اوره (UREA)

اوره یک ترکیب آلی سفید و کریستالی است که به دلیل سطح بالای نیتروژن و هزینه پایین، به طور گسترده به عنوان کود نیتروژنه در کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها سبب کاهش هزینه‌های حمل و نقل و انبارداری آن می‌گردد. اوره به انگلیسی “Urea” نوشته شده و از نظر pH خنثی می‌باشد؛ به همین دلیل با اکثر خاک‌ها سازگار بوده و ضمن تقویت رشد گیاهان، به عنوان افزودنی خوراک دام نیز کاربرد دارد. این ماده که از واکنش آمونیاک با دی اکسید کربن تولید می‌شود، به صورت گرانول یا پریل (دانه‌ریز) در دسترس است. گرانول‌ها به دلیل کاهش اتلاف نیتروژن، کارآمدتر هستند. پس از ساخت محلول، این ماده ظرف 48 ساعت به بی‌کربنات آمونیوم تبدیل شده و باید با خاک مخلوط گردد.

• فرمول شیمیایی

اوره ترکیب شیمیایی منحصر به فردی دارد که به این شکل نمایش داده می‌شود CO(NH2)2؛ این فرمول، بدین معناست که این ماده از یک اتم کربن، دو اتم نیتروژن، چهار اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است. نام دیگر آن نیز کاربامید می‌باشد.

• ساختار

این ماده، یک ترکیب آلی است که دارای یک گروه عاملی کربونیل (C=O) و دو گروه آمین (-NH2) می‌باشد. گروه‌های آمین از طریق گروه عاملی کربونیل به یکدیگر متصل شده‌اند.

• ظاهر

 اوره یک ماده‌ کریستالی سفید و بی‌بو است که به شکل پلت‌های جامد یا گرانول دیده می‌شود. چگالی آن 1.335 گرم بر سانتی‌متر مکعب و نقطه ذوب آن 132.7 درجه‌ی سانتی‌گراد (271 درجه‌ی فارنهایت) می‌باشد.

• حلالیت

این ماده شیمیایی به شدت در آب محلول است، به طوری که میزان حلالیت آن (108 گرم در 100 میلی لیتر آب در دمای 20 درجه سانتی‌گراد) در نظر گرفته می‌شود.

• مولکول خنثی

اوره یک مولکول خنثی بوده و به همین دلیل کاربردهای فراوانی دارد. بیشترین تقاضای این ماده برای تولید کود است؛ زیرا بالاترین میزان نیتروژن را در بین مواد شیمیایی صنعتی دارا می‌باشد. کاربرد اوره برای درخت بسیار مهم است. می‌توان این ماده را به خاک یا شاخ و برگ درختان اضافه نمود تا اینگونه نیتروژن مورد نیاز آن‌ها تامین شود. کودهای حاصل از این ماده، پس از ورود به خاک، به سرعت تجزیه شده و به نیترات، یک ماده مغذی برای گیاهان، تبدیل می‌شود. همچنین این ماده به خاطر وجود رطوبت در خاک و حضور آنزیم اوره‌آز، هیدرولیز شده و به آمونیوم و دی اکسید کربن تبدیل خواهد شد. گفتنی است که این فرآیند در خاک‌هایی با pH بالا سریع‌تر رخ می‌دهد.

دو نوع اصلی از این کود جامد وجود دارد:

پریل (Prills)

پریل‌ها ذرات کوچک، جامد و کروی شکلی هستند که از طی فرآیند جامدسازی اوره مذاب، به صورت قطره‌ای ایجاد می‌شوند. به طور معمول، قطر پریل‌ها بین 1 تا 3 میلی‌متر است. پریل‌ها از استحکام فشاری نسبتا بالایی برخوردار بوده و به راحتی در آب حل می‌شوند.

گرانول (Granules)

گرانول‌ها ذرات بزرگتری هستند که غالبا به شکل استوانه‌ و از طریق فشرده‌سازی و متراکم کردن اوره تشکیل می‌شوند. این مواد به طور معمول 2 تا 4 میلی‌متر قطر دارند. فرآیند گرانول‌سازی، به وسیله جامد شدن اوره مذاب بر روی یک استوانه یا تشت دوار صورت می‌گیرد؛ سپس این مواد از طریق برخی فرآیندها خرد، متراکم و به ذرات گرانولی با اندازه مشخص تبدیل می‌شوند. همچنین گرانول‌ها چگالی حجمی بالاتری نسبت به پریل‌ها دارند.

تفاوت‌های کلیدی عبارتند از:

• شکل: پریل‌ها کروی هستند، در حالی که گرانول‌ها استوانه‌ای یا دارای ساختار نامنظم می‌باشند.
• اندازه: پریل‌ها کمی کوچکتراند، حدود 1 تا 3 میلی‌متر، در حالی که گرانول‌ها 2 تا 4 میلی‌متر قطر دارند.
• تولید: پریل‌ها از طریق جامد شدن قطرات و گرانول‌ها از طریق متراکم‌سازی به وجود می‌آیند..
• چگالی: گرانول‌ها از چگالی حجمی بالاتری نسبت به پریل‌ها برخوردار می‌باشند.

هر دو نوع پریل و گرانول به عنوان کودهای اوره جامد مورد استفاده قرار می‌گیرند. پریل‌ها اغلب به دلیل سهولت در جابجایی و استفاده، به ویژه به صورت دستی، محبوبیت بیشتری دارند. با این وجود، انتخاب بین این دو ماده به عوامل متعددی مانند روش استفاده، شرایط نگهداری و الزامات خاص جابجایی بستگی دارد. درک این موارد برای انتخاب درست بسیار مهم است.

اوره یک ترکیب حیاتی است که از طریق واکنش آمونیاک (NH₃) و دی اکسید کربن (CO₂) در شرایط دمای بالا و فشار زیاد (در حدود 200 درجه سانتی‌گراد) سنتز می‌شود. فرآیند سنتز در دو مرحله اصلی رخ می‌دهد: در ابتدا، آمونیاک و دی اکسید کربن با هم واکنش داده و کاربامات آمونیوم را تشکیل می‌دهند، همانطور که در معادله 2NH₃ + CO₂ → NH₄CO₂NH₂ قابل مشاهده است. در ادامه، این ترکیب موقت، به اصطلاح آبگیری شده و اوره به دست می‌آید، که واکنش آن بدین صورت می‌باشد: NH₄CO₂NH₂ → H₂N−CO−NH₂ + H₂O. واکنش کلی گرمازا بوده و حرارت حاصل از آن، به پیشبرد فرآیند آبگیری در مرحله بعدف کمک می‌کند.

فرآیند سنتز شدیدا کنترل شده است؛ طبق این پروسه، کاربامات آمونیوم در فشار حدودی 140 تا 175 بار، تشکیل شده و در بازه دمایی 160 تا 190 درجه سانتی‌گراد، به اوره تبدیل می‌شود. پس از سنتز، غلظت محلول به دست آمده از طریق تبخیر افزایش یافته و در نتیجه اوره جامد به اشکال مختلف مانند پریل، گرانول یا کریستال به دست می‌آید. آمونیاک مورد نیاز برای این فرآیند معمولا از طریق ریفرمینگ گاز طبیعی تولید شده و دی اکسید کربن اغلب به عنوان یک محصول جانبی تولید آمونیاک به دست می‌آید.

• استفاده در کشاورزی

اوره به دلیل دارا بودن مقادیر زیادی نیتروژن، عمدتا به عنوان کود نیتروژنه استفاده می‌شود. قیمت اوره بسیار مناسب بوده و به همین دلیل، برای اکثر افراد قابل خریداری می‌باشد. این کودها پس از استفاده، در خاک تجزیه شده و یون‌های آمونیوم را رها می‌کنند که توسط گیاهان جذب می‌شوند.

• کاربرد اوره در پتروشیمی چیست

از اوره به عنوان یک ماده اولیه کلیدی در تولید رزین‌های مبتنی بر فرمالدئید بهره می‌برند. این رزین‌ها به طور عمده در پانل‌های چوبی مانند نئوپان و تخته سه لایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین در ساخت چسب‌ها، پلاستیک‌ها و مواد منفجره نیز کاربرد دارند.

• کاربردهای پزشکی و آرایشی

با توجه به خواص مرطوب‌کنندگی و کراتولیتیک اوره، می‌توان از آن در ساخت محصولات و آرایشی استفاده نمود. این ماده در نرم شدن پوست‌های خشک، زبر یا ضخیم مفید بوده و در درمان بیماری‌هایی مانند اگزما، پسوریازیس و پینه کاربرد دارد.

• کاربردهای آزمایشگاهی

در محیط‌های آزمایشگاهی، این ماده به عنوان دناتوره‌کننده پروتئین و یک قسمت از حلال‌های یوتکتیک عمیق کارایی دارد. همچنین می‌توان از آن به عنوان منبع هیدروژن برای پیل‌های سوختی نیز استفاده نمود.

مزایای کود اوره

1. محتوای نیتروژن بالا: این نوع کود دارای 46% نیتروژن وزنی است که آن را به یک منبع نیتروژن قوی و کارآمد تبدیل می‌کند.
2. مقرون به صرفه: در مقایسه با سایر منابع نیتروژن، اوره قیمت کمتری داشته و برای کشاورزان با دغدغه های مالی، انتخابی ایده‌آل می‌باشد.
3. تطبیق‌پذیری: از اوره می‌توان برای طیف گسترده‌ای از محصولات زراعی، از جمله غلات، سبزیجات، میوه‌ها و گیاهان زینتی استفاده نمود.

معایب کود اوره

• نیتروژن موجود در این کودها، به سرعت آزاد شده و ممکن است منجر به آلودگی آب و افزایش بیش از حد مواد مغذی (eutrophication) شود. این پدیده، سطح اکسیژن موجود در آب را کاهش داده و به طور نامطلوبی بر اکوسیستم‌های آبزی تاثیر می‌گذارد.
• به دلیل حلالیت بالای اوره در آب، بارندگی‌های شدید، نیتروژن موجود را در خود حل کرده و خاصیت کود را کاهش می‌دهند.
• لمس مستقیم اوره در برخی افراد می‌تواند منجر به تحریک پوست، چشم و حتی سیستم تنفسی شود.
• در صورت انبار کردن طولانی مدت این مواد، ممکن است خواص و مواد مغذی موجود در کودها کاهش یافته و اثربخشی خود را از دست بدهند.
• اوره فقط نیتروژن را تامین کرده و فاقد سایر مواد مغذی حیاتی مانند فسفر و پتاسیم است که برای رشد بهینه گیاه ضروری می‌باشند.

برای استفاده موثر از کود اوره، مراحل زیر را دنبال کنید:

1. زمان‌بندی: این ماده را در روزهای خنک و بدون باد، ترجیحا در اوایل صبح یا اواخر بعد از ظهر استفاده نمایید تا اتلاف نیتروژن از طریق تصعید (volatilization) به حداقل برسد.
2. آزمایش خاک: آزمایش خاک را انجام دهید تا کمبودهای مواد مغذی و میزان مصرف مناسب را بر اساس نیازهای خاص گیاهان خود تعیین کنید.
3. میزان مصرف: برای اکثر محصولات زراعی، حدود 0.40 تا 0.65 پوند در هر 100 فوت مربع یا تقریبا یک فنجان (8 اونس) کافی است.
4. آماده‌سازی: اوره را با آب مخلوط کنید تا یک محلول ایجاد شود، (معمولا 1 قاشق غذاخوری در هر گالن آب برای گیاهان گلدانی).
5. روش استفاده: محلول را در اطراف پایه گیاهان استفاده نموده و مطمئن شوید که با برگ‌ها تماس پیدا نمی‌کند.
6. مخلوط کردن با خاک: پس از استفاده، خاک را به آرامی آبیاری نمایید تا بدین ترتیب، مواد نیتروژنه در خاک نفوذ کرده و از خروج گاز آمونیاک جلوگیری شود.
7. تکرار: در طول فصل رشد، هر دو تا چهار هفته یکبار، بر اساس نوع گیاهان خود، از این مواد استفاده کنید.

در پایان دریافتیم که اوره یک ترکیب آلی است که به عنوان یک کود نیتروژن بسیار کارآمد، نقش مهمی در کشاورزی ایفا می‌کند؛ اوره برای گیاهان، به عنوان یک ماده حیاتی برای رشد محسوب شده و با انواع خاک سازگاری دارد. علاوه بر این موارد، تطبیق‌پذیری این ماده فراتر از حوزه کشاورزی است و در صنایعی مانند پلاستیک سازی و رزین نیز کاربرد دارد. با پیشرفت شیوه‌های کشاورزی نوین، اهمیت استفاده از این ماده پر رنگ‌تر شده و به یک جزء ضروری در تامین نیازهای جهانی تبدیل شده است.