Технология производства удобрений: Технология производства минеральных удобрений и классификация удобрений

Содержание

Производство азотных удобрений — АО «Фертика»

Производство азотных удобрений – одна из ведущих отраслей сельского хозяйства и химической промышленности России. Это обусловлено не только востребованностью подкормок данного вида, но и относительной дешевизной процесса. Кроме того, азот является приоритетным макроэлементом, обеспечивающим нормальный рост и развитие растительного организма, то есть, внесение азотных удобрений (как и их производство) можно считать первостепенной фермерской задачей.

Роль азота в жизни растений

Азот считается одним из важнейших элементов растительной клетки. Входя в состав нуклеиновых кислот, азот частично отвечает за передачу наследственной информации, выполняя тем самым репродуктивную функцию. Также азот входит в состав хлорофилла, принимая непосредственное участие в процессе обмена веществ.

В случае недостатка азота можно наблюдать следующие симптомы:

замедление роста – вплоть до полной остановки;
бледность листьев;
появление светлых пятен;
пожелтение листьев;
мелкоплодие и осыпание плодов.

Острое азотное голодание способно привести к:

непереносимости низкой температуры в зимний период и, как следствие, отсутствию урожая в последующие сезоны;

угнетению иммунной системы растений;

наиболее ослабленных побегов и культуры в целом. Именно поэтому не стоит затягивать с внесением подкормки в случае проявления признаков недостаточного содержания азота в почве.

Азотные удобрения, наиболее часто применяемые в сельском хозяйстве

Аммиачная селитра – характеризуется высоким содержанием азота (до 36%), может использоваться не только для основного внесения, но и в качестве разовых подкормок, эффективна на слабоувлажненных почвах и практически бесполезна на песчаных грунтах, требует безоговорочного соблюдения правил хранения.

Сульфат аммония – удобрение со средним содержанием азота (до 20%), идеально подходит для основного внесения, поскольку хорошо закрепляется в почве, к условиям хранения не требовательно.

Карбамид (мочевина) – содержание азота достигает 48%, обеспечивает качественные результаты в сочетании с органическими удобрениями, подходит для внекорневой подкормки.

Кальциевая селитра – щелочное удобрение, хорошо подходящее для нечерноземной почвы.

Органические азотные удобрения (навоз, птичий помет, торф, компост) применяются весьма активно, однако низкий процент содержания азота и необходимость большого количества времени для его минерализации – существенно снижают эффективность данных удобрений. Плюсом же является низкая себестоимость.

Технология производства азотных удобрений

Производство азотных удобрений базируется на исходном сырье, коим является аммиак. До недавнего времени аммиак получали из кокса (коксового газа), поэтому многие предприятия, специализирующиеся на изготовлении удобрений, располагались в непосредственной близости от металлургических заводов. Более того, крупные металлургические комбинаты практикуют производство азотных удобрений в качестве «попутной» продукции.

На сегодняшний день приоритеты несколько изменились и основным сырьем для удобрений все больше выступает не коксовый, а природный газ. Так что современные производители удобрений дислоцируются вблизи магистральных газопроводов. Также производство азотных удобрений было успешно налажено на основе использования отходов нефтепереработки.

Технология производства азотных удобрений в химической промышленности не считается сложной, однако для обывателя ее нюансы понятны далеко не всегда. Если максимально упростить детали процесса, то выглядеть все будет примерно так: через генератор с горящим коксом пропускается поток воздуха, полученный в результате азот смешивается с водородом в определенной пропорции (при этом крайне важны значения давления и температуры), что дает на выходе необходимый в производстве удобрений аммиак.

Дальнейшие детали процесса привязаны к конкретному виду удобрения: изготовление нитрата аммония (аммиачной селитры) основано на нейтрализации азотной кислоты аммиаком, производство карбамида (мочевины) подразумевает взаимодействие аммиака с углекислым газом при определенной температуре и давлении, сульфат аммония образуется при пропускании аммиачного газа через раствор серной кислоты.

Технологии производства минеральных удобрений

Технологии

Сергей Межак , 1 октября 2019, 14:57 11523

Содержание:

Основные этапы
Современные тенденции

Правильное использование минеральных удобрений дает 30–70 % повышения урожайности и улучшения качества продукции. Под качеством понимаются как вкусовые характеристики (повышение сахаристости свеклы и винограда, крахмалистости картофеля), так и другие свойства (повышение прочности хлопковых и льняных волокон). Кроме перечисленного, химикаты повышают иммунитет культур к вредителям и климатическим катаклизмам.

Производители выпускают удобрения в твердом и жидком виде. По схеме производства удобрений изготовление веществ в жидкой форме (аммиачной воды, аммиака) — процесс более простой, но продукция требует использования специального транспорта и складов.

Основные этапы химического производства

Технологии производства минеральных удобрений варьируются с учетом сырья и вида готовой продукции:

азотные изготавливаются из азотной кислоты и аммиака. Примерно 70 % азотных удобрений — это мочевина и аммиачная селитра;
фосфорные получают, обрабатывая обогащенные фосфаты серной кислотой. Качество продукции зависит от исходных характеристик природного сырья. При обработке фосфорной кислотой получается двойной суперфосфат. Фосфоритную муку получают дроблением фосфоритов;
калийные изготавливают из калийных солей, запасы которых в России по большей части сконцентрированы в Верхнекамском месторождении. Внедрение новых способов обработки свело к минимуму слеживаемость удобрения и упростило цикл транспортировки;

комплексные получают путем химического взаимодействия исходных компонентов.

Современные тенденции в агропромышленном комплексе

Самыми перспективными на 2019 год считают комплексные удобрения (сложные и смешанные). Первые получают химическим взаимодействием полуфабрикатов, вторые — механическим смешиванием. Смешанные более универсальны в применении, но их себестоимость высокая. Сложные обладают рядом преимуществ — хорошо усваиваются, качественные, недорогие.

С начала производства туков регулярно менялись технологии, минеральных удобрений становилось больше за счет комбинации составов и внедрения новых способов обработки. Тенденции направлены на рост популярности жидких комплексных составов, позволяющих механизировать процессы разгрузки и загрузки, а также обработки почв.

Похожие материалы: минеральные удобрения, производство минеральных удобрений

Понравилась статья?

Раз в неделю наши подписчики получают сводку актуальных новостей отрасли. Присоединяйтесь и вы!

ПРИМЕР РАССЫЛКИ

Технология производства удобрений

Технология может быть определена как приемы, навыки, методы и процессы, используемые при производстве любого товара или услуги. Всем известно, что технологии быстро меняются. Когда-то добавление удобрений к урожаю было новым технологическим достижением. Современная промышленность удобрений уходит своими корнями в 1837 год, когда были проведены эксперименты по выявлению воздействия навоза на растения. Новая технология удобрений направлена на повышение эффективности и коэффициента использования удобрений, а не просто на повышение уровня питательных веществ в почве. Для повышения эффективности используются такие добавки, как адъюванты, органические кислоты и микробные растворы. Новая технология преодолевает негативное взаимодействие питательных веществ в почве, которое ограничивает доступность удобрений. Каждое питательное вещество уникально в почве.

Новая технология удобрений направлена на повышение эффективности и коэффициента использования удобрений, а не просто на повышение уровня питательных веществ в почве. Для повышения эффективности используются такие добавки, как адъюванты, органические кислоты и микробные растворы. Новая технология преодолевает негативное взаимодействие питательных веществ в почве, которое ограничивает доступность удобрений. Каждое питательное вещество уникально в почве. Азот очень летуч и подвержен потерям. Фосфор и микроэлементы печально известны тем, что становятся недоступными до того, как культура получает возможность их использовать. Доступность калия ограничена типом почвы, температурой и pH; обычно легко доступно только 1–2%.

Улучшения в технологии внесения удобрений включают в себя внедрение более совершенного оборудования для внесения, такого как Y-образные капли, стримерные форсунки, оборудование для полосной обработки почвы и аппликаторы с переменной нормой внесения, и это лишь некоторые из них. Эти инструменты помогают определить время и место внесения удобрений, чтобы свести к минимуму потери окружающей среды. Точно так же быстро внедряется использование новой химии для замедления потери азота и предотвращения запирания фосфора в почве.

Удобрения, такие как КАС, безводный аммиак, мочевина, МАФ, ДАФ, полифосфаты и калий, безусловно, являются полезными продуктами для управления уровнем плодородия почвы. Однако сами по себе они не обеспечивают технологии, необходимой для преодоления проблем с поглощением питательных веществ, вызванных климатом, почвой и новыми сортами сельскохозяйственных культур.

Новая технология удобрений, предлагаемая NACHURS, может предоставить некоторые инструменты, необходимые для преодоления препятствий поглощению питательных веществ. Здравый смысл подсказывает нам, что каждое поле, каждый сорт и каждый вегетационный период имеют свой уникальный набор индуцированных стрессов. Использование программы плодородия, основанной на стандартизированных пробах почвы и рекомендациях по плодородию, которые были разработаны несколько десятилетий назад, имеет мало шансов раскрыть весь потенциал урожайности культуры, которая удерживается в плену из-за проблем с поглощением питательных веществ.

Как выглядит будущее технологии удобрений?

Предыдущий Следующий

Источник: Этьен Жирарде через Unsplash

Введение

Мировой агропродовольственный рынок переживает кризис . Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш назвал ситуацию «идеальным штормом»: война в Украине, пандемия COVID и изменение климата входят в число многих глобальных чрезвычайных ситуаций, которые оказывают недопустимое давление на поставки продовольствия. Цены на зерновые, такие как пшеница, например, выросли в этом году на 25% и приближаются к уровню финансового кризиса 2008 года. Аналитики предсказывают, что среда высоких цен сохранится по крайней мере в течение шестимесячного периода, а возможно, и дольше.

Почти каждое звено в цепочке поставок агропродовольственных товаров — от транспортировки до источников энергии и каналов сбыта — борется за то, чтобы перестроиться в еще одну новую норму. Удобрения не исключение. Согласно исследованию Техасского университета A&M, цены на синтетические удобрения выросли на 133% по сравнению с прошлым годом . Рекордные цены на удобрения могут привести к падению мирового сельскохозяйственного производства на десятки миллионов тонн, что позволит прокормить сотни миллионов людей.

Источник: Financial Times, CRU Consulting. 10%). Несмотря на то, что на удобрения не распространяются экономические санкции , цены колеблются в результате более масштабных нарушений на рынке. Например, природный газ, являющийся ключевым сырьем для производства удобрений: высокие цены на эту категорию товаров из-за экономических санкций, введенных против России, вынудили такие компании, как CF Industries, закрыть один из своих заводов по производству удобрений в Великобритании.

Другие крупные источники сырья, такие как Канада и США, стараются удовлетворить этот спрос. В мае президент Джо Байден объявил, что Министерство сельского хозяйства США (USDA) удвоит свои первоначальные 250 млн долларов инвестиций в отечественное производство удобрений до 500 млн долларов , , направленных на «снижение затрат и повышение доступности для фермеров». В Канаде крупная компания по производству удобрений Nutrien взяла на себя обязательство увеличить производство калия до 18 млн тонн к 2025 году, что на 40% больше, чем в 2020 году. Аналогичные заявления об увеличении производства удобрений были сделаны в Нигерии и Бразилии.

Между тем, в условиях высоких цен фермеры отреагировали снижением спроса , что привело к недавнему падению цен по мере накопления запасов удобрений на складах. Взлеты и падения рынка удобрений на сегодняшний день подчеркивают, что будущее далеко не определено. В этой статье рассматриваются технологические решения для производства и распределения удобрений, а также их потенциальное влияние на кризис.

Участники высокотехнологичной отрасли удобрений
Используя наш Навигатор данных FoodTech, мы обнаружили, что в отрасли производства удобрений насчитывается 227 компаний, которые привлекли более 1,2 млрд евро в 2021 году (см. рис. 1 ниже). Их технические приложения различаются, и мы делим их на две категории. Первая категория включает в себя стартапы и масштабные проекты, которые сосредоточены на поставке точного количества обычных удобрений для минимизации затрат и максимизации урожайности или на содействии торговле ими; Другими словами, это компании точного земледелия, такие как N-Drip, и торговые площадки для цифрового земледелия, такие как DeHaat. Ко второй категории относятся технологии , которые бросают вызов доминированию синтетических удобрений, разрабатывая новые продукты, такие как переработанные удобрения, биоудобрения и удобрения на основе насекомых.
Рисунок 1 : Привлечено финансирование для технологии удобрений (224 участника)
Источник: FoodTech Data Navigator,
Сегодня эти инновации могут быть нишевыми, но их внедрение становится все более массовым. Объем рынка удобрений превысил 180 млрд евро в 2020 году , и, по прогнозам, он будет расти со среднегодовым темпом роста 2,6% с 2022 по 2030 год. 0031 Рынок органических удобрений оценивался в в 8,6 млрд в 2020 году и, по прогнозам, достигнет 21,4 млрд к 2028 году, увеличившись в среднем на 12%. В совокупности обе категории технологий удобрений привлекли 1,3 млрд евро в 2021 г. , что составляет 5% от общего финансирования сельскохозяйственных технологий с 2012 г.

Слово эксперта. сарай Чтобы узнать о технических аспектах биоудобрений, мы связались с доктором Баладжи Васудеваном, главным научным сотрудником AgroBiosciences at UM6P Ventures , дочерняя компания венчурной компании OCP Group, одного из крупнейших в мире производителей удобрений:
«Биоудобрения — это биологические препараты эффективных микроорганизмов, которые способствуют росту растений за счет улучшения усвоения питательных веществ и их функционирования. в качестве ключевого игрока в устойчивом сельском хозяйстве за счет повышения плодородия почвы, устойчивости растений и урожайности сельскохозяйственных культур. Сегменты биоудобрений включают фиксацию азота, растворение/мобилизацию фосфатов, растворение цинка, растворение/мобилизацию калия, окисление серы, стимулирование роста растений, хелатирование питательных микроэлементов и солюбилизацию микробов. Они повышают продуктивность почвы, фиксируя атмосферный азот, растворяя фосфор в почве и стимулируя развитие растений. Некоторые ключевые преимущества биоудобрений обеспечивают обогащение почвы питательными веществами, не вредны для растений, полезны для почвенных микробов, защищают естественное плодородие почвы, защищают от биотического и абиотического стресса, экологичны, повышают урожайность и улучшают здоровье почвы, в целом экономически эффективны, сохраняют почву без химических загрязнений».
В этой статье мы рассмотрим несколько тематических исследований компаний, использующих различные способы производства нехимических удобрений, а именно Традиционные биоудобрения (биоудобрения) , Удобрения на основе насекомых и Переработанные удобрения . Давайте посмотрим ниже.

Традиционные биоудобрения
Источник: Pivot Bio
Биоудобрения – это органические вещества, которые содержат микроорганизмы или способствуют их росту. в почве, которые обеспечивают растения питательными веществами. Например, Pivot Bio — американская компания по производству биоудобрений, которая улучшает микробиом сельскохозяйственных культур, извлекая азот из воздуха и делая его доступным для растений. Биоудобрение Pivot Bio может не только снизить зависимость от российского импорта, необходимого для синтетических удобрений, но и улучшить здоровье почвы в долгосрочной перспективе. Pivot Bio уже привлекла 515 миллионов евро финансирования и является самой финансируемой компанией, занимающейся производством биоудобрений.
Другим замечательным примером является Terramera , компания, которая производит ряд продуктов, включая биопестициды и удобрения, получаемые в качестве побочного продукта холодного отжима плодов и ядер дерева ним. В мае 2021 года правительство Канады выделило компании 7,9 млн долларов на дальнейшее развитие технологии количественного определения углерода в почве на фермах, и Ikea GreenTech входит в число ее спонсоров. Anuvia , одна из самых быстрорастущих компаний в США, производит биоудобрения для крупного сельского хозяйства . Недавно компания получила финансирование серии D в размере 65 млн долларов на расширение производственных мощностей своей линейки биоудобрений SymTRX.

Удобрения на основе насекомых
Источник: InnovaFeed для растений. Во Франции удобрение InnovaFeed производится из помета насекомых Hermetia illucens является фитофагом и подходит практически для всех культур. По сравнению с синтетическими удобрениями, которые повреждают микробиом почвы в долгосрочной перспективе, этот тип удобрений богат органическими веществами, которые улучшают усвоение питательных веществ и микробную активность в последующие периоды сбора урожая. К 2030 году компания планирует открыть 10 производственных предприятий, которые станут одними из самых быстрорастущих в отрасли.
Тем не менее, Ynsect , также базирующаяся во Франции, имеет преимущество первопроходца в этой области, будучи первой компанией в мире, получившей разрешение на продажу удобрений на основе насекомых. Их бренд Ynfrass, продемонстрировавший повышение урожайности и засухоустойчивости полевых культур, винограда и цветов, является результатом многолетней разработки в сотрудничестве со специализированными институтами. В Нидерландах Frassnor — новичок (основан в 2020 году), но уже разработал удобрения на основе насекомых для коммерческого использования. Они выращивают черных солдатиков, чтобы перерабатывать пищевые отходы в высококачественные белки и жиры.

Удобрения вторичного использования
Удобрения вторичного использования превращают побочные продукты производственных процессов в органические удобрения, которые одновременно сокращают количество отходов и способствуют развитию экономики замкнутого цикла . Например, Cinis Fertilizer , базирующаяся в Швеции, разрабатывает новые способы производства минеральных удобрений с минимальной зависимостью от ископаемого топлива, такого как природный газ. Их продукт представляет собой водорастворимый сульфат калия (SOP), , который перерабатывает отходы целлюлозно-бумажной промышленности, , без опасных побочных продуктов. В октябре 2021 года компания подписала соглашение со шведским производителем аккумуляторов Northvolt на переработку отходов сульфата натрия и их переработку в удобрения. Это одна из немногих компаний в мире, разработавших технологию для этой цели.
Удобрение , полученное из пищевых отходов, также становится все более популярным, учитывая его связь с цепочкой поставок продуктов питания . Ecotone производит почвенный соус — органическое удобрение, которое производится из переработанных пищевых отходов. Используя запатентованную технологию разделения пластика, металла и стекла, они превращают пищевые отходы в газообразный метан и жидкие удобрения. Точно так же Upcycle & Co превращает пищевые отходы, производящие метан, в удобрения, чтобы одновременно сократить выбросы углерода и вернуть питательные вещества обратно в почву. Они делают это, используя только 3 компонента: твердые биологические вещества, водоросли и пивные зерна, с цепочкой поставок, которая на 100% поступает из Южной Калифорнии, где базируется компания.

Заключение
В отрасли производства удобрений много перспективных игроков, использующих технологии для создания более устойчивых продуктов для всего мира . Однако, как и в нашем анализе производства пшеницы с использованием агротехнологий, производство и распределение удобрений с использованием технологий не решит кризис в краткосрочной перспективе. Диверсификация глобальных цепочек поставок товаров при одновременном укреплении локализованного производства продуктов питания — это долгосрочный проект. Возможно, самое важное в этих игроках — это вызов, который они бросают статус-кво недифференцированные гиганты по поставкам удобрений , которые владеют большой долей рынка , но не могут предложить гибкое реагирование на кризисы поставок . Когда они это делают, возникающее в результате повышение цен несоразмерно вредит фермерам, у которых мало альтернатив со стороны конкурентов.

Мнение эксперта
В очередной раз мы обратились к д-ру Васудевану за его мнением о том, что может быть в будущем с точки зрения биоудобрений следующего поколения и, следовательно, чего нам следует ожидать.
«Что касается будущих биоудобрений, новые подходы к разработке продуктов следующего поколения будут исходить из новых методов, зависящих от культуры, методов инокуляции микробных консорциумов, искусственного отбора микробиомов, создания искусственных микробных консорциумов (AMC) или синтетических сообществ (SynComs). ), индивидуальные/персонализированные микробные инокулянты и пребиотики для сельскохозяйственных культур, а также биопленочные биоудобрения.
Адаптация и успех биоудобрений следующего поколения будут напрямую связаны и в значительной степени будут зависеть от новых рецептур и методов доставки, которые окажутся экологически чистыми и биологически безопасными».