اليوريا هو شكل غير مكلف من الأسمدة النيتروجينية مع نسبة النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، وعلى الرغم من أن اليوريا يتم إنتاجه بشكل طبيعي في البشر والحيوانات، إلا أنه يتم تصنيع اليوريا باستخدام الأمونيا اللامائية، وعلى الرغم من أن اليوريا غالبا ما تقدم للبستانيين أكثر النيتروجين بأقل سعر في السوق، إلا أنه يجب اتخاذ خطوات خاصة عند استخدام اليوريا للتربة لمنع فقد النيتروجين من خلال تفاعل كيميائي .
مكونات سماد اليوريا
يتم إجراء اليوريا عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الأمونيا اللامائية، وهذه العملية تحدث تحت ضغط شديد عند 350 درجة فهرنهايت، وتتم معالجة اليوريا لتأخذ شكل حبيبات أو كريات صلبة تعرف باسم حبيبات، واليوريا الجافة قابلة للذوبان بشدة ويجب إبقاؤها بعيدا عن الرطوبة حتى استخدامها، وينتمي سماد اليوريا إلى مجموعة الأميدات، التي يرمز لها بالصيغة الكيميائية (NH2 )، وهو مكون من حبيبات لؤلؤية الشكل، بيضاء اللون ويترواح طول قطرها بين اثنين، إلى ثلاثة ملليمتر، وهي ذات كثافة منخفضة نوعا ما، وتحتوي حبيبات سماد اليوريا على نسبة ستة وأربعين بالمئة من مادة الآزوت، والمعروفة بصيغتها الكيميائية CO(NH2)2، وهي تعرف أيضا بالسماد الآزوتي الأعلى تركيزا، والذي انتشر استخدامه في الزراعة منذ وقت طويل، وذلك للتكلفة البسيطة لوحدة الآزوت المكونة له .
كيفية استخدام اليوريا
عندما يتم وضع اليوريا على سطح التربة يحدث تفاعل كيميائي يغير اليوريا إلى بيكربونات الأمونيوم، وسيتحول الأمونيوم إلى غاز، ثم يتم فقده إن لم يكن محميا، وهذا يعني أنه يجب خلط اليوريا مع التربة لتحقيق أقصى قدر من الفعالية، ويمكن القيام بذلك إما عن طريق بث اليوريا ثم حرثها في التربة على الفور أو عن طريق حقن اليوريا في التربة، ويمكن أن يتم ذلك أيضا عن طريق بث اليوريا ثم الري بكثافة لدفع اليوريا المذابة في التربة، وعندما يتم تطبيقه على شكل رذاذ ورقي أو حتى مع انتشار الحبيبات فوق طبقة التربة، يتم إذابة اليوريا في وقت واحد بسبب تفاعله مع الهواء والماء .
ما يحدث بعد وضع اليوريا
عند تطبيقها بشكل صحيح ينتج اليوريا عوائد محصولية فعالة لأنها مصدر ممتاز للمركبات النيتروجينية والنيتروجينية، وبمجرد تطبيقها على التربة يخضع اليوريا لتحولات حيوية وينقسم إلى شكل أمونيوم وهذه العملية الكلية تعتمد على رطوبة التربة، وبمجرد ذوبان اليوريا في التربة تشكل من حوله طبقة تقسيم ذات درجة الحموضة العالية وتركيز الأمونيا مما يحول التربة إلى حمضية وسامة على نفس المستوى، وعلى الرغم من أن معظم أنواع التربة تقتل السمية بجعلها محايدة مع الأخذ في الاعتبار كل هذه التأثيرات، ينصح بشدة ببث اليوريا على الفور في التربة ويجب أن يحفظ على مسافة من البذور، وأثناء التطبيق انتبه حتى لا يلمس سماد اليوريا البذور، وخاصة بذور الذرة يجب ألا توضع مع اليوريا ومكوناته .
مزايا سماد اليوريا
بشكل عام سوف توفر اليوريا معظم النيتروجين بأقل تكلفة، ويسهل تخزينها ولا تشكل خطرا على الحريق للتخزين طويل الأجل، وقد يتم خلط اليوريا مع الأسمدة الأخرى أو يمكن استخدامها من تلقاء نفسها، وبالنسبة للنباتات التي تحب التربة الحمضية يعتبر اليوريا أحد أفضل الأسمدة للتربة الحمضية، وبالنسبة للبستانيين الذين يزرعون محاصيل مثل الذرة والفراولة والتوت وغيرها من مغذيات النيتروجين الثقيل فإن اليوريا ستوفر تطبيقات فورية وقوية للنيتروجين .
عيوب سماد اليوريا
نتيجة للتفاعل الكيميائي الذي يحدث عند تطبيق اليوريا على التربة ويجب توخي الحذر بشكل خاص لضمان عدم فقد النيتروجين عندما يتبخر الأمونيوم، وهذا يمكن أن يجعل اليوريا غير عملي لبستانيين التعامل مع قطع كبيرة من الأرض، والذوبان العالي لليوريا يجعل ظروف التخزين الجاف ضرورية أيضا، وتم إنتاج اليوريا على نطاق صناعي في عام 2012 وبلغت الطاقة الإنتاجية في جميع أنحاء العالم حوالي 184 مليون طن .
الطرق الصناعية لإنتاج اليوريا
للاستخدام في الصناعة يتم إنتاج اليوريا من الأمونيا الاصطناعية وثاني أكسيد الكربون، ونظرا لأن كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون يتم إنتاجها أثناء عملية تصنيع الأمونيا كمنتج ثانوي من الهيدروكربونات (الغاز الطبيعي في الغالب ، أو المشتقات البترولية في كثير من الأحيان)، أو في بعض الأحيان من الفحم ، وتوجد مصانع إنتاج اليوريا دائما بجوار الموقع حيث يتم تصنيع الأمونيا، وعلى الرغم من أن الغاز الطبيعي يعتبر خام التغذية الأكثر اقتصادا والأكثر توافرا على نطاق واسع، فإن المصانع التي تستخدمه لا تنتج كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون من العملية كما هو مطلوب لتحويل ناتجها الكامل من الأمونيا إلى اليوريا، وفي السنوات الأخيرة تم تطوير تكنولوجيات جديدة لاستعادة ثاني أكسيد الكربون التكميلي من غازات عادم الاحتراق المنتجة في أفران الإصلاح المطلقة في مصنع غاز التخليق بالأمونيا .
تاريخ سماد اليوريا
تم اكتشاف اليوريا لأول مرة في البول عام 1727 من قبل العالم الهولندي هيرمان بورهايف، وعلى الرغم من أن هذا الاكتشاف غالبا ما ينسب إلى الكيميائي الفرنسي هيلير رويل، ولكن استخدم Boerhaave الخطوات التالية لعزل اليوريا :
1- يغلي الماء مما يؤدي إلى مادة تشبه الكريما الطازجة .
2- تستخدم ورقة الترشيح للضغط على السائل المتبقي .
3- انتظرت سنة لتشكل المادة الصلبة تحت سائل زيتي .
4- إزالة السائل الزيتي .
5- يذوب الصلب في الماء .
مكونات سماد اليوريا
يتم إجراء اليوريا عندما يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الأمونيا اللامائية، وهذه العملية تحدث تحت ضغط شديد عند 350 درجة فهرنهايت، وتتم معالجة اليوريا لتأخذ شكل حبيبات أو كريات صلبة تعرف باسم حبيبات، واليوريا الجافة قابلة للذوبان بشدة ويجب إبقاؤها بعيدا عن الرطوبة حتى استخدامها، وينتمي سماد اليوريا إلى مجموعة الأميدات، التي يرمز لها بالصيغة الكيميائية (NH2 )، وهو مكون من حبيبات لؤلؤية الشكل، بيضاء اللون ويترواح طول قطرها بين اثنين، إلى ثلاثة ملليمتر، وهي ذات كثافة منخفضة نوعا ما، وتحتوي حبيبات سماد اليوريا على نسبة ستة وأربعين بالمئة من مادة الآزوت، والمعروفة بصيغتها الكيميائية CO(NH2)2، وهي تعرف أيضا بالسماد الآزوتي الأعلى تركيزا، والذي انتشر استخدامه في الزراعة منذ وقت طويل، وذلك للتكلفة البسيطة لوحدة الآزوت المكونة له .
كيفية استخدام اليوريا
عندما يتم وضع اليوريا على سطح التربة يحدث تفاعل كيميائي يغير اليوريا إلى بيكربونات الأمونيوم، وسيتحول الأمونيوم إلى غاز، ثم يتم فقده إن لم يكن محميا، وهذا يعني أنه يجب خلط اليوريا مع التربة لتحقيق أقصى قدر من الفعالية، ويمكن القيام بذلك إما عن طريق بث اليوريا ثم حرثها في التربة على الفور أو عن طريق حقن اليوريا في التربة، ويمكن أن يتم ذلك أيضا عن طريق بث اليوريا ثم الري بكثافة لدفع اليوريا المذابة في التربة، وعندما يتم تطبيقه على شكل رذاذ ورقي أو حتى مع انتشار الحبيبات فوق طبقة التربة، يتم إذابة اليوريا في وقت واحد بسبب تفاعله مع الهواء والماء .
ما يحدث بعد وضع اليوريا
عند تطبيقها بشكل صحيح ينتج اليوريا عوائد محصولية فعالة لأنها مصدر ممتاز للمركبات النيتروجينية والنيتروجينية، وبمجرد تطبيقها على التربة يخضع اليوريا لتحولات حيوية وينقسم إلى شكل أمونيوم وهذه العملية الكلية تعتمد على رطوبة التربة، وبمجرد ذوبان اليوريا في التربة تشكل من حوله طبقة تقسيم ذات درجة الحموضة العالية وتركيز الأمونيا مما يحول التربة إلى حمضية وسامة على نفس المستوى، وعلى الرغم من أن معظم أنواع التربة تقتل السمية بجعلها محايدة مع الأخذ في الاعتبار كل هذه التأثيرات، ينصح بشدة ببث اليوريا على الفور في التربة ويجب أن يحفظ على مسافة من البذور، وأثناء التطبيق انتبه حتى لا يلمس سماد اليوريا البذور، وخاصة بذور الذرة يجب ألا توضع مع اليوريا ومكوناته .
مزايا سماد اليوريا
بشكل عام سوف توفر اليوريا معظم النيتروجين بأقل تكلفة، ويسهل تخزينها ولا تشكل خطرا على الحريق للتخزين طويل الأجل، وقد يتم خلط اليوريا مع الأسمدة الأخرى أو يمكن استخدامها من تلقاء نفسها، وبالنسبة للنباتات التي تحب التربة الحمضية يعتبر اليوريا أحد أفضل الأسمدة للتربة الحمضية، وبالنسبة للبستانيين الذين يزرعون محاصيل مثل الذرة والفراولة والتوت وغيرها من مغذيات النيتروجين الثقيل فإن اليوريا ستوفر تطبيقات فورية وقوية للنيتروجين .
عيوب سماد اليوريا
نتيجة للتفاعل الكيميائي الذي يحدث عند تطبيق اليوريا على التربة ويجب توخي الحذر بشكل خاص لضمان عدم فقد النيتروجين عندما يتبخر الأمونيوم، وهذا يمكن أن يجعل اليوريا غير عملي لبستانيين التعامل مع قطع كبيرة من الأرض، والذوبان العالي لليوريا يجعل ظروف التخزين الجاف ضرورية أيضا، وتم إنتاج اليوريا على نطاق صناعي في عام 2012 وبلغت الطاقة الإنتاجية في جميع أنحاء العالم حوالي 184 مليون طن .
الطرق الصناعية لإنتاج اليوريا
للاستخدام في الصناعة يتم إنتاج اليوريا من الأمونيا الاصطناعية وثاني أكسيد الكربون، ونظرا لأن كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون يتم إنتاجها أثناء عملية تصنيع الأمونيا كمنتج ثانوي من الهيدروكربونات (الغاز الطبيعي في الغالب ، أو المشتقات البترولية في كثير من الأحيان)، أو في بعض الأحيان من الفحم ، وتوجد مصانع إنتاج اليوريا دائما بجوار الموقع حيث يتم تصنيع الأمونيا، وعلى الرغم من أن الغاز الطبيعي يعتبر خام التغذية الأكثر اقتصادا والأكثر توافرا على نطاق واسع، فإن المصانع التي تستخدمه لا تنتج كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون من العملية كما هو مطلوب لتحويل ناتجها الكامل من الأمونيا إلى اليوريا، وفي السنوات الأخيرة تم تطوير تكنولوجيات جديدة لاستعادة ثاني أكسيد الكربون التكميلي من غازات عادم الاحتراق المنتجة في أفران الإصلاح المطلقة في مصنع غاز التخليق بالأمونيا .
تاريخ سماد اليوريا
تم اكتشاف اليوريا لأول مرة في البول عام 1727 من قبل العالم الهولندي هيرمان بورهايف، وعلى الرغم من أن هذا الاكتشاف غالبا ما ينسب إلى الكيميائي الفرنسي هيلير رويل، ولكن استخدم Boerhaave الخطوات التالية لعزل اليوريا :
1- يغلي الماء مما يؤدي إلى مادة تشبه الكريما الطازجة .
2- تستخدم ورقة الترشيح للضغط على السائل المتبقي .
3- انتظرت سنة لتشكل المادة الصلبة تحت سائل زيتي .
4- إزالة السائل الزيتي .
5- يذوب الصلب في الماء .
