Карбамид — азотное минеральное удобрение¶

Карбамид (мочевина, диоксид карбамида, CO(NH₂)₂) — азотное минеральное удобрение и промежуточный продукт химической промышленности, содержащее в сухом веществе 46,2 % азота. Наиболее концентрированное из твёрдых азотных удобрений. Применяется в сельском хозяйстве как основное азотное удобрение, а также в животноводстве как белковая добавка к кормам и в химической промышленности как сырьё для производства формальдегида, смол и взрывчатых веществ.

¶Химические свойства

Карбамид — органическое соединение, амид угольной кислоты. Молярная масса составляет 60,06 г/моль. При нормальных условиях представляет собой бесцветные кристаллы без запаха, сладковатые на вкус, легко растворимые в воде, жидком аммиаке и пиридине, плохо растворимые в эфире и бензоле. Температура плавления 132,7 °C, плотность 1,335 г/см³.

В водных растворах карбамид гидролизуется под действием фермента уреазы, который продуцируют почвенные микроорганизмы, с образованием аммиака и углекислого газа:

CO(NH₂)₂ + H₂O → 2NH₃ + CO₂

Образовавшийся аммиак в кислых почвах связывается с ионами водорода в аммонийную форму (NH₄⁺), доступную для растений; в щелочных почвах часть аммиака может улетучиваться, поэтому карбамид рекомендуют вносить на глубину. В почве аммоний подвергается нитрификации с участием бактерий Nitrosomonas и Nitrobacter и превращается в нитратную форму (NO₃⁻), которая усваивается растениями.

¶Производство

Промышленный синтез карбамида основан на взаимодействии аммиака с диоксидом углерода при высоком давлении (150–200 атм) и температуре 180–200 °C. Процесс идёт в две стадии: сначала образуется карбамат аммония, который при нагревании дегидратируется с образованием карбамида и воды. Полученный расплав гранулируется и сушится.

Впервые карбамид синтезировал немецкий химик Фридрих Вёлер в 1828 году, получив его из цианата аммония — это эксперимент стал одним из первых доказательств возможности синтеза органических веществ из неорганических («синтез мочевины»). Промышленное производство удобрений на основе карбамида началось в Германии в 1922 году.

Крупнейшие производители карбамида в мире — Китай, Индия, Россия, США и Бразилия. В России основными производителями являются «Метафракс», «ФосАгро», «Уралхим», «Акрон» и «Еврохим». Совокупная мощность российских предприятий превышает 10 млн тонн в год. Около половины производства приходится на экспорт.

¶Применение в сельском хозяйстве

Карбамид применяется для подкормки зерновых, овощных, плодовых и ягодных культур, винограда, а также в лесном и луговом хозяйстве. Наиболее эффективен на почвах с нейтральной и слабокислой реакцией. В кислых почвах рекомендуется сочетать внесение с известкованием.

Нормы внесения зависят от культуры, фазы развития и типа почвы. Для озимой пшеницы рано весной обычно вносят 100–150 кг/га действующего вещества; для овощных культур — 50–100 кг/га; для плодовых деревьев — 50–100 г на дерево. При посеве семена не должны соприкасаться с удобрением непосредственно, так как высокая концентрация азота может повредить проростки.

Основные способы внесения:

• Припосевная — одновременно с посевом, в междурядья;
• Почвенная (основная) — с заделкой в почву на глубину 5–8 см;
• Листовая подкормка — опрыскивание раствором (1–2 %) по вегетирующим растениям, особенно эффективная в фазу активного роста.

Листовая подкормка карбамидом применяется также для десикации (подсушивания) подсолнечника и сои перед уборкой, что ускоряет и выравнивает созревание.

¶Применение в животноводстве

Кормовой карбамид (карбамид кормовой, ГОСТ 2081-2013) содержит не менее 46 % азота и применяется в рационах жвачных животных (крупный рогатый скот, овцы, козы) как источник азота для синтеза белка в рубце. В рубце микрофлора превращает аммиак из карбамида в микробный белок, который затем усваивается животным. Карбамид нельзя скармливать моногастричным животным и птице — для них он токсичен.

¶Применение в промышленности

Помимо сельского хозяйства, карбамид используется:

• как сырьё для производства формальдегида и карбамидоформальдегидных смол (клеи, ДСП, МДФ);
• в дизельных двигателях в составе раствора «АдBlue» (водный раствор 32,5 % карбамида) для системы нейтрализации отработавших газов (SCR);
• в косметике и фармацевтике как компонент увлажняющих средств;
• в производстве некоторых видов взрывчатых веществ — карбамидной селитры.

¶Хранение и обращение

Карбамид гигроскопичен, поэтому хранят его в крытых складах, на поддонах, избегая контакта с влажным воздухом. При хранении допускается слёживание гранул, поэтому перед внесением рекомендуется просеивание или дробление. При смешивании с аммиачной селитрой и фосфатами состав должен быть внесён в почву в день приготовления.

¶Экологические аспекты

При нерациональном применении карбамида возможно вымывание нитратов в грунтовые воды и уплотнение почвы. Однако по сравнению с аммиачной селитрой карбамид считается менее опасным для почвенной микрофлоры и меньше подкисляет почву при правильном внесении.

Источники:

• ГОСТ 2081-2013. Удобрения азотные. Технические условия.
• «Технология минеральных удобрений» — под ред. М. Ю. Кустова, 2011.
• «Агрохимия» — под ред. А. В. Петрова, 2017.
• Справочник «Азотные удобрения», издательство «Колос».