I fertilizzanti sono sostanze di origine naturale o sintetica che forniscono alle piante i nutrienti necessari per la loro crescita.
Per crescere un modo sano una pianta ha bisogno di alcuni elementi quali carbonio, idrogeno e ossigeno di cui hanno in genere una offerta abbondante, di macronutrienti ovvero azoto, fosforo e potassio, di nutrienti secondari ovvero zolfo, calcio e magnesio e di micronutrienti costituiti da boro, cobalto, rame, ferro, manganese, molibdeno e zinco.
Poiché il terreno su cui crescono le piante possono essere carenti in particolare dei macronutrienti si rende necessario una sostanza o un insieme di sostanze che possa fornirli.
L’azoto, infatti, è uno dei componenti fondamentali delle proteine, degli acidi nucleici e di altri costituenti cellulari; il fosforo entra nella composizione sia degli acidi nucleici che dell’ATP da cui la pianta trae l’energia per svolgere le sue funzioni vitali tra cui la fotosintesi clorofilliana; il potassio gioca un ruolo per la sintesi degli zuccheri ed è coinvolto nella traspirazione delle piante.
La carenza di uno solo di questi tre elementi determina forti problematiche per lo sviluppo e la crescita della pianta infatti per la legge di Liebig o legge del minimo la crescita viene determinata dalla disponibilità dell’elemento più carente: infatti la somministrazione di sostanze già disponibili non migliora la crescita della pianta.
I fertilizzanti possono essere diretti se contengono quell’elemento necessario alla pianta o complessi se contengono almeno due nutrienti.
L’azoto viene assorbito dalle piante sotto forma di nitrato NO3– o sotto forma di ione ammonio NH4+ che viene trasformato in nitrato pertanto i fertilizzanti azotati si suddividono in fertilizzanti nitrici costituiti, in genere, da nitrato di sodio, calcio o potassio, ammoniacali come solfato, cloruro o carbonato acido di ammonio, nitroammoniacali come il nitrato di ammonio e concimi azoto organici costituiti da urea e calciocianammide .
Tra i fertilizzanti contenenti fosforo vi è il diidrogenofosfato di calcio Ca(H2PO4)2 che viene ottenuto dal fosfato di calcio presente nei minerali per trattamento con acido solforico concentrato:
Ca3(PO4)3 + H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
I fertilizzanti potassici sono di varia natura differenziandosi per l’anione in essi contenuto e vengono quindi usati, a seconda del tipo di terreno e di coltura il cloruro, il solfato e il nitrato di potassio.
I fertilizzanti complessi contengono due o tutti e tre i macronutrienti come il diammonio idrogenofosfato (NH4)2HPO4, il nitrato di ammonio e il fosfato di ammonio.
Alcuni di questi fertilizzanti complessi vengono ottenuti tramite il processo Odda in cui dapprima il fosfato di calcio viene trattato con acido nitrico con formazione di acido fosforico e nitrato di calcio:
Ca3(PO4)3 + 6 HNO3 → 2 H3PO4 + 3 Ca(NO3)2
La miscela acquosa dei due sali viene separata per cristallizzazione a una temperatura inferiore a 0°C a cui il nitrato di calcio cristallizza. La soluzione costituita prevalentemente da acido fosforico e da tracce di nitrato di calcio viene neutralizzata con ammoniaca con ottenimento di un fertilizzante complesso:
Ca(NO3)2 + 4 H3PO4 + 8 NH3 → CaHPO4 +2 NH4NO3 + 3 (NH4)2HPO4
Se viene aggiunto cloruro di potassio si ottiene un fertilizzante NPK ovvero un concime dove sono presenti tutti e tre i macronutrienti.