История удобрений
История удобрений во многом сформировала политические, экономические и социальные условия их традиционного использования. Впоследствии произошло радикальное изменение условий окружающей среды после разработки химически синтезированных удобрений . [1] [2] [3]
История
[ редактировать ]Египтяне, римляне, вавилоняне и ранние германцы — все они использовали минералы и/или навоз для повышения производительности своих ферм. Широкое распространение получило использование древесной золы в качестве средства для обработки полей. [4] В Андах гуано использовали по меньшей мере 1500 лет, прежде чем европейские страны начали импортировать его в 19 веке из-за растущих потребностей, вызванных промышленной революцией. В этом столетии «гуано» было вывезено в больших количествах из Перу и Чили (а позже также из Намибии и других регионов) в Европу и США, что послужило причиной Тихоокеанской войны между Перу, Чили и Боливией.
Рыбу использовали в качестве удобрения, по крайней мере, еще в 1620 году.
Ключевые фигуры в Европе
[ редактировать ]В 1730-х годах виконт Чарльз Таунсенд (1674–1738) впервые изучил улучшающий эффект четырехсистемного севооборота , который он наблюдал при использовании во Фландрии . За это он получил прозвище Репка Тауншенд .
Иоганн Фредрих Майер
[ редактировать ]Иоганн Фридрих Майер (1719–1798) был первым, кто представил миру серию экспериментов по изучению связи гипса с сельским хозяйством, и многие химики последовали его примеру в 19 веке. Однако в начале 19 века сохранялись самые разные мнения относительно способа его работы, например: [5]
- Французский агроном Виктор Ивар (1763–1831). [6] полагал, что действие гипса заключается исключительно в действии серной кислоты, входящей в его состав; и основывает это мнение на том, что зола торфа, содержащая сернокислое железо и сернокислый глинозем, оказывает на растительность такое же действие, как и гипс. [5]
- Французский агроном Шарль Филибер де Ластейри (1759–1849), наблюдая, что растения, корни которых находились ближе всего к поверхности почвы, больше всего подвергаются воздействию гипса, заключает, что гипс забирает из атмосферы элементы растительной жизни и передает их непосредственно растения. [5]
- Луи Огюстен Гийом Боск намекает, что септические свойства гипса (которые он считает само собой разумеющимися) лучше всего объясняют его действие на растительность; но это мнение опровергнуто опытами Дэви. [5]
- Хамфри Дэви обнаружил, что из двух кусков телячьего фарша, один смешанный с гипсом, другой оставленный сам по себе и оба подвергнутые воздействию солнца, последний первым проявил симптомы гниения. По мнению Дэви по этому поводу, овощи входят в состав пищи, попадают в растение и соединяются с ним. [5]
Майер также продвигает новые режимы севооборота . [7]
Юстус фон Либих
[ редактировать ]Химик Юстус фон Либих (1803–1873) внес большой вклад в понимание питания растений. Его влиятельные работы сначала осуждали Альбрехта Таера теорию гумуса , сначала доказывая важность аммиака , а затем пропагандируя важность неорганических минералов для питания растений . [8] Либих отрицал органо-минеральные взаимодействия и смешивал питательные вещества растений с минеральными элементами. Его теории были быстро опровергнуты научным сообществом как грубое упрощение, но смешение экономических интересов с академическими исследованиями привело к процессу «эрозии знаний» в этой области. [9]
В Англии он попытался реализовать свои теории в коммерческих целях с помощью удобрения, созданного путем обработки фосфата извести в костной муке серной кислотой . [ нужна ссылка ] Хотя он был намного дешевле, чем гуано , который использовался в то время, он потерпел неудачу, потому что не мог должным образом усваиваться сельскохозяйственными культурами. [ нужна ссылка ]
сэр Джон Беннет Лоуз
[ редактировать ]Джон Беннет Лоуз , английский предприниматель , начал экспериментировать по воздействию различных навозов на растения, растущие в горшках, в 1837 году, а год или два спустя эксперименты были распространены на сельскохозяйственные культуры в полевых условиях. Одним из немедленных последствий стало то, что в 1842 году он запатентовал навоз, полученный путем обработки фосфатов , серной кислотой и, таким образом, стал первым, кто создал индустрию искусственного навоза. [10] В следующем году он заручился услугами Джозефа Генри Гилберта , который учился у Либиха в Гиссенском университете , в качестве директора по исследованиям Ротамстедской экспериментальной станции , которую он основал в своем поместье. По сей день основанная ими исследовательская станция в Ротамстеде все еще исследует влияние неорганических и органических удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур. [11]
Жан Батист Буссенго
[ редактировать ]Во Франции Жан Батист Буссенго (1802–1887) указывал, что большое значение имеет количество азота в различных видах удобрений.
Металлурги Перси Гилкрист (1851–1935) и Сидней Гилкрист Томас (1850–1885) изобрели процесс Гилкриста-Томаса , который позволил использовать с высоким содержанием фосфора кислые континентальные руды для производства стали . Доломитовая известковая футеровка конвертера со временем превратилась в фосфат кальция , который можно было использовать в качестве удобрения, известного как Томас-фосфат.
Процесс Биркеланда-Эйда
[ редактировать ]Процесс Биркеланда -Эйда был разработан норвежским промышленником и ученым Кристианом Биркеландом вместе со своим деловым партнером Сэмом Эйдом в 1903 году на основе метода, использованного Генри Кавендишем в 1784 году. [12] Этот процесс использовался для фиксации атмосферного азота (N 2 ) в азотную кислоту (HNO 3 ), один из нескольких химических процессов, обычно называемых азотфиксацией . Полученную азотную кислоту затем использовали для производства синтетических удобрений. Завод на основе этого процесса был построен в Рьюкане и Нотоддене в Норвегии в сочетании со строительством крупных гидроэлектростанций . [13] Этот процесс неэффективен с точки зрения использования энергии, и сегодня его заменяет процесс Габера . [14]
Габеровский процесс
[ редактировать ]В первые десятилетия 20-го века Нобелевской премии химики, лауреаты Карл Бош из IG Farben и Фриц Хабер разработали процесс Габера. [15] которая использовала молекулярный азот (N 2 ) и метан (CH 4 ) в экономически устойчивом синтезе аммиака (NH 3 ). Аммиак, получаемый в процессе Габера, является основным сырьем процесса Оствальда .
Процесс Оствальда
[ редактировать ]Процесс Оствальда — химический процесс получения азотной кислоты (HNO 3 ), разработанный Вильгельмом Оствальдом (запатентован в 1902 г.). Он является основой современной химической промышленности и обеспечивает сырьем для производства наиболее распространенных видов удобрений во всем мире (например, аммиачная селитра , обычное удобрение, производится путем реакции аммиака с азотной кислотой). Исторически и практически он тесно связан с процессом Габера , который обеспечивает необходимое сырье — аммиак (NH 3 ).
Эрлинг Джонсон
[ редактировать ]В 1927 году Эрлинг Джонсон разработал промышленный метод производства нитрофосфата , также известный как процесс Одды в честь его Одды Смелтеверк из Норвегии . [ нужна ссылка ] Процесс включал подкисление фосфоритной руды (с островов Науру и Банаба в южной части Тихого океана) азотной кислотой для получения фосфорной кислоты и нитрата кальция , которые после нейтрализации можно было использовать в качестве азотного удобрения .
Промышленность
[ редактировать ]
Британский
[ редактировать ]Развивающиеся науки химии и палеонтологии в сочетании с открытием копролитов в коммерческих количествах в Восточной Англии побудили Файсонса и Паккарда построить заводы по производству серной кислоты и удобрений в Брэмфорде , а в Снейпе , Саффолк, в 1850-х годах для создания суперфосфатов , которые поставлялись повсюду. мир из порта Ипсвич . К 1871 году насчитывалось около 80 заводов по производству суперфосфата. [ где? ] [16]
После Первой мировой войны эти предприятия оказались под конкурентным давлением со стороны естественно произведенного гуано , в основном обнаруженного на островах Тихого океана , поскольку их добыча и распространение стали экономически привлекательными. [ нужна ссылка ]
Межвоенный период [17] увидел инновационную конкуренцию со стороны Imperial Chemical Industries , которая разработала синтетический сульфат аммония в 1923 году, нитромел в 1927 году и более концентрированное и экономичное удобрение под названием CCF (концентрированное полное удобрение) на основе фосфата аммония в 1931 году. [18] Конкуренция была ограниченной, поскольку ICI контролировала большую часть мировых поставок сульфата аммония .
Северная Америка и другие европейские страны
[ редактировать ]
Другие европейские и североамериканские компании по производству удобрений увеличили свою долю рынка, вынудив английские компании-первопроходцы объединиться, образовав в 1929 году Fisons , Packard и Prentice Ltd. [ нужна ссылка ] Вместе они производили 85 000 тонн суперфосфата в год в 1934 году на своем новом заводе и в глубоководных доках в Ипсвиче . Ко Второй мировой войне они приобрели около 40 компаний, включая Hadfields в 1935 году, [ нужна ссылка ] а два года спустя — крупный Anglo-Continental Guano Works , основанный в 1917 году. [ нужна ссылка ]
Послевоенная ситуация характеризовалась гораздо более высокими уровнями производства в результате « Зеленой революции » и появления новых типов семян с повышенным потенциалом поглощения азота, особенно высокочувствительных сортов кукурузы, пшеницы и риса. Это сопровождалось развитием сильной национальной конкуренции, обвинениями в картелях и монополиях поставок и, в конечном итоге, новой волной слияний и поглощений. Первоначальные названия больше не существуют, кроме как холдинговых компаний или торговых марок: агрохимикаты Fisons и ICI являются частью сегодняшней Yara International. [19] и AstraZeneca компании .
В число основных игроков на этом рынке сейчас входит российская компания по производству удобрений «Уралкалий» (листинг на Лондонской фондовой бирже ), бывшим мажоритарным владельцем которой является Дмитрий Рыболовлев , занявший по версии Forbes 60-е место в списке богатейших людей 2008 года.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Смиль, Вацлав (2004). Обогащение Земли: Фриц Хабер, Карл Бош и трансформация мирового производства продуктов питания . МТИ Пресс. ISBN 9780262693134 .
- ^ Кертис, Гарри А. (1924). «Удобрения: мировые поставки». Иностранные дела . 2 (3): 436–445. дои : 10.2307/20028312 . JSTOR 20028312 .
- ^ Бранд, Чарльз Дж. (1945). «Некоторые истории удобрений, связанные с Первой мировой войной». Сельскохозяйственная история . 19 (2): 104–113. JSTOR 3739556 .
- ^ Генрих В. Шерер «Удобрения» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана, 2000, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a10_323.pub3
- ^ Jump up to: а б с д и Джон Армстронг, Джесси Бюэл. Трактат о сельском хозяйстве, современном состоянии искусства за границей и дома, а также теории и практики земледелия. К этому добавлена Диссертация о кухне и саду. 1840. с. 45.
- ^ См . Виктора Ивара во французской Википедии.
- ^ Гюнтер Рудольф Гольде (1975) Католики и протестанты: модернизация сельского хозяйства в двух немецких деревнях. п. 15
- ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Британская энциклопедия . Том. 16 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
- ^ Юкоттер, Франк (2014). «Почему панацеи работают: изменение интересов науки, знаний и удобрений в немецком сельском хозяйстве» . Сельскохозяйственная история . 88 (1): 68–86. дои : 10.3098/ah.2014.88.1.68 . ISSN 0002-1482 . JSTOR 10.3098/ah.2014.88.1.68 .
- ^ В эту статью включен текст из публикации, которая сейчас находится в свободном доступе : Чисхолм, Хью , изд. (1911). « Лоус, сэр Джон Беннет ». Британская энциклопедия . Том. 16 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 300.
- ^ «Классические эксперименты» . Ротамстедские исследования . Проверено 1 сентября 2014 г.
- ^ Аарон Джон Иде (1984). Развитие современной химии . Публикации Courier Dover. п. 678. ИСБН 0486642356 .
- ^ Дж. Дж. Ли (2004). Величайшее в мире решение: история азота и сельского хозяйства . Издательство Оксфордского университета, США. стр. 134–139 . ISBN 0195165829 .
- ^ Тревор Илтид Уильямс; Томас Кингстон Дерри (1982). Краткая история технологий двадцатого века c. 1900-ок. 1950 год . Издательство Оксфордского университета. стр. 134–135. ISBN 0198581599 .
- ^ Haber & Bosch Самые влиятельные люди 20-го века , Юрген Шмидхубер.
- ^ «Фисоны у истоков современного сельского хозяйства – Яра» . 20 мая 2006 г. Архивировано из оригинала 20 мая 2006 г.
- ^ «Отчет конкурсной комиссии» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 марта 2009 года . Проверено 18 ноября 2009 г.
- ^ «Удобрения» . GANSG — Торговля сельскохозяйственной продукцией и промышленностью удобрений . Архивировано из оригинала 1 октября 2016 года . Проверено 1 октября 2016 г.
- ^ «История Yara на Yara.com» . Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 года . Проверено 18 ноября 2009 г.
