شاید کمتر کسی باشد که با اوره آشنا نباشد. این ماده شیمیایی به دلیل وجود و اهمیت زیاد در بدن انسان و همچنین کاربردهای فراوانی که در صنایع و مشاغل مختلف خصوصاً کشاورزی دارد، از جمله مواد شیمیایی بسیار محبوب می باشد. در این مقاله سعی داریم به معرفی و نقش های متفاوت آن بپردازیم.

مشخصات اوره

• دمای ذوب: ۱۳۳ تا ۱۳۵ درجه سانتیگراد
• چگالی: ۲.۱۳ گرم بر سانتی متر مکعب
• حلال ها: آب، گلیسیرول، اتانول و استونیتریل
• فرمول شیمیایی اوره : CO(NH2)2

اوره با نام کاربامید نیز خوانده می‌شود. این آمید دارای دو گروه آمین متصل به یک گروه عاملی کربونیل است. اوره نقش مهمی در متابولیسم ترکیبات حاوی نیتروژن در حیوانات دارد. اوره ماده اصلی حاوی نیتروژن در ادرار پستانداران است.

اوره خالص جامد بی رنگ و بسیار محلول در آب و غیر سمی است. این ترکیب شیمیایی به صورت محلول در آب بوده و در اسید و قلیا نامحلول است. بدن از این ماده در بسیاری از فرآیندها از جمله دفع نیتروژن استفاده می‌کند.

کبد، این ماده را از طریق ترکیب دو مولکول آمونیاک با مولکول دی اکسید کربن در چرخه اوره تشکیل می‌دهد ولی در کبد انسان آمونیاک در طی فرآیند دی آمینه شدن اسید های آمینه، تولید می شود. این ماده محصول اصلی نهایی کاتابولیسم (تغییر شکل و ساختار مواد شیمیایی در اثر متابولیسم) پروتئین است و حدوداً نیمی از کل مواد جامد در ادرار را تشکیل می دهد.

تزریق اوره به بدن باعث افزایش اسمولالیته پلاسمای خون می شود که موجب افزایش جریان آب از بافت ها به پلاسمای داخل سلولی می شود. این افزایش جریان آب باعث کاهش فشار در بافت ها شده و همچنین میزان ادرار را نیز بالا می برد.

این ماده به طور گسترده در کود به عنوان منبع نیتروژن استفاده می‌شود و ماده اولیه مهم در صنایع شیمیایی است. این ترکیب را می‌توان از مواد معدنی ایجاد کرد. در آزمایشگاه، اوره خالص را می‌توان بدون مواد اولیه بیولوژیکی تولید کرد. شایع‌ترین ناخالصی تولید اوره، بیوریت می باشد که باعث کم شدن رشد گیاه می‌شود.

اوره خون

کاربامید در کبد تشکیل شده، سپس به داخل خون می رود. برای این ماده هنوز عملکرد فیزیولوژیکی قابل ملاحظه ای مشاهده نشده و در کلیه از خون جدا شده و به داخل ادرار وارد می شود. همچنین مقدار کمی از این ماده (همراه با سدیم کلرید و آب) از طریق عرق دفع می شود.

سطح اوره در خون (BUN) برای بزرگسالان در حدود 6 تا 24 میلی گرم بر دسی لیتر گزارش شده است. گاهی اوقات بر اثر مصرف برخی داروهای خاص، سطح اوره در خون می تواند تغییر کند. بالا و یا پایین بودن میزان اوره در خون می تواند ناشی از عدم عملکرد صحیح برخی از اندام های بدن مانند قلب و کبد باشد که توسط پزشک تشخیص داده میشود.

کاربردهای اوره در صنایع مختلف

این ماده به صورت عمده در تولید کودهای جامد، کودهای مایع، مکمل غذای حیوانی، پلاستیکها و چسپ ها به کار می رود. نیتروژن یکی از مواد ضروری و مهم برای رشد گیاهان می باشد که یکی از بهترین منابع برای تأمین این عنصر در گیاهان، اوره است. در میان ترکیبات نیتروژن دار، اوره بالاترین حجم تولید محصول را در بین مواد مختلف داراست. استفاده از این ماده به طور مداوم در حال افزایش بوده و در جهان به عنوان کود نیتروژنی برتر مطرح است.

اوره در کشاورزی:

بیش از ۹۰٪ از تولید صنعتی این ماده در دنیا به عنوان کود آزاد کننده ازت استفاده می‌شود. بسیاری از باکتری‌های خاک دارای آنزیم اوره آز هستند که تبدیل آن به آمونیاک (NH3) یا یون آمونیوم (NH+4) و یون‌بی‌کربنات (HCO–3 ) را کاتالیز می‌کنند. بنابراین کودهای اوره به سرعت در خاک به فرم آمونیوم تبدیل می‌شوند.

اوره در صنایع شیمیایی:

این ترکیب، ماده اولیه ای برای ساخت دو کلاس اصلی مواد می باشد:

1. رزین‌های اوره – فرمالدئید
2. اوره – ملامین – فرمالدهید که در تخته سه‌لا دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اوره در مواد منفجره:

از این ماده می‌توان برای تهیه نیترات اوره، ماده منفجره‌ای که به صورت صنعتی و به عنوان بخشی از برخی از مواد منفجره استفاده می‌شود، استفاده کرد. این ماده تثبیت‌کننده مواد منفجره نیتروسلولوز می باشد.

اوره در سیستم‌های خودرو:

برای کاهش آلاینده‌های NOx در گازهای اگزوز استفاده می‌شود.در مبدل کاتالیزوری آمونیاک حاصل از هیدرولیز اوره با انتشار اکسید نیتروژن واکنش نشان می‌دهد و به نیتروژن و آب تبدیل می‌شود.اتومبیل‌هایی که از این مبدل‌های کاتالیزوری استفاده می‌کنند، نیاز به تهیه مایعات اگزوز دیزلی، محلول اوره در آب دارند.

استفاده آزمایشگاهی از اوره:

این ماده در غلظت‌های حداکثر ۱۰M یک ماده دفع‌کننده قدرتمند پروتئین است. از این خاصیت برای افزایش حلالیت برخی پروتئین‌ها استفاده می شود.

استفاده پزشکی از اوره:

کرم‌های حاوی اوره دارویی به عنوان محصولات پوستی موضعی برای تقویت آب بدن استفاده می‌شود. همچنین به عنوان یک داروی مدر مورد بررسی قرار گرفته است.

سایر کاربرد اوره:

از کاربردهای دیگر این ماده می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده از اوره دارویی در محصولات آرایشی و بهداشتی (کرم‌ مرطوب کننده پوست، نرم‌کننده مو و شامپو و نیز موبرها)
• تولید رزین اوره فرمالدئید و فرمالدئید اوره ملامین و نیترات اوره
• در آتش خاموش کن‌ها به عنوان عامل مقاوم در برابر آتش
• به عنوان ماده مغذی مخمر برای تخمیر قندها به اتانول
• جایگزین ضدخوردگی برای نمک ضدیخ
• منبع غنی هیدروژن در سلول‌های سوختی
• کاهش آلاینده‌های اکسید نیتروژن
• به کار بردن اوره دارویی در محصولات سفیدکننده دندان
• به عنوان پروتئین مصنوعی
• رنگ آمیزی و چاپ پارچه
• تشخیص عملکرد کلیه‌ها
• در کشت غلات و پنبه
• مایع ظرفشویی
• جاذب رطوبت
• خوراک دام
• باغبانی

موارد مصرف اوره دارویی:

اوره دارویی باعث هیدراسیون شده و عمدتاً به صورت موضعی در درمان Ichthyosis و اختلالات هاپیرکراتوتیک پوستی استفاده می شود. در مصرف داخل وریدی دارای خصوصیات دیورتیک اسمزی مشابه با مانیتول می باشد و در درمان افزایش حاد فشار داخل مغزی به کار برده می شود.

مواردی که ناشی از اِدم مغزی می باشد و هم چنین برای کاهش فشار داخل چشمی در گلوکوم حاد کاربرد دارد. در ختم حاملگی به صورت داخل آمینوتیکی استفاده می شود. در مصرف موضعی، این دارو دارای خواص هیدراته کننده و کراتولیتیک است. از اوره دارویی برای تشخیص عفونت هلیکوباکتر پیلوری استفاده می شود.

مراحل تولید اوره:

تولید کاربامید به صورت صنعتی فقط از آمونیاک و دی اکسید کربن می باشد. چون دی اکسید کربن در تولید هیدروژن از گاز طبیعی یا نفت خام، جهت استفاده در سنتز آمونیاک، به عنوان فرآورده جانبی تولید می گردد، از این رو واحد تولید اوره غالباً به یک واحد سنتز آمونیاک متصل می باشد.

در مرحله اول، از آمونیاک و دی اکسید کربن، کاربامات آمونیوم تشکیل می شود:

CO2(g) + 2NH3(l) → NH2COONH4(l)

در فشارهای بالا این واکنش جزئی است. کاربامات آمونیوم و آب در تعادل است:

NH2COONH4(l) ↔ H2NCONH2(l) + H2O(l)

در نسبت مولی آمونیاک به دی اکسید کربن 4 به 1، درجه حرارت 200 درجه سانتی گراد و فشار 200 بار، حدود 70% دی اکسید کربن به اوره تبدیل خواهد شد.

کاربامات آمونیومِ تبدیل نشده و آمونیاکِ واکنش نکرده باید از مخلوط واکنش حاصله (محلول آبی اوره، کاربامات آمونیوم و آمونیاک) خارج گردند. فرآیندهای صنعتی متعدد تولید این ترکیب شیمیایی به ویژه از لحاظ روش جداسازی و طریقه بازگردانی آمونیاک دی اکسید کربن با یکدیگر تفاوت دارند. به حداقل رساندن مصرف انرژی این واحدهای تولیدی بزرگ از اهمیت فراوانی برخوردار است.

تولید به روش یک بار گذردر اولین کارخانه های ساخته شده که فرآیند “یک بار گذر” استفاده می شوند، مخلوط آمونیاک و دی اکسید کربن حاصل از آزادسازی فشار و تجزیه حرارتی کاربامات آمونیوم، به نیترات یا سولفات آمونیوم تبدیل شده و دی اکسید کربن به بیرون فرستاده می شد.

در کارخانه های مدرن، بازیابی کامل دی اکسید کربن و آمونیاک صورت می گیرد، به طوری که بازده آمونیاک به 99% می رسد. چون اتلاف قابل ملاحظه محصول در مرحله قرص سازی بعدی رخ می دهد، از این رو بازده واقعی واکنش حتی از این مقدار هم بالاتر می رود. روش های فعلی شامل موارد زیر هستند:

• بازگردانی محلول
• فرآیندهای بیرون کشی ( رسوب بری یا زدایش)

تولید اوره به روش بازگردانی محلول:

در این شیوه، فشار محلول سنتز در پی خارج شدن از رأکتور، کم کم آزاد و آمونیاک و دی اکسید کربن آزاد شده، تحت فشار مربوط به خودشان در یک دستگاه جذب کننده، در آب و یا به طور معکوس در محلول مادر اوره حل می شوند. فشار محلول جذب، مرحله به مرحله افزایش می یابد تا فشار سنتز دوباره برقرار گردد. توسط این نوع جذب فشاری معکوس، محلول غلیظی از کاربامات حاوی مقدار کمی آب تولید شده و بدین وسیله تعادل به سمت تشکیل اوره می روند. در آن دسته از فرآیندهای بازگردانی که مرحله اول تجزیه در فشار 60 تا 80 بار انجام می شود، گرمای کمتری مورد نیاز است.

تولید اوره به روش بیرون کشی

در فرآیندهای بیرون کشی (رسوب بری)، محلول پس از خارج شدن از رأکتور، به بالای یک دستگاه تبخیر کننده لایه ای تزریق می گردد. در این دستگاه، محلول که به سمت پایین جریان یافته، با تمام دی اکسید کربن مورد نیاز فرآیند به صورت معکوس در تماس قرار می گیرد. گازهایی که از قسمت بالای تبخیر کننده خارج می شوند همراه با بخشی از آمونیاک اولیه، در محلول فشرده شده که از قسمت تجزیه کننده فشار پایین وارد شده، به صورت جزئی چگالیده می شوند و حاصل کار که مخلوطی از مایع و گاز می باشد، وارد رأکتور می شود.

چون حدود 85% کاربامات در محفظه رسوب بر تجزیه می شود از این رو یک واحد تجزیه کننده فشار پایین جهت تکمیل عمل تفکیک کافی است. گرمای تولید شده در چگالنده فشار بالا، به بخار تبدیل و برای به کار انداختن تجزیه کننده فشار پایین مورد استفاده قرار می گیرد. به جای رسوب بری با دی اکسید کربن می توان از آمونیاک نیز استفاده نمود. فرآیندهای رسوب بری از لحاظ انرژی تا اندازه ای مطلوب تر از فرآیندهای بازگردانی با تجزیه کننده های فشار بالا هستند.

تولید کود اوره

محلول های اوره 72-77% که توسط فرآیندهای فوق تهیه شده، پس از پیش تصفیه (مثلاً به کمک کربن فعال برای خارج کردن روغن) تحت خلاء تبخیر صورت می گیرند تا عمل تبلور انجام شود و یا در دستگاه های تبخیر کننده لایه ای، تبخیر می گردند تا کاربامید ذوب شده ( 132.7 °C) ایجاد شود. معمولاً اوره خالص ذوب شده یا بلورهای مذاب به شکل قرص در خواهند آمد یا اوره گرانوله نیز تولید می شود. کودهای اوره دارای 46% نیتروژن به صورت گسترده برای مصارف کشاورزی به کار برده می شوند.

این ترکیب شیمیایی برای استفاده به عنوان کود، عمدتاً به شکل دانه های گرد کوچک (قرص) تولید شده و برای جلوگیری از به هم چسپیدن دانه ها، تحت پس عملیات قرار می گیرد. این ماده در اثر ذخیره سازی به آسانی به صورت کیک در می آید. این رفتار را می توان از طریق انجام پس عملیات با فرمالدئید بهبود یابد.

مقدار بی اورت:در اثر گرم کردن اوره، بی اورت تشکیل می شود:

H2NCONH2 → H2NCONHCONH2 + NH3

حضور این ماده برای برخی از گیاهان مضر می باشد. از این رو باید مقدار بی اورت موجود در این ماده در حد پایین نگه داشته شود (کاربامید تجاری حاوی 0.3 – 1% بی اورت است).

خطرات اوره ( MSDS اوره)

این ماده می‌تواند پوست، چشم و دستگاه تنفسی را تحریک کند. تماس‌های مکرر یا طولانی مدت پوست با کودهای حاوی اوره باعث درماتیت می شود. اوره خالص با غلظت بالا در خون می‌تواند مضر باشد. وجود مقادیر اندک این ماده مانند میزان اوره موجود در ادرار انسان خطرناک نیست. بلع میزان اندک این ترکیب شیمیایی همراه با آب فراوان در مدت زمان قابل قبول خطرناک نیست.

میزان این ماده در ادرار حیوانات بیش از انسان است و این میزان می‌تواند خطرناک باشد. این ترکیب می‌تواند باعث شکوفایی جلبکی و منجر به تولید سم شود. وجود این ماده در آبروی حاصل از زمین‌های حاوی کود می‌تواند در افزایش شکوفایی جلبکی سمی نقش مهمی داشته باشد.

اوره در معرض حرارت و گرمای بالاتر از نقطه ذوب تجزیه می‌شود در‌حالیکه گازهای سمی تولید می‌کند و به شدت با اکسنده‌های قوی، نیتریت‌ها، کلرایدهای معدنی، کلریت‌ها و پرکلرات‌ها واکنش می دهد و باعث آتش سوزی و انفجار می‌شود.

راهنمای ایمنی کار با اوره

معمولا مواد را از نظر میزان سمی بودن به سه دسته شامل سمیت بالا، متوسط و پایین تقسیم می‌کنند. نوع برخورد با ماده از دید ایمنی به سمیت و شکل فیزیکی ماده بستگی دارد. خطرناک ترین راه ورود ماده ی سمی به بدن، سیستم تنفسی است و لذا باید سیستم‌ های تهویه مناسب راه اندازی شود. در شرایط سمیت متوسط، استفاده از ماسک‌های معمولی جواب می‌دهد و وجود سیستم‌های تهویه در کنار وسایل حفاظت فردی می تواند موثرتر باشد. در شرایط سمیت پایین، خطر منتفی است.

کود اوره در کشاورزی (برای زعفران و مرکبات)

این کود منبع بسیار مناسبی برای انواع گیاهان از جمله زعفران و مرکبات می باشد. در پرورش زعفران عموماً کود گرانوله بعد از برداشت گل و قبل از آبیاری مرحله دوم بر روی خاک پخش می شود. در مرکبات معمولاً کود را در سه مرحله به خاک اضافه می کنند و مقدار کودی که در مراحل مختلف به درخت می دهند تقریباً یکسان است. کوددهی، هم با کود مایع و هم با کود جامد می تواند انجام شود. کود اوره خواص بسیار زیادی دارد. از این کود امروزه در کشاورزی استفاده زیادی می شود و برای همین مورد توجه قرار گرفته است.

مشخصات کود شیمیایی اوره:

این کود ترکیبی آلی دارد که دارای مشخصات زیر است:

• این کود را می توان گفت که جایگزین آمونیوم نیترات شده است.
• اوره ۴۶ درصد نیترون دارد.
• از آن برای افزودنی خوراک حیوانات و کود مورد استفاده قرار می گیرد.
• پر مصرف ترین کودها می باشد.
• اوره از واکنش میان آمونیاک مایع و کربن دی اکسید تولید می شود.
• این کود در آسیا به دلیل مزارع بیشمار برنج کارایی بالایی دارد. کود اوره در کنار انواع کود کشاورزی یکی از برکاربردترین ها به شمار می رود.

معرفی انواع کود های شیمیایی اوره:

اوره یکی از کودهایی شیمیایی می باشد که کشاورزان از آن برای حاصلخیزی زمین و رشد گیاهشان در ایران به صورت گسترده ای استفاده می کنند. در کل می توان این کود را در سه نوع تقسیم بندی کرد:

• کود اوره: این نوع از کود دارای ۲۶ درصد ازت است. این کود برای چمن ها مناسب می باشد که دلیل آن اسید زایی آن است.
• کود اوره با پوشش گوگرد: این کود ۳۵ درصد ازت دارد. اسید زا و برای خاک های سبک توصیه می شود. قیمت آن مناسب و در برابر شستشو مقاوم است.
• کود اوره: ۴۶ درصد ازت دارد برای بیشتر خاک ها مناسب می باشد. این نوع کود اسید زا نیست.

مزایای کود شیمیایی اوره

• باعث بهبود عملکرد محصول می گردد.
• اوره باعث می شود تا آلاینده های محیط زیستی کاهش یابد.
• وجود ۴۶ درصد نیتروژن در اوره به کاهش هزینه های حمل و نقل کمک می کند.
• اوره آتش نمی گیرد.
• اوره به دو صورت محلول و جامد مورد استفاده قرار می گیرد.