کود شیمیایی چیست؟

اهمیت استفاده از کود در کشاورزی چیست و تفاوت آنها با سایر مواد زراعی چیست ؟

در سیستم های مدرن کشاورزی و یا در کشور های توسعه یافته با رشد جمعیت بالا ، استفاده از کود ها برای بهبود  کیفیت محصولات کشاورزی ضروری است . سازمان غذا و دارو (FAO) ، طبق برنامه جهانی که برای کود ها دارد نشان داد که تاثیری که کود ها روی نتیجه غذا ها و کیفیت آنها می گذارند غیر قابل انکار است.

تفاوت کود های شیمیایی و طبیعی در چیست ؟

عبارت کود های طبیعی (FYM)  بیشتر به کود های دامی اطلاق می شود و کودهای سبز ، مرغی و کمپوست نیز در این مجموعه قرار می گیرند. تحقیقات اخیر نشان می دهد که میزان تولید این دست از کود ها در کشورهای اروپایی در سال به 154 میلیون تن می رسد که شامل 9 میلیون تن کود مغذی گیاهی است. این مقادیر با مقادیر کود های معدنی  استفاده شده در کشور های اروپای غربی که به میزان 40 تا 45 میلیون تن می باشد قابل مقایسه است  و این در حالی است که این کود ها حاوی 5/17 تن مواد مغذی است.  یک سوم از کل مواد مغذی حاصل از کود های دامی و دو سوم از آن حاصل کود های معدنی می باشد.

نکات کلیدی مربوط به استفاده از کود های طبیعی چیست ؟

  1. حجم زیادی را اشغال می کنند و جا به جایی و نگه داری آنها سخت است.
  2. دارای محتوای آب زیاد و مواد مغذی کمتری هستند .
  3. مواد آلی فراهم می کنند که برای ایجاد ساختار مناسب خاک مورد نیاز است .
  4. شامل ریز مغذی ها هستند و از انواع کند رها شونده هستند .
  5. اگر از خارج از مزرعه تهیه شوند به علت هزینه بالایی که دارند به صرفه نیستند .
کود طبیعی

نکات کلیدی مربوط به  استفاده از کود های شیمیایی چیست ؟

  1. به راحتی جا به جا و نگه داری می شوند
  2. در مقادیر مشخص نسبت به کود های طبیعی دارای مواد مغذی بیشتری هستند.
  3. مواد مغذی از نوع سریع رها شونده هستند و در برخی از انواع کود های شیمیایی با فرمولاسیون های خاص نوع کند رها شونده نیز وجود دارد.
  4. غنی ترین کود ها مانند اوره و دی آمونیوم فسفات شامل ریز مغذی ها نمی شوند.
  5. کود های سنتی مانند سوپر فسفات ساده شامل ریز مغذی ها می شوند.
  6. کود های شیمیایی می توانند برای خاک های خاص و برای اهداف خاص فرموله شوند. و می توان ریز مغذی ها را به آن ها اضافه کرد.
  7. آن ها نسبت به واحد محصول یک واحد زراعی ارزان قیمت هستند.
کود شیمیایی

 

مواد اصلی تشکیل دهنده کود ها چیست ؟

  • نیتروژن

اولین کود های نیتروژنی ، مانند آمونیوم سولفات ، کلسیم سیانامید و کلسیم نیترات ، میزات محتوای نیتروژن کمی در حدود 15 الی 21 درصد داشتند. تا سال 1940 آمونیوم نیترات ( 34% نیتروژن ) و کلسیم آمونیوم نیترات ( تا 27% نیتروژن ) در حجم بالایی تولید می شدند و تا سال 1960 این دو کود مهم ترین کود های نیتروژنی بودند. امروزه ارزان ترین و در دسترس ترین و پر مصرف ترین کود نیتروژنی اوره (46 % ) می باشد.

  • فسفات

در اولین روزهای تولید این ماده استخوان های حیوانات مهم ترین منبع تولید بودند.  سنگ های فسفات در نهایت منبعی برای تولید این کود بودند . 2 راه کلی برای شکستن این سنگ ها وجود داشت تا فسفات حلالیت بالا تری پیدا کند و برای گیاهان قابل استفاده شود. روش اول : استفاده از اسید های بسیار قوی مانند سولفوریک اسید و یا نیتریک اسید و یا ترکیبی از این دو اسید .  روش دوم : دمادهی بالا تا 1200 درجه سانتی گراد در این روش سنگ ، سودا اش و سیلیکا تا دمای 1100 الی 1200 درجه سانتی گراد کلسینه می شوند.

  • پتاس یا پتاش

تاریخچه این ماده به سدیم و موادی که شامل آن می شدند مانند کربنات ها و نیترات ها که در افازین تمدن ها استفاده می شدند برای مثال برای  تولید شیشه بر می گردد. اگرچه  نخستین صنعتگران تمایزی بین سدیم و پتاسیم قایل نبوده اند و به تمام موادی که از خاکستر درختان حاصل می شد و هم چنین کربنات سدیم وپتاسیم  را قلیا می نامیدند.  استفاده از پتاس به عنوان کودی مدرن را می توان به اولین مهاجران امریکایی نسبت داد که متوجه این موضوع شدند که بومیان امریکایی از خاکستر چوب برای گیاهان  و محصولات زراعی خود استفاده می کردند. یکی از موادی که به عنوان منابعی از K2O از آن استفاده می شد سنگ معدن های تصفیه نشده و با گرید پایین بود که تنها حاوی 25 % از این ماده بود. با پیش رفت روش های تصفیه بشر به غلظت بالاتری از این ماده دست پیدا کرد و از آن پس پتاسیم کلرید با 60 تا 62 % محتوای K2O  به عنوان نخصول اصبی مورد استفاده قرار گرفت.

کود های نیتروژنی

سنتز آمونیاک

تمام کود های نیتروژنی از مشتقات آمونیاک می باشند. از انجایی که کود های نیتروژنی در مقیاس خیلی بالایی در جهان مورد استفاده قرار می گیرند میزان تولید آمونیاک بعد از سولفوریک اسید مهم ترین بخش تولیدات در صنایع شیمیایی می باشد. حدود 85% از کل آمونیاک تولید شده در تولید کود مصرف می شود و 15%  باقی مانده در سایر استفاده های صنعتی مانند مواد منفجره ، رنگ ، فیبر ،رزین های اوره فرمالدهید و ملامین مورد استفاده قرار می گیرد. قاعده اصلی تولید آمونیاک ایجاد جریانی از هیدروژن و نیتروژن می باشد. با استفاده از این دو جریان گاز آمونیاک در فشار و دمای  بالا  و با استفاده از کاتالیست مناسب تولید می شود.  در این بخش مراحل پایه استفاده از گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه تولید امونیاک در فرآیند اصلاح بخار آورده شده است :

  1. سولفور زدایی
  2. اصلاح اولیه برای حذف اکسیژن از آب
  3. اطلاح ثانویه برای حذف اکسیزن از هوا
  4. واکنش شیفت ( برای تبدیل باقی مانده کربن مونو اکساید به دی اکسید کربن )
  5. حذف دی اکسید کربن ( توسط شست و شو با حلال )
  6. متانیشن برای خذف دی اکسید کربن باقی مانده
  7. فشرده سازی گاز سنتز
  8. تولید آمونیاک

این روش ساده ترین روش تولید آمونیاک می باشد و روش هایی با استفاده از کاتالیست ها و پیشرفته تر جایگزین این روش ها شده  اند.  در نهایت ، این نکته باید ذکر شود که آمونیاک ماده ای بسیار سمی است و جا به جایی و نگه داری آن بسیار سخت است. این ماده باید در مخازن تخت فشار نگه داری و جا به جا شود. دربسیاری از واحد های تولیدی آمونیاک در واحد های پایین دستی به طور مستقیم مصرف می شود.

اسید نیتریک

همراه با آمونیاک ، نیتریک اسید یکی از اساسی ترین مواد در تولید کود های نیتروژنی مانند آمونیوم نیترات و یا نیترو فسفات   می باشد.  یک واحد تولیدی نیتریک اسید به طور معمول نیاز به 29/0 تن آمونیاک برای تولید 1 تن اسید نیتریک 100% دارد. یکی از مشکلات اصلی تولید این ماده ضایعات اکسید های نیتروژن است. روش های مختلفی برای کاهش ناکس های تولیدی  وجود دارد که شامل روش معروف  کاهش کاتالیستی انتخابی یا SCR نیز می شود.

اسید نیتریک

اوره

این فرآیند دارای 2 مرحله اصلی است :

استفاده از امونیاک و دی اکسید کربن برای تولید کاربامات امونیوم و دیهیدراسیون کاربامات آمونیوم برای دست یابی به آب و اوره . این فرآیند باید به طور دقیق کنترل شود تا میزات تولید بیروت به حداقل برسد.  تولید 1 تن اوره نیازمند حدود 57/0 تن آمونیاک و 75/0 تن دی اکسید کربن است.  فرآیتد پریل یا گرانول کردن اوره تولیدی توسط یک فرایند پوشش دهی توسط uresoft یا Fluidiram® انجام می شود و در مخازن نگه داری شده و یا برای بازار های جهانی توسط کشتی فرستاده می شود.

آمونیوم نیترات

2 نوع آمونیوم نیترات وجود دارد : گرید کشاورزی برای استفاده به عنوان کود و گرید انفجاری

هر دوی این گرید ها از واکنش نیتریک اسید با آمونیاک انجام می شود. محصول نهایی (33 الی 34 % نیتروژن )مانند اوره  به شکل  پریل یا گرانول می باشد. تولید 1 تن نیترات آمونیوم (34 % نیتروژن)  حدود 21/0 تن آمونیاک 78/0 تن اسید نیتریک 100% نیاز دارد. از آن جایی که آمونیوم نیترات عامل اکسید کننده است و در شرایط خاصی ممکن است انفجاری باشد حمل و نقل و نگه داری این ماده شامل قوانین زیادی می شود . در بعضی از بازار ها مانند آلمان و هلند ، مخلوط این ماده با کلسیم کربنات ترجیح داده می شود. به این نوع از محصول کلسیم آمونیوم نیترات می گویند.

سولفات آمونیوم

این ماده می تواند از واکنش آمونیاک و اسید سولفوریک  تولید شود .

کود های فسفاته

اولین نقطه در تولید کود های فسفاته سنگ فسفات است.  یکی از استانداردهایی که این سنگ ها باید از آن برخوردار باشند محتوای فسفات آن ها است .  سایر فاکتورها در ارزیابی این سنگ ها :

  1. ترکیب شیمیایی ، وجود سایر مواد شیمیایی مانند مواد آلی ، اکسید کلسیم ، آلومینیوم ، منیزیم ، کلراید و کادمیم
  2. تسهیل فرآیند فیلتراسیون

کود سوپر فسفات ساده یا  SSP

SSP یکی از ساده ترین کود ها می باشد و شامل واکنش سنگ فسفات و سولفوریک اسید می باشد مخلوط حاصل شده دوغابی است که سریعا جامد می شود.  تولید 1 تن از این کود به 64/0 تن سنگ فسفاته 37/0 تن سولفوریک اسید 100% نیاز دارد.

کود سوپر فسفات تریپل TSP

فرآیند تولید TSP شبیه فرآیند تولید SSP می باشد. با این تفاوت که حلال مورد استفاده به جای سولفوریک اسید ، فسفریک اسید می باشد. و محصول نهایی حاوی مقادیر بالاتری از P205 می باشد.   برای تولید 1 تن از این کود نیاز به استفاده از 4/0 تن سنگ فسفاته و حدود 34/0 تن فسفریک اسید می باشد.

مونو آمونیوم فسفات MAP و دی آمونیوم فسفات  DAP

MAP  و DAP  با واکنش فسفریک اسید با آمونیاک تولید می شود. 1 تن از MAP  نیاز به استفاده از 15/0 تن آمونیاک و 54/0 تن فسفریک اسید می باشد. برای تولید 1 تن DAP  نیاز به استفاده از  23/0 تن آمونیاک و 47/0 تن فسفریک می باشد.

کود های پتاس

پتاسیم کلراید

پر استفاده ترین کود از این دسته پتاسیم کلراید است. یکی از بزرگ ترین مشکلات محیط زیستی تولید پتاس دفع مواد ضایعاتی تولیدی می باشد.

سولفات پتاسیم

کودهای پتاسیم که به کود کیفیت معروف هستند قبل از کشت گیاه به خاک افزوده میشوند استفاده از این کودها به دلیل اینکه منبع سرشاری از پتاسیم میباشند به افزایش کیفیت گیاه کمک میکند. عموما کود شیمیایی سولفات پتاسیم  در محصولاتی مانند غلات و سیب زمینی استفاده میشود.

کود های مرکب

کود های ترکیبی شامل نیتروژن ، فسفات و پتاسیم می باشند. برای مثال دی آمونیوم فسفات که دارای محتوای نیتروژن و فسفر می باشد.این نوع  از کود به کود های کمپلکس نیز معروف است . ترم دیگری که برای این نوع کود ها استفاده می شود CCF  یا  کود های شیمیایی ترکیبی  می باشد[1][2][3].

پترو کیمیا پیوند به عنوان وارد کننده کود شیمیایی کیفیت کالا را مطابق با آنالیز ارائه شده تضمین مینماید

پترو کیمیا پیوند

منابع

[1]      T. G. Langton, “The fertilizer industry,” Nat. Resour. U.S.-canadian Relations, Vol. 2 Patterns Trends Resour. Supplies Policies, vol. 2, pp. 93–122, 2019, doi: 10.4324/9780429051340-4.

[2]      M. Calabi-Floody et al., Smart Fertilizers as a Strategy for Sustainable Agriculture, 1st ed., vol. 147. Elsevier Inc., 2018.

[3]      P. J. White, Efficiency of Soil and Fertilizer Phosphorus Use: Reconciling Changing Concepts of Soil Phosphorus Behaviour with Agronomic Information. By J. K. Syers, A. E. Johnston and D. Curtin. Rome: Food and Agricultural Organization of the United Nations (2008), p, vol. 45, no. 1. 2009.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست