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I. Signification des engrais
Les engrais, substances organiques ou minérales, apportent aux plantes des compléments nutritifs, contribuant à l’augmentation du rendement et à la qualité des cultures.
Les engrais sont majoritairement composés de l’azote (N), du phosphore (P) et de potassium (K).
II. Les différents types d’engrais
En général, les engrais se divisent en deux types : les engrais organiques et les engrais chimiques (engrais inorganiques).
1. Les engrais organiques
Les engrais organiques sont principalement issus de déchets naturels, végétaux ou animaux. Ils sont utilisés en fertilisant de fond et libèrent progressivement des éléments nutritifs tels que l’azote, la potasse ou le phosphore mais aussi des oligoéléments essentiels à la bonne santé de plantes.
L’assimilation étant plus lente, il n’y a pas de risque de lessivage.
Les principaux engrais organiques sont : le fumier, le compost, les engrais verts, les résidus de récolte, l’urée…
Tableau qui montre les quantités N, P, K dans certains engrais organiques
Engrais % N % P % K
Fumier de vache 0,4 0,1 0,4
Fumier de bœuf 0,6 0,1 0,7
Fumier de cheval 0,6 0,1 0,5
Fumier de porc 0,4 0,1 0,5
Fumier de poule 1,0 0,4 0,6
Fumier de lapin 2,4 0,5 0,05
Fumier de chauve-souris 10,0 13,0 2,0
Déchets 1,0 1,0 1,0
Plumes 8,0 0,0 0,0
2. Les engrais chimiques
Les engrais chimiques sont des éléments d’origine minérale destinés à favoriser la croissance des plantes cultivées. Ils apportent des éléments directement par des plantes. Leur libération est très rapide. Les engrais chimiques contiennent 3 composants principaux : l’azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K).
Tableau qui montre les quantités N, P, K dans des engrais chimiques
Engrais % N % P % K
(NH4)2SO4 20,5 0 0
NaNO3 15,0 0 0
NH2CONH2 46,0 0 0
(NH4)3PO4 11,0 48,0 0
Mg(NH4)PO4 7,0 40,0 6,0
Superphosphate Ca(H2PO4)2
K2SO4 0 0 48,0
K NO3 0 0 46,0
Il existe 2 types d’engrais chimiques : les engrais simples et les engrais composés.
2.1. Les engrais simples
Les engrais simples contiennent un ou deux élément nutritif. Les engrais simples peuvent être azotés, phosphatés ou potassiques. Les engrais simples ont une teneur fixe en élément nutritif, par exemple l’urée et le sulfate de potassium possède 46,0% et 20,5 % d’azote successivement, le nitrate de potassium possède le potassium sous forme de 46% en masse de K2O et 13,0 % en masse d’azote.
2.2. Les engrais composés
Les engrais composés obtenus par le mélange des engrais simples.
L’appellation des engrais minéraux est normalisée, par la référence à leurs trois composants principaux : NPK. Ces lettres sont généralement suivies de chiffres, représentant la proportion respective de ces éléments. Les engrais chimiques produits industriellement contiennent une quantité minimale garantie d’éléments nutritifs, et elle est indiquée sur le sac.
Exemple : l’engrais de formule 18 : 18 : 18 indique la proportion d’azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K) présente dans l’engrais, soit 18
% de N, 18 % de P2O5 et 18 % de K2O.
Il y a aussi des éléments secondaires : le calcium (Ca), le soufre (S), le magnésium (Mg), le fer (Fe), le zinc (Zn), le manganèse (Mn) et le cuivre (Cu). Ces éléments secondaires se trouvent habituellement en quantité suffisante dans le sol, et ils sont ajoutés uniquement en cas de carence.
La production des engrais chimiques importants sont : les engrais azotés, les engrais phosphatés et les engrais composés dont on va étudier ainsi :
Les engrais azotés sont des engrais chimique d’où l’azote est apporté sous forme de sulfate d’ammonium, nitrate de calcium, nitrate d’ammonium et d’urée.
L’engrais de sulfate d’ammonium est obtenu par la réaction entre NH3 et H2SO4 selon l’équation suivante :
2 NH3(g) + H2SO4(aq) (NH4)2SO4(s)
Tandis que l’urée est obtenu par la réaction entre les gaz NH3 et CO2
à une température de 180-210°C et une pression de 140-250 atm, il se forme du NH2CO2NH4 qui se décompose ensuite en urée (NH2CONH2) et l’eau selon les équations suivantes :
2 NH3(g) + CO2(g) NH2CO2NH4 (aq)
NH2CO2NH4(aq) NH2CONH2(aq) + H2O(ℓ)
La production de ces deux engrais ainsi mentionnés doit utiliser du gaz NH3, H2SO4 et du gaz CO2 comme matières premières.
Les matières premières pour préparer de l’ammoniac sont : le diazote et le dihydrogène. Le diazote provient de l’air (l’air contient 78% de diazote pour 21% de dioxygène). L’air doit être comprimé en augmentant la pression et en diminuant la température jusqu’à ce que l’air soit liquéfié, puis augmenter la température de l’air jusqu’au point d’ébullition d’où le point d’ébullition de diazote est de 195°C tandis que celui de dioxygène est de 183°C. Puisque le diazote est séparé de l’air, le reste contenant la plupart de dioxygène réagira avec le gaz méthane provenant du gaz naturel catalysé par le nickel (Ni), il se forme des gaz monoxyde
En outre, on utilise aussi la réaction directe entre le gaz méthane et la vapeur d’eau.
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g)
Entre 900 et 1000°C, la réaction est rapide et pratiquement totale.
Dans cette étape, on obtient encore plus de dihydrogène en faisant réagir le CO formé avec l’eau :
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
La synthèse de l’ammoniac est réalisée à partir des gaz diazote et dihydrogène formés sous une pression entre 150-350°C et une température entre 300-500°C en utilisant FeO comme catalyseur.
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
L’ammoniac (NH3) obtenu réagit avec le dioxyde de carbone (CO2) ainsi préparé pour produire de l’urée.
La préparation de l’acide sulfurique (H2SO4) en utilisant le soufre liquéfié avec le dioxygène provenant de l’air, il se forme du dioxyde de soufre (SO2) selon l’équation :
S(ℓ) + O2(g) SO2(g)
Le gaz SO2 obtenu réagira avec le dioxygène gazeux vers 330°C en présence d’un catalyseur d’oxyde de vanadium V (V2O5) ou de platine (Pt), il se forme du SO3 selon l’équation :
2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)
En faisant passer du gaz SO3 dans la solution d’acide H2SO4
concentrée, il se forme de l’oléum selon l’équation : SO3(g) + H2SO4(aq) H2S2O7(aq)
L’oléum formé dissout dans l’eau pour donner de l’acide H2SO4
concentré. L’acide sulfurique ainsi obtenu est réagi avec de l’ammoniac , il se forme d’engrais de sulfate d’ammonium.
Pour quelle raison, on ne prépare pas de l’acide sulfurique directement à partir de la réaction entre le gaz SO3 et l’eau ? Tous les engrais azotés apportent un élément nutritif tel que l’azote qui contribue à la croissante des végétaux, avec des fortes tiges et feuilles, peut produire suffisamment des protéines.
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1. Donner la signification des engrais chimiques.
2. Les engrais se divisent en combien de types ? Quels sont les avantages et les inconvénients de chaque type d’engrais ?
3. Combien de types d’engrais chimique y-a-t-il ? Lesquels ? Dire en bref.
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