الهندسةالهندسة الكيميائية

صناعة الأسمدة الكيماوية – Chemical Fertilizers Industry

اقرأ في هذا المقال
  • ما هي الأسمدة؟
  • أنواع الأسمدة الطبيعية
  • أنواع الأسمدة الكيماوية
  • ما هي فوائد السماد للنباتات؟
  • الأسمدة متعددة المغذيات
  • كيف يتم اختيار الأسمدة للاستخدام؟
  • ما هي مضار استخدام الأسمدة الكيماوية؟

ما هي الأسمدة؟

الأسمدة: هي عبارة عن مجموعة من العناصر التي تسمح للنبات أن ينمو ويكبر بالشكل الصحيح القوي ومنها من يجعل الأرض الزراعية أكثر خصوبة وبالتالي ستعطي نبات قوي ومحصول ذو جودة كبيرة، وهناك نوعان من الأسمدة أسمدة كيماوية وأسمدة طبيعية عضوية التي تؤخذ من روث الحيوانات.

يوجد جدل بين الذين يعتقدون أنّه لا ينبغي استخدام أسمدة صناعية أو كيماوية وأولئك الذين يعتقدون أنّه يجب استخدام الأسمدة المصنعة من أجل إطعام سكان العالم المتزايدين باستمرار، تشير التقديرات إلى أنّ الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية توفر الآن حوالي نصف البروتين في المحاصيل في جميع أنحاء العالم نظراً لأنّ الأسمدة المصنعة تحتوي بالضبط على نفس العناصر الغذائية النباتية في الأشكال الكيميائية المتوفرة في الطبيعة فهي في حد ذاتها ليست ضارة بالبيئة.

ومع ذلك، فمن المهم أن يكون توقيت ومعدل استخدام الأسمدة أو السماد صحيحاً ومحسوباً لتحسين إنتاج المحاصيل وتقليل التلوث البيئي الضار الناجم عن فقدان المغذيات ويجب استحدام الأسمدة فقط عندما تكون التربة أو النبات بحاجة إلى ذلك.

أنواع الأسمدة الطبيعية:

السماد الطبيعي أو العضوي: هو عبارة عن روث الحيوانات ولكل حيوان روث مختلف العناصر عن الآخر لذلك تختلف الأسمدة الطبيعية من هذا المنطلق وتصنّف إلى السماد الأخضر وهو عبارة عن اختيار نوع من المحاصيل الخضراء وقلبها في الأرض، ومن الأسمدة المميزة لهذه العملية هو محصول الترمس في مرحلة النمو الخضري ويتم قلبه في الأرض عن طريق المحراث القلاب، وتترك الأرض لمدة يومين ثم الزراعة بعد ذلك بشكل طبيعي حتى تكون الأرض تشبعت بعناصر المحصول.

أمّا النوع الثاني من الأسمدة الطبيعية سماد الكمبوست وهو نوع شائع جداً يتكون من مجموعة من النباتات ومخلفات المزرعة من روث الماشية ويتم خلطها مع بعضها البعض ثمّ يتخمر بطريقة معينه تجعل الأحياء الدقيقة تنشط في هذا المخلوط بطريقة سريعة، ثمّ يتم وضعه في الأرض بطريقة صحيحة حتى تستفيد الأرض ويستفاد النبات فيما بعد.

أنواع الأسمدة الكيماوية:

في كل عام، تحوّل صناعة الأسمدة الكيماوية ملايين الأطنان من الهواء والغاز الطبيعي والخامات المستخرجة إلى منتجات تعتمد على العناصر الغذائية الثلاثة الأساسية للنباتات وهي النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.

  • النيتروجين: بالنسبة للأسمدة القائمة على النيتروجين وهي أكبر مجموعة منتجات، تبدأ العملية بخلط النيتروجين من الهواء مع الهيدروجين من الغاز الطبيعي عند درجة حرارة عالية وضغط لتكوين الأمونيا ويستخدم ما يقارب من (60٪) من الغاز الطبيعي كمادة خام مع استخدام الباقي لتشغيل عملية التخليق، وتُستخدم الأمونيا في صنع حمض النيتريك، ثمّ يتم خلطه به لإنتاج أسمدة نترات مثل نترات الأمونيوم يمكن أيضاً خلط الأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون السائل لإنتاج اليوريا، يمكن خلط هذين المنتجين مع الماء لتكوين محلول (نترات أمونيوم اليوريا).

  • الفسفور: يتم إنتاج الأسمدة القائمة على الفوسفور من الخامات المستخرجة، تتم معالجة صخر الفوسفات بشكل أساسي بحمض الكبريتيك لإنتاج حمض الفوسفوريك والذي يكون إما مركزاً أو ممزوجاً بالأمونيا لصنع مجموعة من الأسمدة الفوسفاتية (P2O5).

  • البوتاسيوم: وهو ثالث أهم عنصر غذائي للنباتات والمحاصيل، يتم إنتاج الأسمدة القائمة على البوتاسيوم أيضاً من الخامات المستخرجة ويمكن استخدام العديد من العمليات الكيميائية لتحويل صخور البوتاس إلى غذاء نباتي بما في ذلك كلوريد البوتاسيوم والكبريتات والنترات.

ما هي فوائد السماد للنبات؟

تحتاج جذور النبات إلى امتصاص العناصر المغذية من محلول التربة في صورة أيونات موجبة أو سالبة الشحنة والتي يجب أن تكون موجودة في التربة، تمتص النيتروجين من قبل معظم النباتات في شكلين فقط مثل أيونات النترات (NO3) والأمونيوم (NH4)، تتأكسد أيونات الأمونيوم بسرعة عن طريق الميكروبات في التربة لتكوين أيونات النترات ويتم امتصاص هذه من قبل جذور النبات، في نهاية المطاف تتشكيل الأحماض الأمينية وبالتالي البروتينات. في الظروف شديدة الرطوبة حيث يكون الأكسجين محدودًا كما هو الحال في حقول الأرز يتم تناول معظم النيتروجين على شكل أيونات الأمونيوم.

أكثر الأسمدة المحتوية على النيتروجين شيوعاً هي نترات الأمونيوم ونترات أمونيوم الكالسيوم ومع ذلك في جميع أنحاء العالم، فإنّ حوالي نصف النيتروجين المستخدم كسماد هو كرباميد (يوريا) وهو أكثر سماد النيتروجين الصلب تركيزًا (46٪ N)، ويتم تحويله بسرعة إلى أيونات الأمونيوم بواسطة إنزيم اليورياز والذي يحدث في العديد من التربة ويتم تصنيع جميع الأسمدة المحتوية على النيتروجين عن طريق الأمونيا ويتم إنتاج أكثر من (150) مليون طن سنوياً، عادةً ما يتم تناول الفوسفور من قبل معظم جذور النباتات مثل أيون ثنائي هيدروجين فوسفات (H2PO4).

الأسمدة متعددة المغذيات:

تحتوي الأسمدة متعددة المغذيات على اثنين أو أكثر من العناصر الغذائية (N) و(P) و(K) وفي بعض الحالات يمكن إضافة كميات صغيرة من الكبريت والمغنيسيوم ولبورون، هناك نوعان من الأسمدة متعددة المغذيات أحد الأنواع المعروف باسم السماد المخلوط، وهو ببساطة عبارة عن خليط من الأسمدة الفردية ونظراً لاستخدام الأسمدة الفردية في شكلها المنتج تجارياً فقد تكون ذات أحجام وكثافة مختلفة وبعد الخلط قد تنفصل أثناء النقل والانتشار، ينتج عن هذا التوزيع غير المتكافئ للعناصر الغذائية ونمو المحاصيل غير المتكافئ.

أمّا النوع الآخر من السماد متعدد المغذيات عبارة عن سماد حُبَيبي حيث تحتوي كل حبيبة على العناصر الغذائية بالنسب المطلوبة ويتم تصنيعها عن طريق خلط أملاح المغذيات الفردية مثل نترات الأمونيوم وفوسفات الأمونيوم وكلوريد البوتاسيوم لإنشاء ملاط ​​في وعاء كبير يُعرف باسم المحبب، عند التجفيف تحتوي الحبيبات على نسبة رطوبة تقارب (0.5٪) ويمكن بعد ذلك تغليفها بمادة مقاومة للماء لمنع المزيد من امتصاص الرطوبة وهذا يحسن من عمر التخزين ويعزز تدفق الحبيبات عندما يتم نشرها ميكانيكياً، تُعرف هذه الأسمدة بالمركب أو أحياناً باسم الأسمدة المعقدة.

كيف يتم اختيار الأسمدة للاستخدام؟

يتوفر للمزارعين مجموعة كبيرة من الأسمدة للاختيار من بينها الأسمدة ذات المغذيات المفردة والأسمدة المخلوطة أو المركبة، يتوفر كل من المركب والمخلوط بتركيبات مختلفة وفقاً للنسبة التي تتطلب فيها العناصر الغذائية الفردية للمحصول الذي يتم زراعته ويعتمد اختيار السماد على كمية المغذيات المطلوبة، يتم استخدام النيتروجين كل عام وستعتمد الكمية المطلوبة على المحصول الذي يتم زراعته والمحصول المتوقع أمّا بالنسبة للفوسفور والبوتاسيوم تتراكم الاحتياطيات المتاحة من هذه العناصر الغذائية في التربة، وستعتمد الكمية المطلوبة كسماد على الكمية الموجودة بالفعل في التربة ويمكن تحديد ذلك عن طريق تحليل التربة.

ما هي مضار استخدام الأسمدة الكيماوية؟

يمكن أن يؤدي استخدام الأسمدة الكيماوية إلى زيادة غلّة المحاصيل بسرعة ولكنها قد تؤدي أيضاً إلى تصلب التربة وتقليل المواد العضوية للتربة ودرجة الحموضة بعد فترة طويلة من الاستخدام ممّا يؤدي إلى فقدان إنتاجية التربة ومع ذلك، فإنّ معظم الأسمدة الكيماوية سوف يتم تسريبها أو ترشيحها بسبب الأمطار والري الثقيل، ممّا يؤدي إلى تلوث البيئة وانخفاض تأثير الأسمدة ينتج السماد العضوي من النفايات العضوية والتي لا تحتوي فقط على مواد عضوية ولكنها غنية أيضاً بالمغذيات الدقيقة والكبيرة.

يمكن أن يؤدي استخدام الكومبوست كسماد أو تعديل للتربة إلى استعادة جودة التربة وتحسين بنية التربة وخصوبتها الأمر الذي لا يخدم فقط دوراً مهماً في الإنتاج الزراعي ولكن له أهمية كبيرة أيضاً في تحسين البيئة في الوقت الحاضر أصبح استخدام السماد كبديل للأسمدة الكيماوية إجماعاً عالمياً، يمكن أن يؤدي استخدام الكومبوست إلى تعزيز إنتاجية التربة وتحسين كمية المحاصيل وجودتها فضلاً عن زيادة دخل المزارعين.

المصدر
?How fertilizers are madeFertilizersChemical FertiliserFertilizer agriculture

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى