انقلاب شیمی آلی کشاورزی را متحول کرد
سید علی ضیائی نوشت: پیش بینی ها از ظرفیت تولید اوره در جهان تا سال ۲۰۳۰ حدود ۳۰۰ میلیون تن در سال است که به نسبت تولید فعلی جهان یعنی حدود۲۲۵ میلیون تن در سال، افزایش تقریبی معادل ۳۳ درصد را نشان میدهد. اوره اکنون علاوه بر مصارف صنعتی بسیار، محصولی استراتژیک در امنیت غذایی و تولیدات کشاورزی محسوب می شود.
به گزارش اکو ۳۶۵، صنعت بزرگی که چنین رشد چشمگیری در ۶ سال آینده پیش رو دارد قدمتی حدود یک قرن دارد. البته فراموش نکنیم که اوره یکی از قدیمی ترین مواد عالی حاصل از فعالیت زیستی انسان و سایر پستانداران و گونههای دوزیست است که در این نوشتار روند تاریخی صنعتی شدن آن را بررسی کردیم.
تاریخ آشنایی انسان با اوره
اوره اولین بار در سال ۱۷۲۷ توسط دانشمند هلندی هرمان بوئرهاو در ادرار کشف شد، این کشف اغلب به شیمی دان فرانسوی هیلاری رول در سال ۱۷۷۳ نسبت داده می شود. این اختلاف روایت در بسیاری از دستاوردها و کشف های علمی دیگر هم دیده می شود و معمولا دلیل آن تفاوت اعتبار مراکز علمی در زمان کشف و عدم وجود ساختارهای ارتباطی گسترده بین این مراکز و دانشمندان آن زمان برای اعلام عمومی آن بوده است.
پیش از این و از سالهای بسیار دور در روم باستان، چین و هند کشاورزان می دانستند که ادرار برای رشد محصولات کشاورزی مفید است. اینگونه بی آنکه بدانند ادرار حاوی اوره است از آن برای تقویت محصولات کشاورزی استفاده می کردند.
اما اولین اوره مصنوعی در سال ۱۸۲۸ توسط شیمیدان آلمانی فردریش وهلر تولید شد. او اوره را از سیانات آمونیوم و در یک فرآیند تصادفی ایجاد کرد که نقطه عطف مهمی در شیمی آلی بود زیرا اولین بار بود که یک ترکیب آلی از مواد معدنی سنتز شد.
وهلر که روحیه ماجراجو داشت بعد از چند بار عوض کردن دانشگاه و به توصیه یکی از اساتیدش در نهایت از پزشکی رو به شیمی آورد. او آزمایشهای موفقیت آمیزی زیادی انجام داد که در یکی از آنها ترکیبی از نیتروژن، کربن، اکسیژن و نقره تهیه کرد و نام آن را سیانید نقره گذارد. طی یک تلاش ناموفق برای تهیه سیانات آمونیم، و هنگامی که به ایزوسیانات نقره، کلرید آمونیوم اضافه کرد، اوره به دست آورد.
این رویداد اغلب به عنوان آغاز شیمی آلی مدرن در نظر گرفته میشود و نشان میدهد که ترکیبات آلی را میتوان به طور مصنوعی (به جای اینکه منحصراً از موجودات زنده مشتق شده باشد) ایجاد کرد.
پس از کار وهلر، و در قرن نوزدهم مطالعات بیشتری بر روی اوره و خواص آن انجام شد. شیمیدانها شروع به کاوش در ساختار و رفتار آن کردند که منجر به درک بهتر نقش آن در فرآیندهای بیولوژیکی و کاربردهای بالقوهاش شد. تا اواخر قرن نوزدهم، دانشمندان درک عمیقتری از چرخه نیتروژن و اهمیت ترکیبات نیتروژنی، از جمله اوره، در کشاورزی و رشد گیاهان پیدا کردند.
کارخانجات اوره به پا میخیزند
تولید صنعتی اوره به طور جدی در اوایل قرن بیستم آغاز شد. فرآیند هابر-بوش، که توسط فریتز هابر و کارل بوش توسعه یافت، امکان سنتز مقیاس بزرگ آمونیاک از نیتروژن و هیدروژن جوی را فراهم کرد. این فرآیند پایهگذار تولید اوره به صورت صنعتی شد زیرا اوره میتواند از آمونیاک و دیاکسید کربن سنتز شود.
دهه ۱۹۲۰ اولین کارخانههای تولید اوره تجاری در آلمان و دیگر نقاط اروپا در این دوره تأسیس شدند. اوره به دلیل محتوای بالای نیتروژن و هزینه نسبتاً کم خود به طور فزایندهای به عنوان یک کود نیتروژنی محبوب شد.
اولین پتروشیمی اورهساز دنیا شرکت “باسف” (BASF) آلمان بود. این شرکت به عنوان یکی از پیشگامان صنعت پتروشیمی شناخته میشود و در تولید اوره و سایر محصولات شیمیایی نقش مهمی ایفا کرده است. باسف به عنوان یکی از بزرگترین و معتبرترین شرکتهای شیمیایی جهان، در توسعه فناوریهای مرتبط با تولید اوره و دیگر محصولات پتروشیمی تأثیرگذار بوده است.
کارخانه های دیگری نیز در اروپا آمریکا و خاورمیانه کار خود را در تولید اوره صنعتی آغاز کردندکه بعضی از آنها عبارتند از:
کارخانه اوره هارکورت (Harcourt Urea Plant)
– سال تأسیس: ۱۹۲۱
– مکان: ایالت لوئیزیانا، ایالات متحده آمریکا
– این کارخانه یکی از اولین کارخانههای تولید اوره در ایالات متحده بود.
کارخانه اوره بایو (Bayer Urea Plant)
– سال تأسیس: ۱۹۲۲
– مکان: آلمان
– این کارخانه متعلق به شرکت بایر (Bayer) بود و یکی از اولین تولیدکنندگان اوره در اروپا به شمار میرفت.
کارخانه اوره کازا (KAZA Urea Plant)
– سال تأسیس: ۱۹۳۰
– مکان: ایتالیا
– این کارخانه به عنوان یکی از اولین تولیدکنندگان اوره در ایتالیا شناخته میشود.
کارخانه اوره آنگلو-ایرانی (Anglo-Iranian Urea Plant)
– سال تأسیس: دهه ۳۰ میلادی
– مکان: ایران
– این کارخانه به عنوان یکی از اولین واحدهای تولید اوره در خاورمیانه شناخته میشود.
کارخانه اوره سابیک (SABIC Urea Plant)
– تأسیس: دهه هفتاد میلادی
– مکان: عربستان سعودی
– این کارخانه به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان اوره در منطقه خاورمیانه شناخته میشود.
وبعد از آن در چین و روسیه و دیگر کشورهای جهان نیز صنعت اوره گسترش پیدا کرد.
پتروشیمی ها متولد می شوند
کارخانه های تولید اوره و آمونیاک را می توان اولین پتروشیمی های جهان لقب داد. این نکته را نباید فراموش کرد که تا ۴ دهه پیش “کارخانه” یک واژه عام برای هر شرکت، مجتمع یا مجموعه ای بزرگ بود که چیزی تولید می کرد. با تخصصی شدن دانش و فن و به وجود آمدن رشته ها و گرایش های تخصصی و میان رشته ای آرام آرام واژه کارخانه جای خود را به عناوینی داد که در خود نام آن ماهیت فعالیت آن مشخص باشد.
همانطور که گفته شد تاریخ صنعت پتروشیمی به طور رسمی از اوایل قرن بیستم آغاز شد. شرکت “باسف” (BASF) در آلمان به عنوان یکی از نخستین تولیدکنندگان مواد شیمیایی از مواد خام نفتی تأسیس شد. این شرکت با تولید محصولات اولیه مانند اوره و آمونیاک، پایهگذار صنعت پتروشیمی مدرن شد.
در دهههای ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰، با پیشرفت فناوریهای شیمیایی و افزایش تقاضا برای محصولات پتروشیمی، شرکتهای بیشتری وارد این حوزه شدند. در این دوران، فرآیندهای جدیدی برای تبدیل نفت خام به مواد شیمیایی توسعه یافت. یکی از مهمترین این فرآیندها، فرآیند کراکینگ بود که امکان تولید بنزین و سایر هیدروکربنها را فراهم میکرد که در گسترش تجاری فعالیت پتروشیمی ها نقش مهمی داشت.
جنگ جهانی دوم یک نقطه عطف مهم
جنگ جهانی دوم تأثیر عمیقی بر صنعت پتروشیمی داشت. نیاز به مواد شیمیایی برای تولید تسلیحات و سایر کالاهای ضروری باعث شد تا تحقیقات و توسعه در این حوزه تسریع شود. اصولا بسیاری از توفیقات فناوری در سایه نیازها و بودجه های کلان نظامی محقق و بعد از پایان ضرورت های نظامی به شکل تجاری عرضه عمومی می شوند. از همین روی پس از جنگ دوم جهانی ، بسیاری از کشورها به ویژه ایالات متحده و کشورهای اروپایی، سرمایهگذاریهای کلانی در صنعت پتروشیمی انجام دادند. صنعت اوره که در زمان جنگ بیشترین فعالیت ها را در حوزه نظامی در خود میدید نیز به واسطه بازگشت صلح و رونق کشاورزی این بار به شکل گسترده تری به به این حوزه بازگشت.
رشد سریع در دهههای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰
دهههای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ شاهد رشد چشمگیر صنعت پتروشیمی بود. با توسعه فناوریهای جدید، تولید پلیمرها و پلاستیکها رونق گرفت. محصولات جدیدی مانند پلیاتیلن و پلیپروپیلن به بازار عرضه شدند که کاربردهای گستردهای در صنایع مختلف پیدا کردند. این دوران که همزمان با رشد چشمگیر صنایع مختلف شاهد توسعه کاربردهای دیگر اوره در این صنایع بود.
بحران نفتی و تغییرات ساختاری
در دهه ۱۹۷۰، بحران نفتی تأثیرات قابل توجهی بر صنعت پتروشیمی گذاشت. افزایش قیمت نفت موجب شد تا شرکتها به دنبال منابع جدید انرژی و مواد اولیه باشند. این دوره همچنین منجر به تغییرات ساختاری در صنعت پتروشیمی شد، به طوری که بسیاری از کشورها به تولید محصولات پتروشیمی از منابع غیرنفتی مانند گاز طبیعی روی آوردند. این مرحله از تاریخ صنعت پتروشیمی در جهان جرقه ای بود که سال های بعد به تولد پتروشیمی پردیس در ایران و سایر پتروشیمی ها با خوراک گاز منجر شد. البته فراموش نکنیم که همزمان در بسیاری از نقاط دنیا به خصوص در چین خوراک این صنعت زغال سنگ بوده است.
اغلب کشاورزی اما نه فقط کشاورزی
اوره یکی از مهمترین ترکیبات شیمیایی است که در صنایع مختلف بهویژه در کشاورزی، صنعت شیمیایی و داروسازی کاربرد دارد. این ترکیب، که فرمول شیمیایی آن NH₂CONH₂ است، بهعنوان یک منبع غنی از نیتروژن شناخته میشود و نقش حیاتی در فرآیندهای بیوشیمیایی و تولید محصولات متنوع ایفا میکند. هم اکنون بالغ بر ۸۵ تا ۹۰ درصد تولید اوره در بخش کشاورزی مصرف می شود. اوره بهعنوان یک منبع غنی نیتروژن، به خاک اضافه میشود تا رشد گیاهان را تسریع کند. نیتروژن یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان است و اوره بهعنوان یک کود سریعالعمل، بهسرعت در خاک حل شده و در دسترس گیاهان قرار میگیرد. استفاده از اوره در کشاورزی منجر به افزایش محصول و بهبود کیفیت محصولات زراعی میشود.هرچند استفاده از این نوع کود ملاحظاتی دارد که امروزه در دنیا یکی از ویژگی های رقابتی در توسعه محصول است.
اما سایر صنایع نیز از اوره استفاده می کنند:
صنایع شیمیایی: اوره بهعنوان یک ماده اولیه در تولید انواع محصولات شیمیایی دیگر نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب در تولید ملامین و سایر ترکیبات نیتروژنی نقش دارد. ملامین، که از اوره تولید میشود، در ساخت پلاستیکهای مقاوم و محصولات چوبی و چسب مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، اوره بهعنوان یک ماده اولیه در تولید مواد شیمیایی مانند کربنات آمونیوم و اسیدهای آمینه نیز کاربرد دارد.
صنعت داروسازی: در صنعت داروسازی، اوره بهعنوان یک ترکیب فعال در تولید داروها و مکملهای غذایی استفاده میشود. این ترکیب بهویژه در تولید داروهای دیابت و درمانهای مرتبط با بیماریهای کلیوی کاربرد دارد. همچنین، اوره بهعنوان یک عنصر مهم در فرمولاسیونهای دارویی برای حفظ رطوبت و جلوگیری از خشکی پوست مورد استفاده قرار میگیرد.
صنایع غذایی: اوره همچنین در صنایع غذایی بهعنوان یک افزودنی غذایی مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب بهعنوان یک منبع نیتروژن در فرآیندهای تخمیر و تولید پروتئینهای خوراکی به کار میرود. همچنین، اوره میتواند به عنوان یک ماده نگهدارنده در برخی محصولات غذایی عمل کند.
صنعت نساجی: در صنعت نساجی، اوره بهعنوان یک عامل نرمکننده و تثبیتکننده رنگها مورد استفاده قرار میگیرد. این ترکیب به بهبود کیفیت الیاف و پارچهها کمک کرده و باعث افزایش دوام و مقاومت آنها میشود.
در ایران چه گذشت؟
همانطور که پیشتر گفته شد کارخانه های اوره را میتوان اولین پتروشیمی های جهان نامید. در ایران هم تاریخ پتروشیمی با اولین کارخانه اوره آغاز می شود. بالاتر اشاره شد که یکی از قدیمی ترین کارخانه اوره در جهان مربوط به کارخانه اوره آنگلو-ایرانی است. این شرکت در حقیقت شرکت نفتی ایرانی-بریتانیایی بود، که در پی اکتشاف میدان نفتی مسجدسلیمان، در جنوبغربی ایران، با هدف اکتشاف، توسعه میادین، بهرهبرداری و استخراج نفت خام، در تاریخ ۱۴ آوریل ۱۹۰۹ توسط شرکت بریتانیایی نفت برمه تأسیس شد و در پی اختلافات به وجود آمده بین دولت وقت و انگلیسی ها و در نهایت با ملیسازی نفت ایران، در سال ۱۹۵۴ میلادی منحل شد به اینگونه دو شرکت ملی نفت ایران تاسیس و شرکت انگلیسی با عنوان بیپی (بریتیش پترولیوم) به کار خود ادامه دارد. اختلاف و درگیری ها آن زمان بسیار مورد مناقشه است اما در نهایت کارخانه کود شیمیایی مرودشت در سال ۱۳۳۷ تاسیس می شود.
اما روایت رسمی از صنعت پتروشیمی ایران به دهه ۱۳۳۰ شمسی برمی گردد. در اواخر این دهه وزارت اقتصاد وقت به منظور گسترش و توسعه صنعت پتروشیمی در کشور بنگاه شیمیایی کشور را تاسیس کرد و شرکت مزبور در سال ۱۳۳۷ طرح احداث کارخانه کود شیمیایی مرودشت فارس (پتروشیمی شیراز امروزی) را به اجرا گذاشت. و اینگونه اولین مجتمع پتروشیمی کشور تحت عنوان پتروشیمی شیراز در سال ۱۳۴۳ جهت تولید کود شیمیایی به بهره برداری رسید.
به منظور رشد صنعت پتروشیمی، وزارت اقتصاد در سال ۱۳۴۲ پیشنهاد تشکیل شرکت ملی صنایع پتروشیمی را تحت مالکیت دولت و شرکت ملی نفت ارائه نمود و چیزی طول نکشید که شرکت ملی صنایع پتروشیمی جهت تمرکز بر روی ایجاد و توسعه صنعت پتروشیمی کشور تاسیس گردید.
مراحل توسعه این صنعت در داخل کشور را می توان به ۵ مرحله زیر تقسیم بندی کرد:
مرحله پیدایش– این مرحله با تأسیس شرکت ملی صنایع پتروشیمی ایران در سال ۱۳۴۲ و همچنین با احداث مجتمع تولید کود شیمیائی شیراز در سال ۱۳۴۳ آغاز شد.
مرحله گسترش اولیه – با ایجاد مجتمعهای پتروشیمی رازی، آبادان، کربن اهواز (ایران)، خارک، فارابی، بندرامام و طرحهای توسعه پتروشیمی شیراز آغاز شد. ( دوره سالهای ۵۶-۱۳۵۲ و ۵۱- ۱۳۴۷ و ۴۶ – ۱۳۴۳)
مرحله رکود موقت: در این مرحله به علت مسائل ناشی از بازتاب های انقلاب اسلامی و اینکه بیشتر واحدهای صنعت پتروشیمی در دوره دفاع مقدس، در مناطق جنگی و در معرض حملات دشمن قرار داشت، تولید به حداقل رسید و عملیات تکمیل احداث پتروشیمی بندرامام نیز متوقف شد. البته تکمیل طرحهای نیمه تمام از جمله طرح گسترش شیراز ادامه داشت. (۶۷-۱۳۵۷).
مرحله تجدید حیات و بازسازی ( ۷۸- ۱۳۶۸): اجرای برنامه پنجساله اول- زمان بازسازی، راه اندازی مجدد و اجرای طرحهای توسعه بود. در برنامه دوم توسعه نیز اجرای طرحهای توسعه ای و افزایش تولید شدت گرفت و تولید در سال پایانی برنامه دوم ( ۱۳۷۸ ) به ۱۲ میلیون تن رسید.
مرحله جهش و تثبیت (۸۳-۱۳۷۸): برنامه سوم توسعه پتروشیمی – با توجه به تلاش های دورههای گذشته و مورد اشاره، برنامه پنجساله سوم توسعه پتروشیمی سرآغاز مرحله جدیدی شد. در این دوره پتروشیمی به سمت استقرار در کلاس جهانی حرکت کرد که دو منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس (عسلویه) و منطقه ویژه اقتصادی پتروشیمی (ماهشهر) ماحصل این حرکت بزرگ است.
