کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی

اسید فسفریک که با فرمول H3PO4 مشخص می‌شود نوعی اسید ضعیف و غیر سمی است که در طبیعت نیز یافت می‌شود و کاربردهای گسترده‌ای دارد. کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی به خصوص قابل توجه است زیرا در ساخت بسیاری از کودهای شیمیایی استفاده می‌شود.

با توجه به گسترده بودن کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی و اهمیتی که در این زمینه دارد، قصد داریم در این مطلب این موضوع را مورد بحث قرار دهیم و شما را با این ماده پرکاربرد آشنا کنیم.

این ماده در دما فشار اتاق جامد و بی‌خطر است و نام اسید اورتو فسفریک نیز شناخته می‌شود. اسید فسفریک حاوی ترکیب فسفات و هیدروژن است که هر دو ترکیباتی حیاتی برای بدن هستند و به طور طبیعی نیز در بدن یافت می‌شوند. پیش از آشنایی با کاربردهای H3PO4 لازم است با فرایند تولید آن آشنا شویم.

بیشتر بخوانید: کاربرد سولفات روی در داروسازی

فرآیند تولید اسید فسفریک

اسید فسفریک (H3PO4) را می توان با 3 روش اصلی تولید کرد: فرایند مرطوب، فرایند حرارتی و فرایند کوره خشک.

فرایند مرطوب تا حد زیادی رایج ترین روش تولید اسید فسفریک است و اسید را می توان در تولید کودهای فسفاته (DAP، MAP، SPA) استفاده کرد. اسید فسفریکی که در فرایند حرارتی تولید می‌شود خلوص بسیار بالاتری دارد و در ساخت مواد شیمیایی درجه بالا، داروها، شوینده‌ها، محصولات غذایی و سایر محصولات غیر کودی استفاده می‌شود.

فرایند تولید اسید فسفریک با تولید اسید فسفرو که شباهت زیادی با هم دارند، بسیار متفاوت است.

فرایند مرطوب

در یک مرکز فرایند مرطوب، اسید فسفریک از واکنش اسید سولفوریک (H2SO4) با سنگ فسفات طبیعی تولید می‌شود. این واکنش همچنین سولفات کلسیم (CaSO4) را تشکیل می‌دهد که معمولاً به آن گچ می‌گویند. گچ نامحلول با فیلتراسیون از محلول واکنش جدا می‌شود.

به عبارت دیگر کانی فسفات در آسیاب حاوی اسید فسفریک با غلظت کم خرد شده و شیرابه‌ای به دست می‌آید که همراه با اسید سولفوریک 55 درصد به مخزن واکنش منتقل می‌شود.

شرایط عملیاتی معمولاً به گونه‌ای انتخاب می‌شوند که سولفات کلسیم به دو شکل دی هیدرات یا همی هیدرات رسوب داده شود، بنابراین 26-32% P2O5 در 70-80 درجه سانتیگراد برای رسوب دی هیدرات و 40-52٪ P2O5 در دمای 90-110 درجه سانتیگراد تولید می‌شود.

این روش هزینه زیادی در بر داشته و درجه خلوص قابل توجهی ندارد؛ با این حال رایج‌ترین روش تولید اسید فسفریک است که علت آن ممکن است کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی باشد؛ زیرا این فرایند در نهایت منجر به تولید کودهای فسفاته و سایر ترکیبات فسفات دار می‌شود.

بیشتر بخوانید: کاربرد سولفات منیزیم در پرورش ماهی

فرایند حرارتی

فرآیند حرارتی

مواد اولیه برای این روش هوا و فسفر است:
P4 + 5O2 → 2P2O5

اکثر روش ها از هوای مرطوب استفاده می‌کنند و چندین روش شامل اضافه کردن بخار به شعله فسفر برای تولید و حفظ لایه‌ای از اسیدهای پلی فسفریک فشرده است که از برج مشعل فولادی ضد زنگ محافظت می‌کند. محصولات حاصل از برج مشعل مستقیماً به یک برج هیدراتاسیون می‌روند (از آب استفاده می‌شود)؛اینجا جایی است که اکسید فسفر گازی جذب شده و به عنوان اسید فسفریک مجدداً پردازش می‌شود:

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

فسفر ممکن است در هوای خشک بسوزد. پنتا اکسید فسفر به صورت پودر سفید متراکم شده و به طور مشخص به اسید فسفریک هیدراته می‌شود. این روش به گرما اجازه می دهد تا بازیابی شده و مجدد استفاده شود. سوختن و هیدراتاسیون مستقیم باعث ایجاد محیط های بسیار خورنده می‌شود. این دستگاه از فولاد ضد زنگ یا با روکش آجر کربنی ساخته شده است تا از آسیب دیدن در این شرایط محیطی در امان باشد.

برای کاهش خوردگی، دیواره‌های مشعل و برج‌های هیدراتور با آب خنک می‌شوند، اما بازده راکتور در دمای بسیار پایین برای بازیابی گرمای مفید ظاهر می‌شود. اسید بازده واکنش دارای غلظت 85 درصد است.

اسید تترا فسفریک، یکی از گروه اسیدهای پلی فسفریک است که می توان به طور انتخابی تولید کرد یا با جوشاندن آب در دمای بالا در یک ظرف کربنی یا با افزودن پنتا اکسید فسفر جامد به اسید فسفریک تقریباً در حال جوش تشکیل می‌شود. روش اول معمولاً به دلیل غلظت بالای آرسنیک پنتا اکسید فسفر، بازده خالص‌تری می‌دهد.

فرایند کوره خشک

در این روش، با استفاده از کوره دوار، به دلیل کاهش اثرات محیطی و صرفه جویی در هزینه‌های احتمالی یک جایگزین مناسب‌تر برای دو روش قبل به نظر می‌رسد.

در فرایند کوره خشک از گرما، سیلیکا و کربن برای احیای سنگ فسفات استفاده می‌شود و با کنترل هوا، مقدار سوخت گازهایی که در حین واکنش از کوره تولید می‌شوند را کنترل می‌کنند. این روش به کنترل دمای قسمت فوقانی کوره کمک زیادی می‌کند.

بیشتر بخوانید: کاربرد کربن اکتیو در صنایع مختلف

خطرات اسید فسفریک

همان طور که گفتیم کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی و صنایع غذایی بسیار گسترده است و یکی از دلایل آن ضعیف بودن این اسید است. اسید فسفریک در حالت کلی سمی یا خطرناک نیست. این ماده در غلظت های کم، روی پوست و حتی برای مصرف بی خطر است. این ماده حتی در لوازم آرایشی، غذایی و محصولات دندانی استفاده می شود اما در غلظت های بسیار بالا، خورنده است و باعث سوختگی پوست می‌شود.

با این حال این ماده اشتعال پذیر نبوده و نگهداری از آن بی‌خطر است. تنها باید دقت کنید که در کنار مواد قلیایی و اکساینده نگهداری نشود و اگر غلظت آن از 10 درصد به بالا است حتما حین کار با آن از روپوش مخصوص آزمایشگاه، دستکش مخصوص و عینک محافظ استفاده شود. در غیر این صورت تماس آن با پوست ممکن است باعث ایجاد سوختگی، تحریک، قرمزی و التهاب شود.

استنشاق این ماده ممکن است مسمومیت و تحریک دستگاه تنفسی را به دنبال داشته باشد و بلع آن می‌تواند به دستگاه گوارش و ارگان‌های داخلی آسیب جدی وارد کند. پیش‌تر گفتیم اسید فسفریک حاوی فسفر و هیدروژن است که هر دو به طور طبیعی نیز در بدن یافت می‌شوند؛ بنابراین غلظت مورد استفاده از آن در مواد خوراکی بسیار مهم است.

کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی

کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی از آنچه تصور می‌کنید بیشتر است! این ماده نه تنها در تولید کودها کاربرد زیادی دارد، بلکه برای گیاهان نیز فواید زیادی داشته و موجب تقویت آنها می‌شود.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی، کمک به رشد گیاهان است؛ به عبارت دیگر H3PO4 در گیاهان باعث جذب و تبدیل انرژی خورشید به مواد مغذی برای گیاه شده و باعث افزایش رشد ریشه، بهبود فتوسنتز، افزایش مقاومت گیاه، افزایش استحکام قسمت‌های مختلف گیاه و بهبود کیفیت و سرعت محصول دهی می‌شود.

از سوی دیگر این ترکیب با بهبود تولید مثل در گیاه، تشکیل گل و دانه را در آن تسریع کرده و بهبود می‌دهد. این ماده یکی از عناصر لازم برای رشد گیاهان است و اغلب در هنگام آبیاری استفاده می‌شود. از دیگر کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی استفاده از آن برای رشد درختان پسته است و در دو نوبت به خاک تزریق می‌شود.

دقت کنید از آنجا که اسید فسفریک pH خاک را کاهش می‌دهد، در صورتی باید از آن استفاده شود که خاک اسیدی نباشد؛ در غیر این صورت بر محصولات کشاورزی و رشد آنها تاثیر منفی خواهد داشت.
سایر کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی عبارت‌اند از:

افزایش جذب عناصر توسط گیاه
کاهش شوری خاک
افزایش جذب عناصر میکرو
برطرف کردن نیازهای گیاه در زمان ریشه زایی و گل دادن
ضخیم کردن شاخه‌ها و ترکه‌های نازک درختان پسته
بهبود مکانیسم‌های انتقال انرژی در گیاهان
رفع نیاز گیاهان به فسفر

مواردی که به آنها اشاره کردیم مهم‌ترین کاربردهای اسید فسفریک در کشاورزی هستند. این ماده در سایر صنایع نیز کاربردهای فراوانی دارد و البته تنها کود حاوی فسفات نیست. کودهایی مانند مونو پتاسیم فسفات، مونو آمونیوم فسفات، اوره فسفات و اسید فسفرو از دیگر کودهای حاوی فسفات هستند.

لینک های مرتبط:

اروزیل

گلایسین

نشادر

اسید سیتریک