生ずる。特に、尿素のみ、又は尿素以外の成分の含有量が少ないものについては、緩衝作用をほとんど有さないため、尿素の分解が大きな問題となる。
【０００３】
尿素を含有する液体肥料のｐＨ上昇を抑制する手法として、クエン酸を添加する方法が記載されている（特許文献１）。この手法は、尿素以外の窒素成分、リン酸、カリウム、及びマグネシウム等を含有した液体肥料においては有効であろうが、他の処方についても同様の効果が得られるかは不明であり、またその効果は必ずしも十分とは言えなかった。液体肥料の高濃度化を実現するためには、尿素を安定化する新たな方法が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−０１５９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、尿素を含む液体肥料においてｐＨの上昇を抑制し、及び／又はアンモニアの揮散を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、尿素を含む液体肥料にアンモニウム塩を加えることで、継時的なｐＨの上昇を抑制し、及び／又はアンモニアの揮散を抑制することができることを見出し、本願発明を完成させた。
【０００７】
本発明は、以下の態様を包含する。
（１）尿素及びアンモニウム塩を含む液体肥料。
（２）アンモニウム塩が、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、及びこれらの組み合わせから選択される、（１）に記載の液体肥料。
（３）アンモニウム塩が、塩化アンモニウムである、（２）に記載の液体肥料。
（４）２重量％〜６０重量％の尿素、及び０．０１重量％〜７５重量％のアンモニウム塩を含む、（１）〜（３）のいずれかに記載の液体肥料。
（５）カリウムをさらに含む、（１）〜（４）のいずれかに記載の液体肥料。
（６）尿素を含む液体肥料に、アンモニウム塩を添加する工程を含む、尿素が安定化された液体肥料の製造方法。
（７）アンモニウム塩が、塩化アンモニウムである、（６）に記載の方法。
（８）液体肥料が終濃度２重量％〜６０重量％の尿素を含み、アンモニウム塩が終濃度０．０１重量％〜７５重量％で液体肥料に添加される、（６）又は（７）に記載の方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液体肥料では、保管中のｐＨの上昇が抑制され、及び／又はアンモニアガスの揮散が低減される。特に、高濃度化を実現するために、尿素を高含量で含み、その他の成分の含有量が少なく緩衝作用に乏しい液体肥料に有効である。
【０００９】
また、本発明の液体肥料に含まれるアンモニウム塩は窒素成分にもなり、尿素の使用量を低減し得るため、他の安定化剤を使用する場合に比べコストを低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、１．０重量％、１．９重量％、３．８重量％の塩化アンモニウムをそれぞれ含む試料１〜３、塩化アンモニウムを含まない比較例１、クエン酸を含む比較例２の、４０℃保管後のｐＨの測定結果を示す。
【図２】図２は、１．０重量％、１．９重量％、３．８重量％の塩化アンモニウムをそれぞれ含む試料１〜３、塩化アンモニウムを含まない比較例１の、３０℃保管後のアンモニアガス濃度の測定結果を示す。
【図３】図３は、１．０重量％、１．９重量％、３．８重量％の塩化アンモニウムをそれぞれ含む試料１〜３、塩化アンモニウムを含まない比較例１の、４０℃保管後のアンモニアガス濃度の測定結果を示す。
【図４】図４は、１．０重量％、１．９重量％、３．８重量％の塩化アンモニウムをそれぞれ含む試料１〜３、塩化アンモニウムを含まない比較例１の、倉庫保管後のアンモニアガス濃度の測定結果を示す。
【図５】図５は、様々なアンモニウム塩を含む液体肥料の、４０℃保管後のｐＨの測定結果を示す。
【図６】図６は、様々なアンモニウム塩を含む液体肥料の、４０℃保管後のアンモニアガス濃度の測定結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
一態様において、本発明は液体肥料に関する。本明細書において、「液体肥料」とは、窒素成分として少なくとも尿素を含む液体状の肥料を指す。
【００１２】
本発明の液体肥料は、尿素及びアンモニウム塩を含む。アンモニウム塩の種類は限定しないが、例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、リン酸アンモニウム（第一リン酸アンモニウム又は第二リン酸アンモニウム）、酢酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、重炭酸アンモニウム、乳酸アンモニウム、及びこれらの組み合わせ、好ましくは塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、第一リン酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及びこれらの組み合わせからなる群から選択される。アンモニウム塩は、好ましくは硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、又は塩化アンモニウム及びこれらの組み合わせから選択され、さらに好ましくは塩化アンモニウムである。塩化アンモニウムは、他のアンモニウム塩に比べて長期間での保管において高い尿素の安定化効果を有し得る。
【００１３】
液体肥料中に含まれる尿素の量は限定しないが、例えば、２重量％以上、５重量％以上、１０重量％以上、２０重量％以上、又は２５重量％以上であってよく、６０重量％以下、５５重量％以下、５０重量％以下、４０重量％以下、又は３５重量％以下であってよい。例えば、液体肥料中に含まれる尿素の量は、２重量％〜６０重量％、１０重量％〜５０重量％、２５重量％〜３５重量％、又は約３０重量％であってよい。
【００１４】
液体肥料中に含まれるアンモニウム塩の量は限定しないが、例えば、０．０１重量％以上、０．０５重量％以上、０．１重量％以上、０．２５重量％以上、０．５重量％以上、０．８重量％以上、又は１重量％以上であってよく、７５重量％以下、６０重量％以下、４５重量％以下、３０重量％以下、２０重量％以下、１０重量％以下、又は５重量％以下であってよい。例えば、液体肥料中に含まれるアンモニウム塩の量は、０．０１重量％〜７５重量％、０．１重量％〜４５重量％、０．５重量％〜１５重量％、１重量％〜５重量％であってよい。アンモニウム塩の液体肥料中の最大含量はその溶解度を考慮して定めてもよい。例えば、アンモニウム塩が硝酸アンモニウムである場合７５重量％以下であることが好ましく、硫酸アンモニウムである場合４５重量％以下であることが好ましく、塩化アンモニウム又は第一リン酸アンモニウムである場合３０重量％以下であることが好ましく、酢酸アンモニウムである場合２０重量％以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明の液体肥料は、尿素及びアンモニウム塩に加えて、他の成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。他の成分の例として、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン、ホウ素、モリブデン、亜鉛、銅、又はこれらの塩、及びこれらの組み合わせ、好ましくはカリウムが挙げられる。カリウムの例として、塩化カリウム、硫酸カリウム、硝酸カリウム、及び硫酸水素カリウム等が挙げられる。カルシウムの例として、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、及び炭酸カルシウムが挙げられる。マグネシウムの例として硫酸マグネシウム及び硝酸マグネシウムが挙げられる。鉄の例として、硫酸鉄及び酸化鉄が挙げられる。マンガンの例として、硫酸マンガン、酸化マンガン、及び塩化マンガンが挙げられる。モリブデンの例として、モリブデン酸ナトリウムが挙げられる。亜鉛の例として、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、及びリン酸亜鉛が挙げられる。銅の例として、硫酸銅が挙げられる。液体肥料中の他の成分の含有量は特に限定しないが、例えば、１重量％以上、５重量％以上、又は１０重量％以上であってよく、３０重量％以下、２０重量％以下、又は１５重量％以下であってよい。
【００１６】
本発明の液体肥料の主な溶媒は、水である。したがって、組成物中の水と他の成分とを合わせた量が１００重量％となるように水の含量が調整される。液体肥料中の水の含有量は特に限定しないが、例えば、１０重量％以上、３０重量％以上、４０重量％以上、又は５０重量％以上であってよく、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、又は６０重量％以下であってよい。
【００１７】
一実施形態において、本発明の液体肥料は、アンモニウム塩以外の尿素安定化剤を含まない。別の実施形態において、本発明の液体肥料は、緩衝剤を含まない。緩衝剤の例として、酢酸緩衝剤、リン酸緩衝剤、クエン酸緩衝剤、ホウ酸緩衝剤、酒石酸緩衝剤、及びトリス緩衝剤が挙げられる。
【００１８】
一実施形態において、本発明の液体肥料は、尿素及びアンモニウム塩、又は尿素、アンモニウム塩、及びカリウムのみからなるか、又は本質的に尿素及びアンモニウム塩、又は尿素、アンモニウム塩、及びカリウムからなる。
【００１９】
一態様において、本発明は、尿素を含む液体肥料に、アンモニウム塩を添加する工程を含む、尿素が安定化された液体肥料の製造方法、又は液体肥料中の尿素の安定化方法に関する。本態様において、尿素の量、アンモニウム塩の種類及び量、及び液体肥料に含まれ得る他の成分等については、上記液体肥料について記載したのと同様である。例えば、一実施形態においてアンモニウム塩は塩化アンモニウムであってよい。また、液体肥料は終濃度２重量％〜６０重量％の尿素を含んでよく、アンモニウム塩は終濃度０．０１重量％〜７５重量％で液体肥料に添加されてよい。
【００２０】
本明細書において、尿素の「安定化」とは、熱及び経時的劣化等により生じる、尿素の二酸化炭素とアンモニアへの加水分解反応を低減することを意味する。
【００２１】
本発明の液体肥料では、アンモニウム塩を含まない液体肥料に比べ、保管中のｐＨの上昇が抑制され、及び／又はアンモニアガスの揮散が低減される。特に、高濃度化を実現するために、尿素を高含量で含み、その他の成分の含有量が少なく緩衝作用に乏しい液体肥料に有効である。また、本発明の液体肥料に含まれるアンモニウム塩は窒素成分にもなり、尿素の使用量を低減し得るため、他の安定化剤を使用する場合に比べコストを低減し得る。
【００２２】
本発明の液体肥料において、ｐＨの上昇の抑制及び／又はアンモニアガスの揮散の低減の程度は限定しない。例えば、本発明の液体肥料は、４０℃、２８日保管後に実施例１と同様の条件で測定した場合に、９．０以下、８．５以下、又は８．０以下のｐＨを有していてもよい。また、本発明の液体肥料は、４０℃、２８日保管後に実施例２と同様の条件で測定した場合に、７００ｐｐｍ以下、５００ｐｐｍ以下、又は３００ｐｐｍ以下のアンモニアガスを揮散していてもよい。
【００２３】
以下、実施例に基づき、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２４】
＜実施例１：試料調製及びｐＨの測定＞
１．０重量％、１．９重量％、３．８重量％の塩化アンモニウム、全窒素成分が一定となるように塩化アンモニウムの量に合わせて量を調整した尿素、及び１３．１重量％の塩化カリウムを水道水で溶解し、液体肥料を調製した（試料１〜３）。また、塩化アンモニウムを用いず、全窒素含量が同一になるよう尿素、塩化カリウム、及び水道水のみで比較例を調製した（比較例１）。また、比較例１にクエン酸１．０重量％を添加した比較例２も調製した。調製は３Ｌビーカーを用いて行い、無加温で製造した。調製した液体肥料の成分を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
上記試料及び比較例を４０℃に設定したインキュベーター内で保管し、サンプルと水の重量比を１：１０となるように希釈してｐＨを経時的に測定した。結果を表２および図１に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
塩化アンモニウムを添加した試料１〜３では、ｐＨの上昇は緩やかであり、その上昇はｐＨ８前後で頭打ちとなった。また、塩化アンモニウムの添加量が多い程、製造時のｐＨが下がり、かつその後のｐＨ上昇も抑制されている。
【００２９】
一方、比較例１ではｐＨの上昇が急激で、４０℃保管後には約ｐＨ９に達した。また、比較例２のように、塩化アンモニウムを添加せずクエン酸を添加した場合、製造時のｐＨは大幅に下がるものの、４０℃保管中に急激にｐＨが増加していき、最終的に比較例とほぼ変わらないｐＨを示した。
【００３０】
＜実施例２：アンモニアガス濃度の測定＞
実施例１と同様のサンプルを同様の方法で再度調製し、３０℃又は４０℃に設定したインキュベーター内、及び片倉コープアグリ株式会社つくば工場内の一般的な肥料保管倉庫内で保存し、経時的なアンモニアガスの濃度を以下の方法に従って測定した。まず、インキュベーターから取り出した試料を直ちに１０ｍＬ採取し、３００ｍＬの三角フラスコに入れ、フラスコの口をアルミホイルで密閉した。これを３０℃のインキュベーターに入れ、１時間静置した後、フラスコ内のガスをアンモニアガス検知管で吸引し、アンモニアガス濃度を測定した。アンモニアガス検知管は、株式会社ガステック製の３Ｌ型（０．５〜７８ｐｐｍ）、３Ｌａ型（２．５〜２００ｐｐｍ）、３Ｍ型（１０〜１０００ｐｐｍ）、及び３ＨＭ型（０．０５〜３．５２％）を適宜使い分けた。また、各サンプルについて刺激臭の有無を確認した。結果を表３および図２〜４に示す。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
塩化アンモニウムを添加した試料１〜３ではアンモニアガス濃度は増加するものの、比較例に比べ明らかに増加は抑えられており、いずれの温度条件においても刺激臭はほとんど感じられない程度であった。また、塩化アンモニウムの添加量を増やしていくと、ｐＨと同様、アンモニアガス濃度の増加は抑制されていた。これに対し、塩化アンモニウムを添加していない比較例１は、保管開始時には試料１〜３よりもアンモニアガスの濃度が低いものの、いずれの温度条件においても急激にアンモニアガス濃度が上昇しているのがわかる。
【００３３】
なお、本試験におけるアンモニアガス濃度と、その臭気の程度としては、０〜５００ｐｐｍ程度では、保管ビンに直接鼻を近づけても刺激臭を感じられず、５００ｐｐｍ〜８００ｐｐｍ程度では、直接鼻を近づけて嗅ぐと弱い刺激臭がする程度であり、８００ｐｐｍを超えると強い刺激臭がして使用に耐えられるものではなかった。
【００３４】
＜実施例３：塩化アンモニウムの添加量の検討＞
塩化アンモニウムの濃度を０．０１重量％、０．０５重量％、０．１重量％、０．２５重量％、０．５重量％、１重量％と変えながら、実施例１と同様に、窒素１５％の液体肥料を調製した。ただし、カリウムは加えず肥料の調製を行った。その後、４０℃に設定したインキュベーター内で保管し、実施例１と同様の方法でｐＨを測定した。結果を以表４に示す。
【００３５】
【表４】
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【００３６】
表４から明らかな通り、塩化アンモニウムは濃度依存的に高温保管後のｐＨの上昇を抑制していた。
【００３７】
＜実施例４：様々なアンモニウム塩のｐＨに与える影響の検討＞
様々なアンモニウム塩（塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、第一リン酸アンモニウム、及び酢酸アンモニウム）を１．０重量％加え、実施例１と同様に、窒素１５％、カリウム８％の液体肥料を調製した。ただし、硫酸アンモニウムはカリウムを含むと溶解度が低下するため、カリウムを含まず、窒素１５％のみを含む液体肥料で試験を行った。４０℃に設定したインキュベーター内で保管し、実施例１と同様の方法でｐＨを測定した。結果を表５及び図５に示す。
【００３８】
【表５】
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【００３９】
また、硫酸アンモニウムについても他のアンモニウム塩と同様のｐＨ上昇抑制効果が認められた（データ示さず）。これらの結果は、様々なアンモニウム塩がｐＨ上昇抑制効果を有することを示している。
【００４０】
＜実施例５：様々なアンモニウム塩のアンモニアガス濃度に与える影響の検討＞
実施例４と同様のサンプルを同様の方法で調製し、４０℃に設定したインキュベーター内で保存し、経時的なアンモニアガスの濃度を実施例２と同様の方法で測定した。結果を表６及び図６に示す。
【００４１】
【表６】
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【００４２】
これらの結果は、様々なアンモニウム塩が、高温保管後のアンモニアガスの揮散を低下させることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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