كتاب : أسس تصنيع الأسمدة : الأساسية - البسيطة - المركبة و السائلة
تبدأ عملية تصنيع الأسمدة باستخراج المواد الخام. وهي ليست مواد فاخرة، بل هي في الغالب هواء وغاز طبيعي وخامات مستخرجة من المناجم. يُستخرج النيتروجين من الهواء (78% من غلافنا الجوي). أما الهيدروجين، فيُستخرج من الغاز الطبيعي. ويُستخرج الفوسفور على شكل صخور فوسفاتية من أماكن مثل المغرب أو فلوريدا. أما البوتاسيوم، فيُستخرج من رواسب البوتاس في كندا أو روسيا.
- نصيحة: احرص دائمًا على التحقق من مصادر مستدامة. فالتعدين المفرط قد يُسبب مشاكل بيئية.
- لكن إليك الأمر المهم: تتحول هذه المواد من خلال تفاعلات كيميائية. دعونا نحلل العملية حسب نوع العنصر الغذائي.
تصنيع الأسمدة النيتروجينية: تحليل عملية هابر-بوش
تُعد الأسمدة النيتروجينية من أهم أنواع الأسمدة، إذ تُشكل حوالي 60% من استخدام الأسمدة عالميًا. العملية الأساسية؟ عملية هابر-بوش. إليك كيفية عملها:
- استخراج النيتروجين من الهواء والهيدروجين من الغاز الطبيعي.
- امزجها تحت ضغط عالٍ (200-400 ضغط جوي) ودرجة حرارة عالية (400-650 درجة مئوية) مع عامل مساعد من الحديد.
- وهذا ما ينتج عنه الأمونيا (NH3).
- من ثم، تتحول الأمونيا إلى يوريا بالتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون (CO2). أو إلى نترات الأمونيوم عبر الأكسدة إلى حمض النيتريك.
- في رأيي، هذه الخطوة تستهلك طاقة كبيرة، إذ تستهلك ما بين 1-2% من الطاقة العالمية. لكن الابتكارات مثل الهيدروجين الأخضر تُغير هذا الواقع.
- على سبيل المثال، يستخدم مصنع في النرويج التحليل الكهربائي لإنتاج الهيدروجين، مما يقلل الانبعاثات بنسبة 90%.
سماد الفوسفور: من الصخور إلى مُعزز المحاصيل
يحافظ الفوسفور على قوة النباتات. تبدأ عملية التصنيع باستخراج صخور الفوسفات.
- الخطوة 1: سحق الصخور ومعالجتها لإزالة الشوائب.
- الخطوة 2: معالجتها بحمض الكبريتيك في "العملية الرطبة" لإنتاج حمض الفوسفوريك (H3PO4).
- الخطوة 3: التفاعل مع الأمونيا لإنتاج أسمدة أحادية الفوسفات (MAP) أو ثنائية الفوسفات (DAP).
التحديات؟ الحمض مُؤكِل، لذا يجب استخدام معدات عالية الجودة.
معلومة هامة: قد تكفي احتياطيات الفوسفور العالمية لمدة تتراوح بين 300 و400 عام، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. لكن جهود إعادة التدوير تتزايد.
سماد البوتاسيوم: استخراج وتكرير البوتاس
يساعد البوتاسيوم في تنظيم الماء في النباتات، ويُستخرج من أملاح البوتاس.
نظرة عامة على العملية:
- استخراج الرواسب الجوفية.
- استخدام الماء الساخن لإذابة وبلورة كلوريد البوتاسيوم (KCl)، المعروف أيضًا باسم كلوريد البوتاسيوم.
- للحصول على كبريتات البوتاسيوم، يُضاف حمض الكبريتيك.
- هذه العملية بسيطة ولكنها تُنتج غبارًا. تستوعب أحواض التبخير في أماكن مثل يوتا كميات هائلة.
- الخلاصة؟ يُعزز البوتاسيوم مقاومة الجفاف، وهو أمر بالغ الأهمية مع تغير المناخ في عام ٢٠٢٥.
إنتاج الأسمدة العضوية: على طريقة الطبيعة
ليست كل الأسمدة صناعية. تُستخرج الأسمدة العضوية من السماد الطبيعي أو الكمبوست أو مخلفات النباتات. إليكم التفاصيل:
- جمع المواد العضوية الخام (روث البقر، مخلفات المحاصيل).
- التسميد الهوائي لتحليلها وقتل مسببات الأمراض.
- يُسحق ويُغربل ويُحَبَّب لسهولة الاستخدام.
- على عكس الأسمدة الكيميائية، تُحسّن الأسمدة العضوية صحة التربة على المدى الطويل، ولكن مفعولها أبطأ.
بحسب تجربتي، يُعطي مزج الأسمدة العضوية مع الأسمدة المعدنية أفضل النتائج. وقد أظهرت دراسة من جامعة كورنيل زيادة في المحصول بنسبة ٢٠٪.
أسمدة NPK المركبة: المزج لتحقيق التوازن
يستخدم معظم المزارعين خلطات NPK - النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم في سماد واحد. طريقتان رئيسيتان:
- التحبيب: خلط المساحيق وتحبيبها في براميل أو أبراج.
- الخلط بالجملة: دمج حبيبات أحادية العنصر الغذائي.
للتحبيب:
- تجهيز المواد الخام على دفعات.
- خلطها وتسخينها لتكوين معجون.
- تجفيفها بالرش أو تحبيبها إلى حبيبات متجانسة.
- الخلط أسهل: وزنها وخلطها وتعبئتها.
نصيحة احترافية: استخدم أنظمة آلية لضمان الدقة. الخلط غير المتجانس يُهدر المال.
خطوات التحبيب والتشطيب
معظم الأسمدة، بغض النظر عن نوعها، تُصنع في النهاية على شكل حبيبات. لماذا؟ لسهولة التعامل معها وتوزيعها بشكل متساوٍ.
طرق التحبيب الشائعة:
- التحبيب في أسطوانة: تدوير أسطوانة تحتوي على الخليط، مع إضافة مواد رابطة.
- التحبيب في برج مرتفع: رش المادة المنصهرة من برج للحصول على حبيبات.
- بعد ذلك: التجفيف، التبريد، ثم الغربلة لتحديد الحجم.
- يُضيف التغليف قيمةً، مثل البوليمرات بطيئة الإطلاق. هذا يقلل من التسرب بنسبة 40%، وفقًا لإحصائيات وكالة حماية البيئة الأمريكية.
- عمليًا، أوصي باستخدام اليوريا المغلفة في المناطق الممطرة. إنها تُحقق نتائج مُرضية للغاية.
-----------------
------------------------