近日，資源與環境學院楊越超教授課題組在《Journal of Cleaner Production》在線發表了題為“Ceresin wax enhances hydrophobicity and density of bio-based polyurethane of controlled-release fertilizers: Streamlined production, improved nutrient release performance, and reduced cost”的研究論文。

生物基包膜控釋肥（BCRFs）可以顯著提高養分利用率，減少污染。然而，在BCRF的實際生產過程中，噴槍堵塞、肥料之間的粘附和撕裂等挑戰對其產業發展提出了嚴峻的挑戰；此外，生物基涂料疏水性和交聯性能差，嚴重影響了BCRFs的控釋性能。盡管已經采取了一些措施來改善上述問題，但繁瑣且昂貴的修改過程難以大規模應用。因此，這項工作的主要目標是尋找一種更直接、更有效的生產和改性方法，以解決上述BCRF領域未解決的挑戰。

圖1 不同控釋肥料在25 °C水下的氮釋放特性，ICRF和WBCF的養分釋放機理示意圖

以生物基聚酯多元醇（BPP）為基礎制備聚氨酯膜材，低粘度蓖麻油（CO）為改性劑，降低BPP的粘度，制備了互改性涂層控釋肥料（ICRFs），以防止噴槍堵塞。在此基礎上，通過微晶蠟（CW）改性制備了疏水和致密蠟基包膜肥料（WBCF），以解決包膜過程中肥料顆粒之間的粘附和撕裂難題，WBCF表現出顯著的控釋特性，只需要3%的涂層材料，氮（N）釋放壽命接近180天。通過蠟內外層添加和去除對照，揭示了蠟能夠在膜殼中滲透固化以調控微孔的養分控釋機制。

本研究中提出的WBCF改性策略為有效解決肥料表面涂層材料生產過程中的撕裂和粘連挑戰提供了新的機會，這是CRF實際生產的瓶頸。此外，WBCF的成功開發為生產具有高控釋質量的綠色和低成本肥料提供了寶貴的見解。

山東農業大學為本論文第一完成單位，楊越超教授為該論文的通訊作者，碩士研究生蘇泊寧和博士研究生楊銘傳為該論文的共同第一作者。該研究得到了“十四五”國家重點研發計劃、山東省泰山學者等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.142145.

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波