Industria y mercado de fertilizantes de silicio
I. Antecedentes de la industria
El silicio es un elemento esencial para las plantas
El silicio ha sido confirmado por la comunidad internacional de suelos como el cuarto elemento nutriente de las plantas después del nitrógeno, el fósforo y el potasio. Yuan Longping, el “padre del arroz híbrido” y académico de la Academia China de Ingeniería, afirmó plenamente el papel del fertilizante de silicio en el aumento del rendimiento del arroz híbrido. Expertos del Ministerio de Ciencia y Tecnología señalaron durante una inspección en el área de Xinyang: “Si la promoción del arroz híbrido desencadenó la primera revolución verde en nuestro país, entonces la promoción del fertilizante de silicio seguramente desencadenará la segunda revolución verde para el arroz e incluso para todos los cultivos en nuestro país”. “Alto rendimiento sin alta calidad, alta calidad sin alto rendimiento” ha sido un problema que ha plagado la siembra de cultivos en nuestro país. Los expertos señalaron que con la mejora de los niveles de fertilización, la entrada de una gran cantidad de fertilizantes químicos debe ir acompañada de fertilizante de silicio, y la fertilización científicamente equilibrada de “nitrógeno, fósforo, potasio + silicio” puede lograr el efecto de alta calidad y alto rendimiento. La capacidad del fertilizante de silicio para cambiar las características de calidad de los cultivos también está atrayendo la atención de los círculos de suelos y fertilizantes y los círculos de nutrición vegetal en todo el mundo.
En términos de características de los fertilizantes, el fertilizante de silicio pertenece a un tipo de fertilizante de calidad, fertilizante para la salud y fertilizante regulador del crecimiento de las plantas, que tiene las ventajas tanto de los fertilizantes químicos ordinarios como de los fertilizantes de oligoelementos. Como elemento beneficioso requerido para el crecimiento de las plantas, el silicio se puede utilizar como fertilizante para proporcionar nutrientes, especialmente para las plantas amantes del silicio; también se puede utilizar como acondicionador del suelo para mejorar las propiedades del suelo. Además, el silicio también tiene las funciones de prevención de enfermedades, prevención de insectos y reducción de la toxicidad. Tiene las ventajas de no ser tóxico, inodoro, no deteriorarse, no perderse fácilmente y ser verde y libre de contaminación. Es la primera opción de fertilizante verde, de alta eficiencia y alta calidad para la agricultura moderna. Los principales efectos del fertilizante de silicio en los cultivos son los siguientes:
(1) Aumentar el rendimiento: El silicio ayuda a promover la fotosíntesis de los cultivos, aumentar el contenido de clorofila de las hojas, hacer que los tallos y las hojas estén erguidos y promover la acumulación de materia orgánica;
(2) Resistencia al encamado: El fertilizante de silicio puede aumentar la resistencia mecánica de los tallos de los cultivos, haciendo que los tallos estén erguidos, lo que favorece la siembra densa;
(3) Mejorar la resistencia: Después de que los cultivos absorben silicio, pueden formar células silicificadas en la superficie y en el interior de la planta, engrosando las paredes celulares de la capa superficial del tallo y la hoja, aumentando la cutícula y formando una capa protectora sólida, lo que dificulta que los insectos muerdan y los gérmenes invadan;
(4) El fertilizante de silicio puede mejorar la aireación dentro del cuerpo del cultivo, prevenir la pudrición de la raíz y el envejecimiento prematuro, y tiene un efecto significativo en la prevención y el control de la enfermedad de la pudrición de la raíz del arroz;
(5) El fertilizante de silicio puede regular eficazmente la apertura y el cierre de los estomas de las hojas, inhibir la transpiración del agua y mejorar la resistencia al estrés del cultivo, como la resistencia a la sequía, la resistencia al viento cálido y seco, la resistencia al frío y la resistencia a las bajas temperaturas;
(6) El fertilizante de silicio puede mejorar la vitalidad del polen de los cultivos. La aplicación de fertilizante de silicio durante el período de floración puede mejorar significativamente la tasa de cuajado de frutos;
(7) El fertilizante de silicio puede reducir la fijación de fertilizante fosfatado en el suelo, activar el P en el suelo y promover la absorción de P por las raíces, y mejorar la tasa de utilización del fertilizante fosfatado. Al mismo tiempo, fortalece la absorción y utilización de Ca y Mg, y puede regular bien la absorción equilibrada de diferentes nutrientes como N, P y K por los cultivos, y puede usarse como fertilizante regulador del crecimiento de las plantas;
(8) El fertilizante de silicio es un fertilizante para la salud, que puede activar microorganismos beneficiosos, mejorar la estructura del suelo, reducir la acidez del suelo, aumentar la base del suelo, promover la descomposición de fertilizantes orgánicos, inhibir los patógenos del suelo, resistir el cultivo continuo y reducir la contaminación por metales pesados (por ejemplo, la siembra continua en invernaderos de plástico durante más de 3 años encontrará la acumulación de patógenos transmitidos por el suelo como el moho, afectando gravemente el rendimiento y la calidad de frutas y verduras. La aplicación de fertilizante de silicio evitará eficazmente la supervivencia y reproducción del moho);
(9) El fertilizante de silicio es un fertilizante de calidad, que puede mejorar significativamente la calidad de los productos agrícolas, prevenir eficazmente el agrietamiento de la fruta, la contracción de la fruta y la fruta deformada, aumentar la dureza de la fruta, hacer que la forma de la fruta sea correcta, la coloración buena, el sabor bueno, la mercancía buena, resistente al almacenamiento y transporte, y prolongar el período de conservación.
Historia del desarrollo del fertilizante de silicio
Ya en 1926, los investigadores agrícolas estadounidenses señalaron que el silicio es un elemento esencial para el buen crecimiento del arroz. Posteriormente, Alemania y Estados Unidos utilizaron sucesivamente escoria para desarrollar fertilizantes de silicio para su aplicación. En 1930, expertos japoneses comenzaron a realizar investigaciones sobre la nutrición de silicio del arroz, especialmente después de la Segunda Guerra Mundial. Para resolver las dificultades alimentarias, los científicos adoptaron diversas tecnologías para aumentar el rendimiento del arroz por unidad de área y descubrieron que el silicio juega un papel importante en el crecimiento del arroz. En 1954, se utilizaron residuos de desechos industriales para iniciar la producción y el uso de un nuevo tipo de fertilizante: el fertilizante de silicio, y al mismo tiempo, se estudió la relación entre el arroz y el silicio. En 1955, el gobierno japonés aprobó oficialmente el fertilizante de silicio como un nuevo tipo de fertilizante en forma de “Ley de Fertilizantes”, creando un precedente para la aplicación de fertilizantes de silicio. La Asociación de Fertilizantes de Silicio de Japón se estableció en 1957. En 1960, Japón determinó el índice crítico de silicio disponible en el suelo. En 1965, Japón utilizó por primera vez escoria triturada y tamizada para ingresar al mercado en forma de fertilizante de silicio comercial. Desde entonces, se ha popularizado la aplicación de fertilizante de silicio de escoria y se han logrado resultados notables. En 1972, Japan Electric Power Company desarrolló fertilizante de silicio de cenizas volantes mejorado con calcio, abriendo una nueva forma para la producción de fertilizantes de silicio. La cantidad de aplicación de silicio de Japón es de más de 1,35 millones de toneladas por año, y hay más de 30 fábricas de fertilizantes de silicio, con una producción anual total de más de 1 millón de toneladas. Utiliza principalmente escoria de fundición (principalmente escoria de alto horno de fabricación de hierro para producir fertilizante de silicio). Posteriormente, Corea del Sur, Filipinas, India, Sri Lanka, Tailandia en el sudeste asiático y la región de Taiwán de nuestro país también introdujeron sucesivamente tecnología de producción de fertilizantes de silicio de Japón y Corea del Norte, y se promovió rápidamente. Al mismo tiempo, la tecnología de fertilización de fórmula de nitrógeno, fósforo, fertilizante de potasio y fertilizante de silicio también se investigó y promovió activamente, y se lograron resultados notables.
El desarrollo del fertilizante de silicio en nuestro país fue relativamente lento. La investigación sobre fertilizantes de silicio solo comenzó a mediados de la década de 1970, y se centró más en la forma y disponibilidad de silicio en el suelo y el efecto del fertilizante de silicio. A principios de la década de 1980, solo había aplicaciones en interiores y a pequeña escala. Al entrar en la década de 1990, la producción y aplicación de fertilizantes de silicio en nuestro país comenzó a desarrollarse rápidamente, y surgió un lote de pequeñas y medianas empresas de fertilizantes de silicio, como Dalian Xilin Suoke Industry and Trade Co., Ltd., que puede producir 200.000 toneladas de fertilizante de silicio anualmente. Fábricas como Guangxi Phosphate Chemical Plant, Guizhou Phosphate Plant y Nanjing Chemical Industry Company utilizan principalmente escoria de fósforo amarillo como materia prima para producir fertilizante de silicio. Jiangxi Gaoan Chemical Fertilizer Plant y Liaoning Xinjin County Chemical Plant utilizan briquetas de carbón para la fabricación de gas para producir fertilizante de silicio. A fines de la década de 1980, la Planta de Fertilizantes de Silicio Xinyang de la Academia de Ciencias de Henan utilizó escoria de alto horno de fabricación de hierro como materia prima para producir fertilizante de silicio y logró el éxito. Posteriormente, se construyeron varias plantas pequeñas de fertilizantes de silicio en Yuanyang, Nanyang, Pingdingshan, Sanmenxia y otros lugares de la provincia. La provincia de Yunnan comenzó el desarrollo y la investigación de fertilizantes de silicio en 1988, y fue catalogado como un proyecto del “Programa Spark” de la Comisión Provincial de Ciencia y Tecnología en el mismo año, y luego catalogado como un proyecto del “Programa Spark” de la Comisión Nacional de Ciencia y Tecnología en 1990. En 1989, se construyó una fábrica de producción experimental de fertilizantes de silicio: la Planta de Fertilizantes Multielementos Kunlin. En los últimos años, el fertilizante de silicio ha recibido una atención creciente en todo el país, y la producción anual de fertilizante de silicio en Hunan, Hubei y Jiangsu también ha superado las 100.000 toneladas. También se ha construido un lote de plantas de fertilizantes de silicio en Hebei, Shandong, Liaoning, Zhejiang, Guangxi, Hainan y otros lugares. Pero en comparación con la demanda anual de nuestro país de 30 a 50 millones de toneladas en el mercado de fertilizantes de silicio, todavía hay una gran brecha y espacio de desarrollo en la producción de fertilizantes de silicio.
En septiembre de 1999, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos celebró el primer simposio académico internacional “Silicio y Agricultura” en Florida, marcando que el fertilizante de silicio ha recibido atención de la industria mundial de la agricultura y los fertilizantes. La encuesta de fertilidad de la tierra cultivada y el trabajo de evaluación de la calidad realizado por el Ministerio de Agricultura en 2000 incluyeron el silicio disponible en el suelo en el alcance de la encuesta por primera vez. En 2000, la Editorial Yellow River publicó una colección de artículos “Investigación sobre nutrición de silicio chino y aplicación de fertilizantes de silicio” con 800.000 palabras y la distribuyó en todo el país. En 2001, como material de capacitación para el Programa Spark del Ministerio Nacional de Ciencia y Tecnología, se publicó “Fertilizante de silicio y tecnología de fertilizantes de silicio”. En el nuevo lote de proyectos nacionales clave de promoción de logros científicos y tecnológicos anunciados por el Ministerio Nacional de Ciencia y Tecnología, el fertilizante de silicio encabezó la lista. La fórmula nacional de prueba de suelo ha convertido en un estándar técnico si hay falta de dióxido de silicio. El 1 de junio de 2004, el Ministerio de Agricultura promulgó el estándar de la industria de fertilizantes de silicio NY/T797-2004 completado por el Instituto de Suelos y Fertilizantes de la Academia China de Ciencias Agrícolas y otras unidades, marcando que después de años de investigación, experimentación y promoción, el fertilizante de silicio se ha convertido en un nuevo tipo de fertilizante en China en el siglo XXI.
II. Análisis de mercado
Demanda del mercado
Nuestro país es un país con una grave deficiencia de silicio, y el suelo deficiente en silicio en nuestro país representa del 50% al 80% del área total de tierra cultivada. Tomemos como ejemplo la provincia de Fujian, se encuentra en condiciones bioclimáticas subtropicales. El suelo formado bajo la acción de dos procesos de desilicación y enriquecimiento de aluminio y enriquecimiento biológico, el ácido silícico y su base salina producidos por la meteorización se lixiviarán en grandes cantidades. Aunque la fracción másica de SiO2 en el suelo de las tierras cultivadas es del 30% al 70%, el contenido de silicio disponible se vuelve muy bajo; además, la provincia de Fujian es una provincia que planta cultivos que consumen silicio (arroz y otros cultivos gramíneos y de raíces) durante mucho tiempo, lo que lleva a una gran demanda anual de silicio. Según los resultados del análisis de 179 muestras de suelo realizado por la Academia de Ciencias Agrícolas de Fujian, la fracción másica promedio de silicio disponible (SiO2) en el suelo de Fujian es (8.05±1.72) mg/(100g). La fracción másica de silicio disponible por debajo de 5 mg/(100g) representa el 41,9%, 5~10 mg/(100g) representa el 37,4%, mientras que los superiores al valor crítico de 10 mg/(100g) solo representan el 20,7%, es decir, los inferiores a 10 mg/(100g) (deficiencia de silicio) representan el 79,3%.
El área de tierra cultivada de la provincia de Zhejiang es de 171,5 × 10^4 hm2 (incluidos los arrozales 142,6 × 10^4 hm2, tierra seca 28,9 × 10^4 hm2), y el área de tierra cultivada deficiente en silicio es tan alta como el 73%. Los datos proporcionados por la Estación de Suelos y Fertilizantes de Jiangsu muestran que el silicio disponible en el suelo de Jiangsu está disminuyendo a una tasa de 1,2 ~ 6,4 mg / kg año tras año, y el área de deficiencia de silicio se está expandiendo año tras año.
La deficiencia de silicio en el suelo es casi un resultado inevitable, las razones principales son:
(1) Los cultivos eliminan una gran cantidad de silicio disponible del suelo año tras año. Al igual que otros elementos nutritivos, el silicio en el suelo también sufre un pequeño ciclo biológico, pero el ciclo del silicio es un ciclo desequilibrado. Las plantas solo pueden absorber silicio en forma de ácido metasilícico en la solución del suelo. Después de ingresar al cuerpo de la planta, se deshidrata y se deposita en los tejidos vegetales para formar ópalo. Después de que la planta muere, el silicio regresa al suelo en forma de ópalo. El ópalo no es materia orgánica, sino dióxido de silicio amorfo insoluble en agua. Al igual que el dióxido de silicio que existe en grandes cantidades en el suelo, requiere varios años de meteorización del suelo para liberar trazas de silicio para la absorción de las plantas. Incluso si toda la paja se devuelve al campo, no puede entrar en un ciclo benigno.
(2) Las fuentes de material parental son diferentes, y el contenido de silicio disponible en el suelo también varía mucho. El suelo de arroz desarrollado a partir de arenisca roja, granito, gneis y material parental de loess montañoso, el contenido de silicio disponible es generalmente de aproximadamente 80 mg / kg, y la deficiencia de silicio es grave. El suelo desarrollado a partir de material parental aluvial de río, lago y mar poco profundo es principalmente de 100 ~ 150 mg / kg, que es un contenido medio.
(3) En el proceso de formación del suelo de suelo ácido y ligeramente ácido, debido a la fuerte lixiviación - deposición, el contenido de silicio disponible en el suelo aumenta con el aumento de la profundidad del suelo. El horizonte iluvial (que generalmente aparece por debajo de 60 cm) es más del doble que el de la capa de arado. La libertad de hierro en el suelo superficial es tan alta como 40% ~ 60%, y el fenómeno de desilicación y enriquecimiento de hierro en suelo ácido es grave.
(4) Suelo calcáreo, con alto contenido de carbonato de calcio, la mayor parte del silicio disponible existe en forma de compuestos inactivos de silicio-calcio, que son difíciles de hidrolizar y no fáciles de suministrar para que los cultivos los absorban y utilicen.
(5) El silicio existe en un estado molecular en el suelo, ni cargado ni disociado, y es fácil de lixiviar con el lavado con agua. El tiempo de inmersión en agua en las áreas arroceras antiguas es largo, y el ácido silícico soluble en el suelo se lixivia y se pierde gradualmente, especialmente en tierras inclinadas, donde la pérdida de silicio es más grave.
Capacidad del mercado de fertilizantes de silicio
El área de plantación de arroz perenne de nuestro país es de 450 millones de mu, y más del 50% de la tierra cultivada es deficiente en silicio (el grado de deficiencia de silicio de Zhejiang alcanza el 70%). Calculado sobre la base de la necesidad de complementar 55 kg de silicio por mu por año (fertilizante de silicio sólido, lo mismo a continuación), la demanda anual de fertilizante de silicio es de 25 millones de toneladas. El país planta perennemente 20 millones de mu de cultivos como algodón, maní y maíz. Calculado sobre la base del uso de 50 kg de fertilizante de silicio, la demanda anual es de casi 10 millones de toneladas. A partir de esto, se estima que la demanda anual interna de fertilizante de silicio es de 35 millones de toneladas o 1,5 millones de toneladas de fertilizante de silicio soluble en agua.
En la actualidad, la producción anual de China de fertilizante de silicio de escoria es de aproximadamente 1 millón de toneladas, que solo puede satisfacer el 3% de la demanda del mercado. Sin embargo, los defectos del fertilizante de silicio tipo escoria en sí han limitado su desarrollo industrial, dejando un enorme espacio de desarrollo de mercado y un entorno de competencia de mercado relativamente flexible para el fertilizante de silicio soluble en agua.
Competencia en el mercado
En la actualidad, los fertilizantes de silicio utilizados en la producción agrícola se pueden dividir aproximadamente en dos categorías: fertilizantes de silicio de alta eficiencia y fertilizantes de silicio de escoria según sus materias primas y contenido de silicio disponible. Fertilizante de silicio de alta eficiencia: Generado a partir de vidrio soluble o arena de cuarzo y carbonato de sodio. El componente principal es una mezcla de silicato de sodio y metasilicato de sodio, soluble en agua, y la fracción másica de silicio disponible puede alcanzar el 55% ~ 60%. Fertilizante de silicio de escoria: Se refiere principalmente al fertilizante de silicio producido a partir de residuos de desechos industriales como escoria de acero y cenizas volantes de horno, principalmente soluble en citrato, y la fracción másica de silicio disponible puede alcanzar aproximadamente el 10%. Fertilizante de silicio soluble en agua: Principalmente silicato de sodio y silicato de potasio, con alto contenido de silicio disponible y efecto rápido, pero fácil de lixiviar después de aplicarse al suelo, y el efecto del fertilizante es corto. Fertilizante de silicio soluble en citrato: Principalmente silicato de calcio, con bajo contenido de silicio disponible y efecto retardado. El silicio se libera lentamente después de aplicarse al suelo, y el efecto del fertilizante es largo. Por ejemplo, la cantidad de aplicación de metasilicato de calcio es de 1,5 t/ha, y su efecto residual puede alcanzar más de 4 años.
Fertilizante de silicio de alta eficiencia
Al 20 de agosto, hay 16 tipos de nuevos fertilizantes de silicio que han obtenido certificados de registro de fertilizantes del Ministerio de Agricultura. Entre ellos se encuentran 12 fertilizantes de silicio líquidos y 4 sólidos. Entre los 12 fertilizantes de silicio líquidos, hay 2 etiquetados como nano fertilizantes de silicio. (1) Nano fertilizante de silicio de 110 g/L de la marca “Zhongwangsuogui” producido por Shanghai Lvyouyou Chemical Co., Ltd. La compañía se estableció en 2009 con un capital registrado de 100.000, y los accionistas son Liang Longhua (13952150592) y Zhu Jingqi. (2) Nano fertilizante de silicio soluble en agua “Batian Zhongfen” producido por Shenzhen Batian Ecological Engineering Co., Ltd. Batian Shares (Código de stock: 002170) se estableció en 1989, una empresa que cotiza en Shenzhen, con alta visibilidad y fortaleza en la industria de fertilizantes.
Changshu Lufu New Fertilizer R&D Co., Ltd. es una empresa especializada en el desarrollo de fertilizantes de silicio. La empresa se estableció en 2009, y el soporte técnico es el profesor Ma Tongsheng de la Universidad Agrícola de Nanjing, un experto en fertilizantes de silicio. La información de registro industrial y comercial muestra que ha introducido capital de riesgo Changshu Guofa Venture Capital Co., Ltd.
US Yuma “Return” es representado por China Agricultural Materials Group como agente nacional. China Agricultural Group ha realizado experimentos, demostraciones y promociones a largo plazo sobre este producto, e ingresó al mercado de Zhejiang en 2012, pero debido a su alto costo, las bajas ganancias de los distribuidores y el hecho de que los agricultores aún no han formado hábitos de uso, no se ha vendido ampliamente en el mercado.
Además, otras empresas conocidas que ingresan a la industria incluyen Anhui Liuguo Chemical (Código de stock 600470) (fertilizante de silicio instantáneo sólido de la marca “Qinqin”) y Beijing Yanhua Yongle (gránulos solubles en agua de compuesto de silicio al 40%).
Hay dos procesos de preparación para el fertilizante de silicio de escoria:
(1) Método de mezcla Mezcle fertilizante de silicio o materias primas de fertilizante de silicio con fertilizantes de nitrógeno, fósforo y potasio, triture y granule para hacer fertilizante compuesto, y también se pueden agregar oligoelementos, elementos de tierras raras, etc. El proceso de producción del método de mezcla es simple y el consumo de energía es bajo, pero existe un problema común de que el aumento en el contenido de silicio disponible no es obvio.
(2) Método de síntesis química
Mezcle materias primas de fertilizante de silicio, agentes fundentes y aditivos en una cierta proporción, y a alta temperatura
Publicado el: 22 de nov de 2024 · Modificado el: 11 de dic de 2025
