Výroba hnojiv

- Rostliny potřebují několik důležitých biogenních prvků, aby byl zajištěn růst a vývin. Ze vzduchu přijímají prvky jako uhlík, vodík a kyslík, které jsou hlavním pilířem fotosyntézy.

- fotosyntéza - 6CO₂ +6H₂O ↔ C₆H₁₂O₆ + 6O₂

- Dalšími důležitými prvky jsou dusík, fosfor a draslík:

- dusík - aminokyseliny, bílkoviny

- fosfor - buněčná jádra

- draslík - upravuje osmotický tlak

- Všechny tyto prvky mají rostliny získat z půdy, ve které rostou. Kromě toho rostliny potřebují Ca, Mg, S, Cl, B, Zn,  Cu, Mo, Mn aj. Všechny tyto prvky se při obdělávání půdy ze zeminy vytrácejí, a proto je nutné dodávat je zpět ve formě hnojiv.

- Tyto prvky jsou biogenní. I v stopových koncentracích jsou naprosto nepostradatelné pro dokonalé utváření rostlin a jejich stavbu.

- O₂, H₂  -Kyslík a vodík přijímají rostliny ve formě vody svými kořeny a stejnou cestou vstřebávají většinu pro ně důležitých živin. živiny jsou v půdě přítomny v podobě jednoduchých, ve vodě rozpustných nerostných sloučenin. Živiny se uvolňují tzv. větráním hornin.

- C -Uhlík se dostává do rostlin v podobě oxidu uhličitého, kterého je ve vzduchu dostatek. Každý z biogenních prvků podporuje růst a zdravý vývoj rostliny.

- C, O₂, H₂ - jsou stavebními kameny rostlinné hmoty - buničiny.

- P - dostatek, či nedostatek fosforu rozhoduje o to, zda rostlina pokvete a objeví se plody.

- N₂ - ovlivňuje růst rostliny, je hlavně v bílkovinách, zejména v semenech

- K - draslík se účastní látkové výměny a nakonec se stejně jako dusík a fosfor ukládá v semenech, hlízách a kořenech

- S - síra bývá v bílkovinách - například cystein - a v různých silicích.

- Mg, Fe - dostatek má vliv na tvorbu zeleně listové.

- Ca - působí nepřímo, hlavně tím, že upravuje vhodnou reakci půdy, odstraňuje půdní kyselost.

- Hnojiva musí být živiny v použitelné formě pro rostliny ( rozpustné )

HNOJIVA:

- a) tuhá - prášková, granulovaná

- b) kapalná - roztoky

- c) suspenzní - kapalná i pevná fáez

- podle obsahu základních složek : a) jednosložková (N,..)

b) dvousložková (NP,..)

c) vícesložková (NPK)

- složení vyjadřujeme : a) % N ( dusíkaté) - amoniak, amonné soli

b) % P₂O₅ ( fosforečná)

c) % K₂O (draselná) - přepočítává se KCl na K₂O

- základní hnojivé látky: - NH₄NO₃                - superfosfát

- NH₄SO₄                    - KCl

- NH₃                          - K₂SO₄

- fosforečnany amonné          - Ca(NO₃)₂

- (NH₂)CO - močovina

DUSÍKATÁ HNOJIVA

NH₃ - b.v.: -33°C

- aplikujeme v kapalném stavu, asi 15 cm pod povrch půdy pod tlakem → pohlcování na pevnou látku →adsorpce

- někdy se používají jeho vhodné roztoky - může být ve směsi s NH₄NO₃ nebo s CO(NH₂)

NH₄SO₄

- 2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

- výroba - neutralizace amoniaku (obsaženým v koks. plynu - čpavková voda → karbonizace uhlí) zředěnou kys. sírovou

- provedení - asi 80% kys. sírová se rozstřikuje do proudu NH₃ (exo), reakčním teplem se odpaří voda, vzniká pevný (NH₄)₂SO₄ , který v půdě způsobí kyselou reakci

NH₄NO₃ - ledek amonný

- NH₃ + HNO₃ → NH₄NO₃

- NH₄NO₃ se rozkládá za zvýšené teploty: NH₄NO₃ → 2H₂O +N₂O

- t = 400°C NH₄NO₃ → 2H₂O +N₂ + 1/2 O₂ - dojde k explozi

- proto přivádíme k NH₄NO₃ vápenec (CaCO₃) a vyrábí se tzv. LAV

- provedení - neutralizace 50-60% HNO₃ plynným NH₃. Reakce je exo, ale reakční teplo nelze zcela využít k odpaření vody ( pro nebezpečí rozkladu na rajský plyn), reakcí vzniká asi 90% roztok NH₄NO₃ , který se odvádí a zahušťuje se v odparkách. Odparky jsou vakuové ( pro nebezpečí rozkladu na rajský plyn). Vzniká tavenina, ke které se přidá jemně mletý vápenec ( a přísady proti spékání, vlhnutí,...). Pak se provádí granulace.

Ca(NO₃)₂

- lze jej získat 2ma způsoby

1) CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ +H₂O

- působením HNO₃ na vápenec

2) vedlejší produkt při výrobě NPK hnojiva

NH₂ - CO - NH₂ - močovina - CO(NH₂)₂

- je nejkoncentrovanější dusíkaté hnojivo

2NH₃ + CO₂ → NH₂CONH₂ + H₂O....sumární děj

- Probíhá ve dvou krocích:

1) 2NH₃ + CO₂ → NH₂COONH₄ karbaminan amonný

- exo, vzniká tavenina

2) NH₂COONH₄ → NH₂CONH₂ +H₂O karbaminan amonný, který se následně rozkládá při t = 200°C,p = až 20MPa

- tavenina se rozkládá za zvýšeného tlaku

- vždy vzniká roztok močoviny, který se na vakuových odparkách zahustí, vznikne tavenina a poté se granuluje

FOSFOREČNÁ HNOJIVA:

- suroviny - apatit Ca₅F(PO₄)₃, fluoroapatit  3Ca₃(PO₄)₂ . CaF₂

- U fosforečných hnojiv se převádí přírodní fosfát na rozpustnou formu

Výroba superfosfátu:

- probíhá ve 2 stupních:

1) Ca₅F(PO₄)₃ + 5H₂SO₄ → 5CaSO₄ + 3H₃PO₄ + HF

- rozklad přírodního apatitu 70% kyselinou sírovou probíhá velmi rychle, na povrchu částic rozemletého fluoroapatitu

2) Ca₅F(PO₄)₃ + 7H₃PO₄ → 5Ca(H₂PO₄)₂ + HF

- reakce probíhá delší dobu (2-3 týdny), musí proběhnout ve větším objemu částic fosfátu = tzv. zrání superfosfátu, při rozkladu se uvolňuje HF, který se následně zpracovává.

Využití HF:

SiO₂ + HF → SiF₄ + 2H₂O

SiF₄ + 2HF → H₂SiF₆ - na výrobu mléčného skla

- postup - fosfát se mele, následuje rozklad kys. sírovou v rozkladném žlabu. Ze žlabu jde směs do otočné rozkladné komory, která se pomalu otáčí. Vstupuje do ní tzv. brečka ( směs fosfátu + H₂SO₄), proběhne zde další rozklad, hmota zatuhne, protože se  H₂O váže za vzniku hydrátu ( CaSO₄ . 2H₂O, Ca(H₂PO₄)₂ . 2H₂O). Hmota se z komory vyřezává a jde na skládku ( kde se přehrnuje) a nechá se zrát 2-3 týdny → vzniká práškový superfosfát.

- je nutné dodržet poměr apatitu a H₂SO₄ , aby nevznikl přebytek H₃PO₄ (mazlavá hmota), při nedostatečném množství H₃PO₄ nezreaguje všechen apatit.

- vzniklý apatit má asi 20-21%P₂O₅, asi 50% hmoty tvoří CaSO₄ . 2H₂O. Lze je expedovat jako práškový, ale častěji se provádí granulace. Prášek se ovlhčí čpavkovou vodou, neutralizuje se přebytek H₃PO₄ a vlhké granule se vysuší.

- kvalitnější hnojivo lze získat působením extrakční H₃PO₄ na apatit → vzniká dvojitý superfosfát ( obsahuje až 48% P₂O₅)

-jiná fosforečná hnojiva:

Fosforečnany amonné:

- směs (NH₄)₂HPO₄, NH₃H₂PO₄ - dvousložková hnojiva - obchodní značky azofos, amofos

DRASELNÁ HNOJIVA:

- draselné soli se k nám většinou dovážejí a to hlavně ze Spolkové republiky Německa

- Největší využití - KCl

KCl

- získávání - z přírodních ložisek s NaCl

- izolace KCl - na základě rozdílné rozpustnosti NaCl a KCl

- NaCl je stejně rozpustný za tepla i za studena. KCl je za tepla lépe rozpustný - za horka se vytvoří roztok chloridu a ochlazováním se vyloučí KCl. Obdobně lze získat KCl přímo z mořské vody.

- některé rostliny nesnáší chloridy - například vinná réva, proto se používá K₂SO₄, protože je nutné vytvořit hnojivo s obsahem draslíku - 2KCl + H₂SO₄ → K₂SO₄ +2HCl

- obsah K vyjadřujeme v K₂O

Směsná a kombinovaná hnojiva:

- směsná hnojiva - lze vytvořit smícháním jednotlivých hnojiv

- kombinovaná hnojiva - vyrábějí se postupem, tak, aby obsahovala všechny potřebné složky (N, P, K)

NPK HNOJIVA:

- postup výroby - 1) Rozklad fosfátu minerální kyselinou - Ca₃(PO₄)₂ + 6HNO₃ → 3Ca(NO₃)₂ + 2H₃PO₄

- k rozkladu se používá HNO₃

2) Úprava poměru CaO : P₂O₅ na hodnotu 1 ( odstranění přebytečného Ca). Provádí se proto, aby při následné amoniakalizaci nedošlo k vyloučení Ca₃(PO₄)₂ - nevyužitelné pro rostliny. Odstranění provádíme ochlazením a vykrystalizováním Ca(NO₃)₂ . 4H₂O

3) Amoniakalizace směsi - nasycení směsi plynným NH₃

- vznikne Ca(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, NH₄NO₃

4) Přidání draselné složky - obvykle se přidává KCl - NH₄NO₃ + KCl → KNO₃ + NH₄Cl

5) granulace

Chemické prostředky proti škůdcům jsou pesticidy.

Pesticidy rozdělujeme - 1) insekticidy - prostředky proti hmyzu - a) chlorované, b) organofosforové, c) karbonátové

2) fungicidy - prostředky proti plísním a houbám

3) herbicidy - prostředky proti rostlinám

4) rodenticidy - prostředky proti vyšším organismům (hlodavcům)

- použití - zemědělství, lesnictví, lékařství, vojenství a v jiných oblastech, kde je škůdce

- Pesticidní prostředky se aplikují jako prášek, nebo granule, jako roztoky, anebo jako suspenze. Koncentrace účinné látky je velmi malá, až 0,0001%.