فسيولوجيا النبات

[محمد البدوى]

الله اكبر الله اكبر حفظت من كل سوء واجرت اجركبير على ما اسهمت به من علم لا يخرج الا من العلماء وعدت بنا الى اجمل الايام ايام الدراسه وانا افخر انى عضو فى هذا المنتدى لما فيه من كوكبه من علماء لايبخلون علينا بشىء بارك الله فيك يا دكتور محمد

[م/ إيهاب عبد المؤمن]

اقول ايه يادكتور محمد بس انا والمهندس محمد البدوي دائماً بسيرتك الطيبة والله

لأنك إنسان في منتهي الجمال بكل ماتحمله الكلمة من معني

تحياتي معلمنا الفاضل

[د. محمد سعيد عيسى]

من قلبى اشكركم وبيدى اخط لكم شكرى وتحياتى لمروركم الطيب
الذى يشرفنى دائما .

ومع رسول المحبة ارق تحية حملته ارق سلام وتحية الى الحبيبين
الاستاذ محمد البدوى
والاستاذ ايهاب عبد المؤمن



ودمتم دائما فى ود

[soma]

شكرا دكتورنا الفاضل

محمد سعيد عيسى

على جوابك عن تساؤلي

جزاك الله خيرا وجعل عملك هذا في ميزان حسناتك.

دمت بكل ود واحترام.

[د. محمد سعيد عيسى]

الشكر موصول اختنا الفاضلة سوما
وانا تحت امرك واى عضو بالمنتدى
واشكركى على مرورك
ودمتى فى ود وخير

[د. محمد سعيد عيسى]

صناعة الاسمدة
قبل نستعرض انواع الاسمدة البسيطة والمركبة يجب ان نلقى نظرة على طريقة تصنيع تلك الاسمدة

الأسمدة الفوسفاتية
تعتبر صناعة الأسمدة شكلاً من أشكال الإنتاج الكيميائى الثانوى. ومن الضرورىالإلمام بالمدخلات وتقنيات التصنيع من أجل تحديد مصادر التلوث وإجراءات الحد منالتلوث فى هذه الصناعة.
ويمكن تصنيف الأسمدة إلى مجموعتين ، الأسمدة الطبيعيةوالأسمدة الاصطناعية. وتتضمن الأسمدة الاصطناعية أنواعا مختلفة طبقاً لتركيبتهاالكيميائية، الحالة الفيزيائية ودرجة ذوبانها فى الماء. ويتم تقسيم الأسمدة طبقاًللتركيبة الكيميائية إلى ثلاث مجموعات رئيسية كما يلى :
الأسمدة الفوسفاتيةوتحتوى على الفوسفور كعنصر أساسى يعبر عنها بالرمز P2O5%.
الأسمدة النيتروجينية (الآزوتية) وتحتوى على النيتروجين كعنصر أساسى ويعبر عنها بـ N2% .
الأسمـدةالبوتاسيومية وتحتـوى علــى البوتــاسيوم كعنصر أساسى ويعبر عنها بـ K2O .
وبالإضافة إلى الأسمدة الأحادية التى تحتوى على مغذٍ وحيد (النيتروجين أوالفسفور أو البوتاسيوم ، هناك أسمدة مركبة تحتوى على اثنين أو ثلاثة من المغذياتالنباتية الرئيسية (النيتروجين والفسفور والبوتاسيوم) . وتتوافر أنواع كثيرة جداًمن الأسمدة المركبة طبقاً لمحتوياتها من المغذيات . ويتم كذلك إنتاج الأسمدةالسائلة فى جميع أنحاء العالم بما فى ذلك مئات الأشكال التى تحوى مغذٍ أو أكثر معنسبة ضئيلة من عناصر أخرى. ويتم إنتاج الأسمدة المركبة (التى تحتوى على نيتروجينوفسفور وبوتاسيوم) فى المصنع التجريبى التابع للمركز المصرى لتطوير الأسمدة الموجودفى طلخا. ولكن بكميات محدودة حسب طلبات العملاء. كما يوجد مصنع فى شركة الدلتا ينتجالسماد السائل المكون من نترات الأمونيوم ـ اليوريا (32% نيتروجين)
يتعين أنتكون الأسمدة السائلة خالية من المواد الصلبة لتجنب انسداد فوهات أنابيب التغذيةبالمزيج السائل. ويتم استخدام حامض الفوسفوريك المركز كأساس لسوائل عالية التحليل. وعندما يتفاعل حامض الفوسفوريك المركز مع الأمونيا، فإنه يعطى محلولاً متعادلاً لايتبلور عند درجة حرارة منخفضة. وإذا ما تم تفاعله مع الأمونيا تحت ضغط، يتكونأمونيوم متعدد الفوسفات. ويمكن تخزين هذه المادة وشحنها كمادة صلبة أو مذابة عندالحاجة. وهناك سماد سائل آخر هو الأمونيا اللامائية ، يتم تبخيرها وتحويلها إلى غازيُحرث مع التربة مباشرة. وقد تم تطوير مزيج من المحلول المعلق الذى يحتوى على 13% نيتروجين و 43% من خامس أكسيد الفوسفور ، ويمكن إضافة نسب ضئيلة من العناصر المضافةإلى هذا المزيج بواسطة خلاطات مصنوعة خصيصاً لذلك .

المواد الخام والكيماويات والمدخلات الأخرى
المواد الخام الأساسية
تتنوع مدخلات صناعة الأسمدة طبقاً لنوعها. ويعتبر حجر الفوسفات هو المادة الخام الرئيسية لإنتاج الأسمدة . بينما يعد النشادر)الأمونيا) هو المادة الخام الرئيسية فى الأسمدة النيتروجينية. وتنتج الأمونيابالتخليق الصناعى للنيتروجين والهيدروجين ، وينتج العنصر الأخير إما بواسطة الإصلاحبالبخار للغاز الطبيعى (Steam reforming) أو التحليل الكهربى للماء. من ناحية أخرى، ينتج النيتروجين إما بإسالة الهواء إلى سائل كما هو الحال فى شركة كيما ـ أسوانأو بواسطة احتراق الغاز الطبيعى .
كما يتم استخدام كميات كبيرة من الأحماض وبالتحديد حامض الكبريتيك وحامضالنيتريك وحامض الفوسفوريك. وفى جميع مصانع الأسمدة يتم إنتاج هذه الأحماض داخلالموقع. ويعد الكبريت الخام هو المادة الخام الأساسية لإنتاج حامض الكبريتيك، بينمايعتمد إنتاج حامض الفوسفوريك على حجر الفوسفات كمادة خام. ويقوم إنتاج حامضالنيتريك على الأمونيا التى يتم إنتاجها داخل المصنع. والعوامل المساعدة المستخدمةفى صناعة الأسمدة هى :

بالنسبة لإنتاج الأمونيا:
أكسيد الكوبالت وأكسيدالموليبديوم وأكسيد الزنك لإزالة الكبريت .
أكسيد النيكل من أجل عمليات الإصلاحالأولى والثانوى بالبخار .
أكسيد الحديد والكروم لمحول أول أكسيد الكربون ذىالحرارة العالية وأكسيد النحاس وأكسيد الزنك لمحول أول أكسيد الكربون ذى الحرارةالمنخفضة .
أكسيد النيكل من أجل عملية إنتاج الميثان .
حديد من أجل تخليقالأمونيا .
بالنسبة لإنتاج حامض النيتريك : عامل مساعد بلاتينيوم / الروديوم .
بالنسبة لإنتاج حامض الكبريتيك : عامل مساعد خامس أكسيد الفاناديوم.

ولا تعتبر العوامل المساعدة فى هذه الصناعة مدخلات، ولكنها تعتبر جزء من المعدة. وهذا مرتبط بنوعية المفاعلات المستخدمة بهذه الصناعة حيث أنها ذات مهود ثابتة (Fixed bed) ولا تدخل العوامل المساعدة فى التفاعل وإنما هى تحفز فقط. وبسبب عواملمختلفة يفقد العامل المساعد فاعليته بعد وقت تشغيل طويل يتوقف على نوعه. وبالتالىينبغى إعادة شحنه, وعادة فى الموقع، إلا فيما يخص العوامل المساعدة الغالية مثلالبلاتين حيث تقوم الشركات المصنعة بإعادة الشحن عندها.
ويتم أيضاً استخدامالمذيبات وثانى أكسيد الكربون ودولوميت مطحون كمادة تغطيه وحجر جيرى فى صناعةالأسمدة .

مدخلاتأخرى (الماء والوقود والبخار)
يتم استهلاك كميات كبيرة من الماء لأغراض عدة بمافى ذلك عملية التبريد ، توليد البخار وغسل وتنظيف الأرض .. الخ . ويتم توليد البخارفى تلك المصانع بكميات ضخمه من أجل التسخين والإصلاح البخارى وأغراض أخرى. ويولدهذا البخار فى الغلايات عن طريق احتراق الوقود. ويختلف نوع الوقود من مصنع إلىالآخر ويتضمن المازوت أو السولار أو الغاز الطبيعى. ويستخدم المازوت بشكل كبير بسببرخص تكلفته. وينتج، عند حرقه، انبعاثات غازية تحتوى على تركيز عالى لأكاسيد الكبريت .
كما أن الهواء ضرورى لبعض العمليات مثل الترشيح والتجفيف والتبريد.


الأسمدة الفوسفاتية
تعتبر صناعة الأسمدة الفوسفاتية واحدة من أكثرالصناعات الملوثة فى مصر. ولم يتم وضع أى خطط للتحديث أو للحد من التلوث أو تقنياتلهذه الصناعة على الرغم من تطبيق مثل هذه التقنيات فى جميع أنحاء العالم. ومنالجدير بالذكر أن إنتاج الأسمدة الفوسفاتية فى مصر محدود (تصل السعة الإنشائية إلى 1.2 مليون طن 15.5 خامس أكسيد الفوسفور) مقارنة بالأسمدة النيتروجينية (السعةالإنشائية 12 مليون طن مقاسة بـ 15% N2 ) ) وحسب التركيبة، تختلف الأسمدةالفوسفاتية المتنوعة فى قابلية ذوبانها فى محاليل التربة ولذلك يقوم النباتباستيعابها بطرق مختلفة. وتضم الأسمدة الفوسفاتية السوبر فوسفات الأحادى والسوبرفوسفات الثلاثى. والسوبر فوسفات الأحادى عبارة عن خليط من أحادى فوسفات الكالسيوموالجبس (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 16 – 22%) بينما يتكون السوبر فوسفاتالثلاثى أساساً من أحادى فوسفات الكالسيوم (المتاح من خامس أكسيد الفوسفور حوالى 46%).

أ) سماد السوبر فوسفات الأحادى
يعرض الشكل رقم (1) مخطط توضيحىلصناعة الأسمدة أحادية السوبر فوسفات والمواد الخام ذات الصلة ومصادرالتلوث.
وتعتمد عملية التصنيع على تفاعل حجارة الفوسفات مع حامض الكبريتيك،ويحتوى السماد على حوالى (16 – 20%) من خامس أكسيد الفوسفور. ويحدث التفاعل النهائىكما يلى:
Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 7H2 SO4 + 14 H2 O → 3 Ca (H2 PO4)2 + 7Ca SO4 .2 H2O + 2HF
ويمكن تقسيم العملية إلى مرحلتين كما يلى
تمثل المرحلة الأولى انتشار حامضالكبريتيك خلال جزئيات حجر الفوسفات ، يصاحبها تفاعل كيميائى سريع على سطح الجزئياتالذى يستمر حتى يتم استهلاك الحامض بالكامل، وتبلور كبريتات الكالسيوم .
وتمثلالمرحلة الثانية انتشار حامض الفوسفوريك خلال مسام جزئيات الخام الحجرى التى لمتتحلل. ويصاحب هذه المرحلة تفاعل ثانى .
وفى هذه العملية يتم نقل حجر الفوسفات المطحون من موقع التخزين إلى الوزنالأتوماتيكي، عن طريق نظام ناقلات بالسير وناقلات البريمة والناقلات بالدلاء التىتغذى الحركة المستمرة للخلاط المخروطى المزدوج. ويتم تخفيف حامض الكبريتيك – باستمرار – بالماء فى خلاط يعمل على دفعات حتى يصل لتركيز بنسبة 75% ، ثم يُغذى بهالخلاط حتى يتفاعل مع حجارة الفوسفات المطحونة حيث يحدث التفاعل الأول. وينتهى هذاالتفاعل داخل خلاط التفاعل فى مدة من 30 – 60 دقيقة ـ وفى أثناء فترة ترسيب وتصلبمزيج السوبر فوسفات الذى سببته البلورة السريعة نسبياً لكبريتات الكالسيوم منخفضالإذابة. والمرحلة الثانية من العملية هى تعتيق للسوبر فوسفات، أى تكوين وبلورةأحادى فوسفات الكالسيوم فى وعاء التفاعل. ويتم نقل المزيج الثخن المكون إلى وعاءالتفاعل المستمر ذى سرعة منخفضة لكى يسمح بالتصلب (انظر الشكل رقم 2)، حيث يحدثتكوين السوبر فوسفات (ترسيب وتجميد المزيج فى مرحلة التعتيق الأولى). وتنبعث كمياتملحوظة من مركبات الفلوريد من عملية التحميض، ويتم إرسالها إلى غاسلات الغازاتالموضحة فى
ويتم نقل مسحوق السوبر فوسفات من وعاء التفاعل إلىعملية التعتيق عن طريق السير الناقل – الموجودة أسفل وعاء التفاعل _ إلى أكوامالتخزين من أجل المعالجة أو استكمال التفاعل الكيميائى الذى يستغرق 2 – 6 أسابيعلكى يتوافر خامس أكسيد فوسفور بنسبة مقبول لمغذى النبات. ويتم توزيع السماد الخامعن طريق جهاز نثر ، ومن أجل التعجيل بعملية التعتيق، يتم تقليب السوبر فوسفات أثناءالتخزين بواسطة مرفاع ذى قادوس كباش (Grab=bucket crane). ويظل المنتج النهائىمحتوى على كمية محددة من حامض الفوسفوريك الطليق (غير المتحد) مما يجعل السماد أكثرامتصاصاً للرطوبة. ويتم استخدام إضافات امتزاجية admixtures معادلة ليتم إزالةالحامض الحر من السوبر فوسفات أو يتم معالجتها بالأمونيا الغازية. وتحسن هذهالإجراءات من الخصائص الفيزيائية للسوبر فوسفات. حيث تقلل محتوى الرطوبة والقابليةلامتصاص الرطوبة والميل إلى التعجين وإذا تم استخدام الأمونيا، يضاف للسماد مغذىإضافى ( N2) .
فى أثناء تفاعل الفوسفات مع حامض الكبريتيك فى وعاء التفاعل،ينبعث فلوريد الهيدروجين (HF) ويتفاعل مع السيليكا الموجودة فى الفوسفات ويكونسليكون رباعى الفلورايد (SiF4) وحامض الفلوسليسيك وعليه يتم غلق وعاء التفاعلالمستمر بحيث لا تتسرب أدخنة هذه المركبات إلى بيئة العمل. وتسحب غازات الفلور – التى تحتوى على حامض الفلوسيلسيك والأبخرة من خلال فتحة موجودة فى سقف وعاء التفاعلإلى أنبوب التهوية إلى وحدة الامتصاص ويتم استخدامها لعمل فلوسليكات الصوديوم (Sodium Flue Silicate) ويتم تحبيب السوبر فوسفات فى محببات اسطوانية من أجل تحسينخصائصه الفيزيائية. وفى المحبب ، يتم ترطيب مسحوق السوبر فوسفات (بعد ما يتممعالجته لمدة 2 – 6 أسابيع) بماء يدخل الاسطوانة من خلال صنابير ويتحول إلى حبيباتذات أحجام مختلفة يتم بعد ذلك تجفيفها ويتم فصلها (غربلتها) إلى أجزاء ذات حجمقياسى ويتم تبريدها. وبعد ذلك يتم تعبئة المنتج فى أكياس بلاستيك (بولى ايثيلين). كما يتم طحن وتدوير الحبيبات الكبيرة عن الحجم القياسى، مع الحبيبات الصغيرة عنالحجم القياسى، إلى وعاء التفاعل .
ب) سماد السوبر فوسفات الثلاثى
يوضح الشكل رقم (4) مخطط توضيحىلتصنيع السوبر فوسفات الثلاثى. ويعتبر هذا النوع من الأسمدة أكثر تركيزاً من السوبرفوسفات العادى ويحتوى على 45 – 46% من حامض أكسيد الفوسفور المتاح. ويتم تصنيعالسوبر فوسفات الثلاثى عن طريق تأثير حامض الفوسفوريك على حجر الفوسفات . والتفاعلالأساسى هو :

Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 14H3 PO4 10Ca (H2 PO4)2 + 2HF
)السوبر فوسفات الثلاثى) (حجرالفوسفات(
ويتم استخدام عملية مشابهة لعملية إنتاج السوبر فوسفات الأحادى، والتى يتم بهاخلط حجر الفوسفات المطحون مع حامض الفوسفوريك فى مفاعل ذى مرحلتين. ويتم رش الزيجالناتج داخل محبب اسطوانى يسير فى اتجاه واحد مع الغازات الناتجة عن حرق الوقود (الغاز الطبيعى أو المازوت والهواء). يتم غربلة المنتج وتدوير الحبيبات غيرالمطابقة للحجم القياسى إلى معدات التحبيب. يتم تبريد المنتج ذى الحجم القياسىوتخزينه استعداداً لتعبئته. كما يتم غسل الغازات الخارجة من المفاعل والمحببوالمبرد لإزالة مركبات الفلور وذلك فى غاسل الغازات (Scrubber) .

يتبع................

[د. محمد سعيد عيسى]

جـ) إنتاج حامض الفوسفوريك (الطريقة الرطبة )
تتم العملية الرئيسية لإنتاجحامض الفوسفوريك عن طريق استخدام حامض الكبريتيك كما هو موضح بالشكل رقم (5). والتفاعل الأساسى هو :
Ca F2 .3 Ca3 (PO4)2 + 10H2 SO4 + 20H2O à 10Ca SO4. 2H2 O + 2HF + 6H3 PO4
(جبس ) (حجر فوسفات (
يتم تغذية حجر الفوسفات الخام المطحون (الذى يقل حجمه الشبكى عن 200) إلى أنبوبمائل (Chute) حيث يغسله تيار تم تدويره من حامض الفوسفوريك (H3PO4) داخل وعاءتفاعل ، ويتفاعل مع حامض الكبريتيك القوى. ويتراوح زمن المكوث (retention) من 1.5إلى 12 ساعة ، ويتم التحكم فى ظروف التشغيل لإنتاج بلورات الجبس القابلة للترشيح. وتنتج فى المفاعل حرارة كبيرة عندما يتفاعل حامض الكبريتيك مع حجر الفوسفات. وفىالمصانع القديمة كان يتم إزالة هذه الحرارة بتمرير هواء على سطح المزيج الساخن ،أما فى المصانع الحديثة، فيتم تبريد جزء من المزيج عن طريق التفريغ المفاجئ ، ثميعاد تدويرها داخل المفاعل. ويتم ترشيح خليط التفاعل بواسطة مرشح صوانى قابل للميل (Tilting pan filter) . ويدخل المزيج المرشح باستمرار إلى الصوانى المتصلة بمصدرالتفريغ. ويدور الإطار الدائرى الداعم للصوانى مما يساعد كل صينية على التحرك بنجاححسب عدد الغسلات المطلوبة. وبعد تصريف محلول الغسل النهائى بالكامل يتم تحريرالمفرغ وعكس الصينية 180 درجة . وتسقط كعكة المرشح (Filter Cake) مع ضمان إزالتهاعن طريق تيار هواء معاكس من خلال وسط الترشيح الذى يكون عندئذ قد تم تنظيفه وتجديدهبدُش عالى الضغط، بينما تظل الصينية مقلوباً . ويتم تنظيف وسط الترشيح ومنطقة الصرفبالتفريغ وتعود الصوانى إلى وضع التغذية .
تنتج هذه العملية حامض بتركيز (28إلى 32%) يتعين تركيزه فى مبخر، ليتوافق مع المواصفات اللازمة لتغذية الفوسفات منأجل إنتاج الأسمدة. وعادة ما يكون الحامض الخام أسود ويحتوى على معادن مذابة وفلورومركبات عضوية مذابة وغروية. وعادة ما يتم إزالة الشوائب الصلبة العالقة بالترسيب. ويتم استخدام الاستخلاص بالمذيب أو الترسيب بالمذيب من أجل إزالة الشوائب الذائبة. ويستخدم الاستخلاص بالمذيب مذيب قابل للامتزاج الجزئى مثلn-butanol ن-بيوتانول أو iso-butanol (ايزو-بيوتانول) أو n-heptanol (برافين هدروكربونى-ن). يتم استخلاصحامض الفوسفوريك وتترك الشوائب. ويسترد الاستخلاص الاسترجاعى باستخدام الماء حامضالفوسفوريك المنقى. أما الترسيب بالمذيب فيستخدم مذيباً قابل للامتزاج الكاملبالإضافة إلى قلويات أو أمونيا من أجل ترسيب الشوائب كأملاح فوسفاتية . وبعدالترشيح، يتم فصل المذيب بالتقطير ويتم تدويره.
المخاطر الرئيسية
تعد فرصة انسكاب الحامض من خزانات التخزين ضئيلة جداً،بينما تعد المخاطرة الأكثر احتمالاً هى تسربه من الخزان بسبب التآكل. والتآكل بفعلحامض الفوسفوريك يعد عملية بطيئة نسبياً وتبدأ بفتحة صغيرة فى الخزان. وبشكل عادىيمكن رؤية التسرب ويفرغ الخزان قبل حدوث انسكاب كبير . وهناك أيضاً خطر تصدع خطوطالتغذية أثناء تحميل الحامض وقد يؤدى هذا إلى انسكاب غير محكوم ، ويتعين توافرمضخات لتفريغ الأنابيب.
وأهم الاعتبارات التى يتعين أخذها فى الحسبان عند تصميموإنشاء منطقة تصريف الجبس الفوسفورى هى : انتقاء الموقع وبرك التبريد والتحكم فىتخلل التربة. ويعتمد ارتفاع المدخنة على المواصفات الهندسية للتربة التحتية وشدةالحمل المسبب للبرى، وإذا ما كان هناك أى قيود قانونية. وسيتعين تهيئة أسطح بركالتبريد حسب الظروف المناخية المحلية واتزان الماء فى المصنع. تكون مياه العملياتالمصاحبة للجبس الفوسفورى عالية الحامضية وتحتوى على مستويات عالية من الملوثات. وربما تكون بعض الخيارات التالية ضرورية لمنع وصول هذه المياه إلى المياه الجوفيةالموجودة بالموقع : خنادق جمع الارتشاح، الآبار الاعتراضية، الحواجز الطبيعية،أنظمة التبطين (الطبيعية أو الاصطناعية) وتثبيت خامس أكسيد الفوسفور القابل للذوبانوالعناصر ذات النسب الضئيلة عن طريق التعادل.

د) عملية تصنيع حامض الكبريتيك
العملية المستخدمة هى طريقة التلامس (Contact process) ويعرض الشكل رقم (6) المواد الخام والمنتجات والملوثات المتوقعة. وعادة ما يستخدم الكبريت العنصرى كمادة خام ويتم أكسدته إلى ثانى أكسيد الكبريت (SO2) . وبعد ذلك يتم أكسدة ثانى أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO3) باستخدام العامل المساعد خامس أكسيد الفاناديوم (P2 O5) ويمكن التعبير عنالتفاعلات الكيميائية التى تحدث فى المعادلات التالية :

S + O2 SO2
SO2 + O2 V2­­­­­­ O5 SO3
SO3 + H2 O H2 SO4
يتم صهر الكبريت أولاً باستخدام البخار، ثم يتم ترشيحه لإزالة الملوثات التى قدتسمم العامل المساعد. ويتم حرق الكبريت السائل فى محرقة كبريت باستخدام هواء جافمرشح. ويتم تجفيف الهواء باستخدام حامض كبريتيك مركز. وناتج الاحتراق عبارة عن غازيحتوى على نسبة 8 – 11% من ثانى أكسيد الكبريت و 8 – 13% من الأكسجين الذى يتمتبريده فى غلايات استرجاع طاقة (WHB) عند درجة حرارة حوالى 420°م . وتعتمد درجةالغاز الداخل للمحول على كم ونوعية العامل المساعد وكذلك على تركيب ومعدل تدفق غازثانى أكسيد الكبريت ، ولكنه عادة ما يفوق 426°م. ويحتوى المحول على طبقات منالعامل المساعد، وعادة ما يكون خامس أكسيد الفاناديوم، الموجود فى صوانى أفقية أوأسطح أفقية مرتبة بحيث يمر الغاز المحتوى على ثانى أكسيد الكبريت وفائض الأكسجين منخلال مرحلتين أو ثلاثة أو أربعة من العامل المساعد. وعند مرور الغاز من خلال المحول، يتم تحويل حوالى 95 إلى 98% من ثانى أكسيد الكبريت (SO2) إلى ثالث أكسيد الكبريت (SO3) بانبعاث حرارة كبيرة. ولا يمكن الحصول على أقصى تحويل إذا كانت درجة الحرارةفى أى مرحلة مرتفعة جداً. وعليه، يتم توظيف مبردات غازية بين مراحل المحول. ويكونتركيز ثالث أكسيد الكبريت الخارج من المحول عند 426- 454° م تقريباً هو نفسه مثلتركيز ثانى أكسيد الكبريت الداخل.
ويتم تبريد غاز المحول إلى 232 و 260°م فى مقتصد (Economizer) أو مبادل حرارىأنبوبى. ويدخل الغاز المبرد إلى برج الامتصاص، حيث يتم امتصاص ثالث أكسيد الكبريت (SO3) بكفاءة عالية لينتج خط سريان دائر من حمض الكبريتيك بتركيز 98 : 99% . ويختلطثالث أكسيد الكبريت بالماء الفائض فى الحامض ليكون حامض كبريتيك أكثر تركيزاً. ولتقليل انبعاث ثالث أكسيد الكبريت (SO3) فى الغاز الخارج ، يتم إضافة مرحلة امتصاصثانية حيث يتم إمرار الغازات الخارجة من برج الامتصاص إلى برج امتصاص ثانى. وربماتمر الغازات الخارجة من برج الامتصاص من خلال مبادل حرارى حيث يتم إعادة تسخينهالتصل حوالى 426°م قبل إعادة دخول المحول. وعندئذ تمر خلال العامل المساعد ويتمتبريدها وتتدفق خلال أبراج الامتصاص ثم إلى الغلاف الجوى. ويرجع مصدر كبير للتلوثالناتج عن هذه العملية إلى انبعاث غازى ثانى أكسيد الكبريت وثالث أكسيد الكبريت معرذاذ الحامض من برج الامتصاص وكذلك التسرب الناتج من المبادلات الحرارية.
المخاطر الرئيسية
وتتواجد أعلى المخاطر من التلوث الطارئ أثناء تخزين ونقلحامض الكبريتيك . ويوجد لدى المصانع أنظمة مختلفة لجمع التسربات والانسكابات. ولاتشكل تسربات الغاز عادة مشكلة، حيث يتم توليها بأنظمة التحكم والرصد المختلفة والتىتقيس محتوى ثانى أكسيد الكبريت فى الهوا.

يتبع..........

[د. محمد سعيد عيسى]

وقبل ان استكمل نقطة صناعة الاسمدة اردت ان نمر على عمليات التمثيل الضوئى بالنبات
نستكملها ونعود لموضوعنا الاول " صناعة الاسمدة "

التمثيل ضوئي

ورقة النبتة هي الموقع الأولي لعملية التمثيل الضوئي في النباتات


التمثيل الضوئي أو التخليق الضوئي (باللاتينية: Photosynthesis) :
هو عملية كيميائية معقدة تحدث في خلايا البكتريا الزرقاء وفي صانعات اليخضور(الصانعات الخضراء) أو الكلوروبلاست في كل من الطحالب والنباتات العليا; حيث يتم فيها تحويل الطاقة الضوئية الشمسية من طاقة كهرومغناطيسية على شكل فوتونات أشعة الشمس إلى طاقة كيميائية تخزن في روابط سكر الجلوكوز وفق المعادلة التالية :
6CO2 + 6H2O + light + chloroplasts = C6H12O6 + 6O2


ومن أهم نواتج هذه المعادلة هو :* الأكسجين ; وكل جزيئة من ثاني أكسيد الكربون تدخل في المعادلة يقابلها جزيئة من الأكسجين ناتجة من التفاعل.
* مركباتسكريات حاوية على طاقة عالية.
ورغم بساطة هذه المعادلة في وضعها السابق ولكنها تتم في خطوات معقدة، وتتم هذه المعادلة في دورتين:* الأولى تسمى تفاعلات الضوء (بالإنجليزية: Light reactions‏) وهي تفاعلات تعتمد على وجود الضوء وتعمل عليه.
* الثانية تسمى تفاعلات الظلام (بالإنجليزية: Dark reactions‏) أو تفاعلات دورة كالفن وهي تفاعلات تعمل ليلا وفي الظلام استغلالاً للمنتجات النهارية التي أنتجت في الضوء.
وقد سميت تفاعلات الظلام باسم مكتشفها كالفن، وتعمل تفاعلات دورة كالفن في النباتات ذوات الفلقتين أو وهي مركبات ثلاثية الكربون ولذلك تسمى دورة الكربون الثلاثي. وهناك دورة هاتس سلاك (Hatch slak) وهي تعمل في النباتات ذوات الفلقة الواحدة (Monocotyledon) أو (Monocot).

عملية التمثيل الضوئي

* تبدأ عملية التمثيل الضوئي بسقوط الضوء على مجموعة من الخلايا النباتية المتجاورة مكونة لنظام ضوئي داخل البلاستيدات الخضراء.
* عندما تسقط فوتوناتالضوء على جزيئة الكلوروفيل يصطدم الفوتون بألكترون من الكترونات الكلوروفيل عندها يصبح الإلكترون في حالة تهيج ويقفز من مداره الاصلي، وهذه حالة غير ثابتة فيميل للعودة اللى مداره الاصلي (خلال جزء من الثانية) وأثناء عودته يطلق الطاقة التي اكتسبها ,يمكن ان تنطلق طاقة الالكترون على شكل حرارة أو ضوء أو فلورة، اما في التمثيل الضوئي فانها تعمل على تسيير تفاعل كيميائي.
ـ الطاقة الكيميائية تختزن في المركبات العضوية الغنية بالطاقة خاصة الادينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ; ويتم ذلك بوجود (ADP) والفوسفات كما في المعادلة : ADP + P + Energy = ATP


ـ تنتقل بعض هذه الطاقة الإلكترونية عبر جزيئات (+NADP) منخفضة الطاقة ليعطي (NADPH) مرتفع الطاقة وبذلك يتكون مركبان مرتفعا الطاقة هما (ATP) و(NADPH).* حيث NADP تمثل " نيكوتين اميد ثنائي النوكليوتيد فوسفات "
* و ATP تمثل "ادينوسين ثلاثي الفوسفات"
ـ يستغل جزء من الطاقة الضوئية المنتقلة إلى الالكترونات في شطر جزيئات الماء (H2O) إلى ايوناتالهيدروجين وأيونات الأكسجين.
ـ يدخل أيون الهيدروجين في العمليات الحيوية التالية، وينطلق الأكسجين
ـ ولذلك فإن مصدر الأكسجين الناتج في عملية البناء الضوئي ناتج من الماء المشطور، أي أنه أكسجين الماء بعد نزع الهيدروجين منه، وبذلك يتحقق قول الله تعالى: وجعلنا من الماء كل شيء حي [الأنبياء] : 30.
ـ حيث أننا نتنفس أكسجين الماء، وتتنفسه الكائنات الحية هوائية التنفس (Aerobic respiration) علاوة على وظائف الماء الحيوية الأخرى في أجسام الكائنات الحية.

العوامل التي تؤثر في التمثيل الضوئي
يتأثر معدل البناء الضوئي بعوامل عديدة، داخلية تتعلق بالنبات وخارجية تتعلق بالبيئة.


العوامل الداخلية:* تركيب الورقة : ويشمل سمك القشيرة والبشرة، وجود الأوبار على سطحها، تركيب النسيج المتوسط، موضع الجسيمات في الخلايا ,حجم المسام وتوزعها.
* نواتج التمثيل الضوئي : عندما يزداد تركيز نواتج التمثيل الضوئي في الخلايا الخضراء يقل معدل العملية وبخاصة إذا كان انتقال تلك النواتج بطيئا.
* حالة المادة الحية البروتوبلازموالانزيمات وبخاصة جفاف البروتوبلاسم واضطراب عمل الانزيمات.

العوامل الخارجية:
* تشمل العوامل الخارجية : الحرارة، الضوءوشدته، تركيزثاني أكسيد الكربون, الماء, العناصر المعدنية. وكل عامل يؤثر بعملية التمثيل الضوئي ويتأثر بالعوامل الأخرى.

عمليات دورة كالفن "Calvin Cycle"

دورة كالفن هي إحدى الدورات الحيوية المهمة في عملية تثبيت الطاقة خاصة في النباتات ذوات الفلقتين (Dicot plants) وفيها يتم تثبيت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون لتكوين أول مركب كربوهيدراتي ثابت يمكن فصله يسمى 3-فوسفوغليسيرات وهي تتم في حشوة (Stroma) البلاستيدة الخضراء خارج التلاكويدات.
ـ وفيها يتم استغلال الطاقة سابقة التخزين في التفاعلات الضوئية في عملات الطاقة من جزيئات (ATP) و(NADPH).
ـ يبدأ ذلك باتحاد ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع ريبوليز ثنائي فوسفات وإنتاج مركب وسطي يتفكك تلقائيا إلى جزيئتي حمض فوسفوغليسيرك ويتوسط هذه الخطوة أنزيم ريبيولوز ثنيائي الفوسفات كاربوكسيلاز.
ـ يمكن استخدام (PGAL) لتخليق الجزيئات العضوية مثل الجلوكوز (Glucose) ويتحول (NADPH) إلى (NADP+).
ـ كما يتحول (ATP) إلى (ADP).
ـ وبذلك تخزن الطاقة الضوئية في الروابط الكيميائية بين ذرات المركبات الكربوهيدرائية الناتجة، ويثبت الكربون الموجود في ثاني أكسيد الكربون الجوي، كما يثبت الهيدروجين الموجود في الماء، وفي النهاية يتكون الجلوكوز (Glucose) الذي ينتقل إلى دورات تحرير الطاقة لتعاد دورة العناصر والمركبات والطاقة من جديد.
ـ أهم شيء في هذه الدورات هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون لتكوين الجلوكوز، وهذه العملية تتم في عمليات معقدة يمكن تيسيرها فيما يلي.
ـ تتفاعل كل ست جزيئات من (RUBP) مع ست جزيئات من ثاني أكسيد الكربون (CO2) وست جزيئات من الماء (H2O) لتكوين 12 جزيء (PGA) وبذلك يثبت الكربون.
ـ تستغل طاقة (12) جزيء (ATP) والكترونات وهيدروجينات (12) جزيء NADPH2 لتحويل (12) جزيء من (PGA) إلى (12) جزيء (PGALs).
ـ تستغل طاقة (6) جزيئات (ATP) لإعادة ترتيب (10) جزيئات (PGALs) ليتكون (6) جزيئات (RUBPs)، وبذلك تتم دورة واحدة من دورات كالفن (أي دورة تثبيت الكربون الثلاثي).
ـ وبذلك تتم أهم عملية على سطح الكرة الأرضية وهي عملية تكوين المواد الكربوهيدراتية من ثاني أكسيد الكربون والماء وتخزن الطاقة الشمسية في الروابط الكيميائية في تلك المواد الكربوهيداتية وينطلق الأكسجين إلى الجو بعملية التمثيل الضوئي.
ـ بعد ذلك يحول النبات المواد الكوبوهيدراتية إلى مواد دهنية، ومواد بروتينية، والمركبات النباتية الأخرى.
ـ يتغذى الحيوان والكائنات الحية الدقيقة الفطريةوالبكتيريا على المنتجات النباتية.
ـ ويتغذى الإنسان على المنتجات النباتية والمنتجات الحيوانية، ومنتجات الكائنات الحية الدقيقة الصالحة للأكل البشري.
وهذه أضخم عملية في الطبيعة حيث أنها أنتجت كل كربوهيدراتودهونونفطوفحم العالم. إضافة إلى ذلك، تنتج هذه العملية الأكسجين وتستهلك ثاني أكسيد اليورانيوم الذي يعد أحد الغازات المسببة للاحتباس الحراري.

يتبع.........

[الباحثة]

ما شاء الله الله اكبر

بارك الله فيك د/ محمد سعيد عيسى

ننتظر التتمة بإذن الله

دمت برعاية الرحمن

[د. محمد سعيد عيسى]

إلى الباحثة
اشكركى على مرورك الطيب
فقد عطرتى المكان بارق عطر
وذتى الصفحة ضياءا ونورا