Безводний аміак

Безводний аміак – така назва в сільському господарстві закріпилась за хімічно чистим скрапленим аміаком NH₃ (він же технічний аміак, амоніак). Технічний аміак широко застосовується в багатьох сферах промисловості та техніки, в тому числі в сільському господарстві в якості рідкого азотного (точніше рідинно-газового) добрива.

Аміак відомий з давніх-давен як задушливий газ з їдким запахом, що виділявся при нагріванні природного мінералу нашатирю, або при термічному розкладанні сечі тварин та людини. Вперше експериментальним шляхом аміак був отриманий в 1774 році англійським вченим Джозефом Луї Прістлі, його точний хімічний склад було встановлено в 1785 році французом Клодом Луї Бертолле. Промислове виробництво аміаку розпочалося з 1909 року завдяки технології та установці, які були розроблені німецьким хімікомФріцом Габером.

Застосування скрапленого аміаку безводного як азотного добрива розпочалося в середині 20-го сторіччя в Канаді й США, де набуло дуже широкої популярності. На сьогоднішній час безводний аміак займає 60 – 65% ринку азотних добрив в Північній Америці, та не менше 30% – в країнах Європи (де він займає нижчу частку в зв’язку з тим, що розміри європейських фермерських господарств зазвичай суттєво менші, ніж в США й Канаді, й в середньому складають 20 – 40 га). В Україні азотне добриво безводний аміак займає частку до 15% ринку, проте з року в рік невпинно набирає популярності в вітчизняних аграріїв, які намагаються будувати свій бізнес на принципах інтенсивного промислового агровиробництва.

Переваги й недоліки добрива безводного аміаку

Аграріям добре відомі особливості та складності внесення добрива безводного аміаку на свої поля:

• потрібні спеціалізовані агрегати (так звані аміачні комплекси), які коштують недешево, й не кожному господарству «по кишені»;
• ускладнена логістика застосування, бо складування, транспортування й внесення аміаку безводного (скрапленого) потребує особливих цистерн, насосної й трубопровідної техніки, що «працюють» в умовах високого робочого тиску 20 – 22 Бар;
• аміак скраплений є небезпечною речовиною (4-го класу небезпечності), тож потребує дотримання суворих заходів безпеки при поводженні з ним (під час того ж складування, транспортування й застосування), до роботи з ним допускається лише відповідно навчений та тренований персонал;
• вимогливість цього добрива до умов внесення: тільки у достатньо вологий й добре розпушений ґрунт з вирівняною поверхнею поля, бо при внесенні безводного аміаку в надмірно зволожену, або навпаки, занадто суху, переущільнену або погано розпушену (грудкувату, кам’янисту) землю слід очікувати значних втрат добрива в результаті його газифікації з викидом в атмосферу.

Але попри всі ці й інші застереження, добриво аміак безводний вже давно міцно завоювало прихильність в аграріїв Північної Америки (США, Канади) та країн Європи, й невпинно з року в рік набирає популярність серед українських землеробів. В чому ж причина? В чому така перевага безводного аміаку перед іншими видами мінеральних азотних добрив?

1. Аміак безводний скраплений є найбільш концентрованим азотним добривом з присутніх на ринку, що містить масову частку 82% азоту (наприклад, в аміачній воді 20 – 25% азоту, в рідкій карбамідно-аміачній суміші 28 – 32%азоту, в аміачній селітрі 34 – 35% азоту, в сечовині (карбаміді) – 46% азоту). За розрахунками, навіть з урахуванням всіх супутніх витрат на ускладнену логістику, собівартість внесення добрива безводного аміаку в розрахунку на одиницю азоту є суттєво меншою, ніж вартість одиниці азоту при внесенні інших видів азотних добрив.
2. Одночасно з цим безводний аміак є набагато дешевшим в закупівлі, оскільки собівартість його виробництва набагато нижча, ніж інших видів азотних добрив. Причиною є те, що чистий технічний аміак є сировиною при виробництві всіх інших видів азотних добрив (аміачної води, КАС, аміачної селітри, сульфату амонію). В свою чергу добриво аміак безводний є скрапленою формою того ж технічного аміаку, тому в його собівартості відсутня вартість тих ресурсомістких і енергомістких технологічних операцій, що присутні при виробництві інших видів добрив (хімічні реакції в реакторах, розчинення, випарювання тощо).
3. Аміак NH₃ при внесенні в ґрунтвідразу переходить в амонійну форму азоту NH₄– (солі азотної кислоти), яка практично не вимивається атмосферними опадами в нижчі ґрунтові горизонти. Таким чином, при грамотному дотриманні технології внесення, втрати добрива безводного аміаку мінімальні, а його дія на культурні рослини характеризується інтенсивністю та тривалістю (пролонгованістю) посиленого азотного живлення.
4. За сумою своїх властивостей (сконцентрованість, інтенсивність та пролонгованість впливу на культуру, дешевизна в закупівлі) безводний аміак дозволяє господарству не тільки економити паливо та кошти, але й призводить до практично гарантованого суттєвого приросту в урожайності культур (3 – 7 ц/га й більше на зернових, до 300 ц/га на цукрових буряках та ін.). Так, наприклад, на високому агротехнічному фоні з застосуванням безводного аміаку в Європі збирають урожаї пшениці до 120 ц/га, в США намолочують до 200 ц/га кукурудзи. Найбільш ефективним застосування аміаку безводного є на культурах з високим виносом азоту: на зернових (кукурудза на зерно й силос, пшениця, ячмінь), технічних (соняшник, ріпак, соя), цукрових буряках, баштанних та овочевих культурах.

Деякі фізичні та хімічні властивості скрапленого аміаку

В рідкому (скрапленому) вигляді аміак є прозорою мало в’язкою текучою рідиною (в’язкість 0,785^.10-5 Па^.сек, що приблизно в 8 разів менше, ніж у води) жовтуватого кольору, з щільністю 614 кг/м³ при t=”18°С. Температура кипіння скрапленого аміаку складає мінус 33 °С, відповідно, при такій же температурі газифікований аміак конденсується в рідину.

При нормальних температурах навколишнього середовища, що характерні для польових робіт (від мінус 2 °С і вище) скраплений аміак закипає й газифікується, перетворюючись в летючий газ (в два рази легший за повітря) з характерним їдким запахом нашатирю. В скрапленому стані аміак – мало горюча рідина, але в газоподібному стані – це горючий газ (4NH₃ + 3О₂ = 6H₂О + 2N₂ + 303 ккал), який при певних пропорціях з повітрям (15 – 22% аміаку) в закритих приміщеннях та цистернах утворює вибухонебезпечні газові суміші, що вибухають в присутності відкритого вогню або іскри.

Хімічна формула аміаку NH₃, при цьому масова частка азоту в ньому складає 82%. Аміак дуже добре розчиняється в воді. При t=0°С в 1″л води розчиняється до 1200 л газоподібного аміаку, при t=”20°С – до 700 літрів. При розчиненні аміаку в воді утворюється катіон NH₄⁺ (NH₃ + H₂O =” NH₄OH =” NH₄⁺ + OH^–), який, утворюючи неорганічні солі амонію та органічні амонійні з’єднання, є основою амонійної форми азоту в ґрунті.

Фактори впливу аміаку безводного на родючість ґрунту

Амонійний азот бере найдієвішу участь в ґрунтовому біогеохімічному циклі, в результаті якого створюються умови для кореневого азотного живлення рослин, та який визначає родючість оброблюваної землі. В основі біогеохімічного циклу – діяльність ґрунтових бактерій, черв’яків та комах, які організують взаємний перехід ґрунтових форм азоту: з амінної форми NH₂⁺ в амонійну (аміачну) NH₄⁺, і далі – в нітратну NO3⁻, яка вже доступна для засвоєння коренями рослин.

Біогеохімічний ґрунтовий цикл проходить не миттєво, потрібний певний час, щоб бактерії, черви та комахи переробили весь об’єм внесеного разом з добривами азоту. Цей час залежить від багатьох факторів, передусім від заселеності землі ґрунтовою біотою та температури навколишнього середовища. Так, в залежності від температури, на перехід амінного азоту в амонійний потрібно 1 – 4 доби, а на повне перероблення амонійного азоту в нітрати – від одного до шести тижнів і більше. Проте цей перехід відбувається поступово, дія внесеного азотного добрива має пролонгований по часу ефект, що утворює оптимальні умови для тривалого посиленого азотного живлення рослин.

При внесенні добрива безводного аміаку азот потрапляє в землю відразу в амонійній формі, яка поступово протягом певного часу перетворюється на нітрати. Тож, пролонгований ефект корисної дії на оброблену культуру є цілком характерним для цього виду азотних добрив.

Але теоретичні викладки по ґрунтовому біогеохімічному циклу не в повній мірі характеризують пролонгованість дії внесеного безводного аміаку. Досліди показують, що позитивний ефект від внесення цього добрива зберігається на протязі декількох наступних років. Так, на протязі першого року після внесення аміаку безводного рослинами засвоюється до 70% кількості внесеного азоту, на другий рік – 20%, на третій рік – ще 10%.

Висока розчинність аміаку в воді та його хімічна активність призводять до того, що внесений в вологу землю на певну глибину скраплений аміак дуже швидко (на протязі до 0,2 секунди) зв’язується ґрунтовою вологою, а також органічними та неорганічними частками ґрунту (колоїдами) з утворенням ґрунтової амонійної форми азоту. Якщо вносити добриво в недостатньо вологу, погано розпушену грудкувату або кам’янисту землю, або навпаки, в перезволожену або переущільнену, рідкий аміак не встигає в повній мірі зв’язатися вологою й колоїдами, й встигає закипіти й газифікуватися. Газоподібний аміак вже набагато гірше зв’язується в ґрунті, й може частково викидатися в повітря (від якого в два рази легший), що є основною причиною втрати безводного аміаку в полі.

Амонійний азот в родючому ґрунті є стійким до вимивання водою (атмосферними осадами). Таким чином, при грамотному внесенні, можна досягти мінімальних втрат добрива безводного аміаку в полі. Цим аміак безводний вигідно відрізняється від твердих гранульованих азотних добрив (карбаміду, аміачної, натрієвої селітри, сульфату амонію), які схильні вимиватися в глибші ґрунтові горизонти, знижуючи ефективність внесення добрива, та забруднюючи навколишнє середовище.

Амонійний азот та отримані в результаті його біогеохімічного перероблення нітрати проявляють тенденцію до горизонтальної міграції в родючому шарі землі. Так, за умовно точкового внесення аміаку безводного (насправді він вноситься рядковим, або смуговим способом), через 2 – 4 дні площа його горизонтального розповсюдження складає до 300 см², через три тижні – до 1200 см². Що призводить до поступового збільшення площі контакту внесеного добрива з кореневою системою рослин, та покращення умов для їх живлення в цілому.

Аміак в чистому вигляді є отрутою для всіх живих організмів, в т.ч. й для рослин та бактерій. Так, при внесенні добрива безводного аміаку спостерігається явище «випалювання» всієї ґрунтової біоти в осередку його початкового розповсюдження. Але насправді це явище, при правильному застосуванні добрива, не наносить шкоди родючості земні, а напроти, слугує його зростанню. Бо в першу чергу таким чином знищуються хвороботворні бактерії та комахи-шкідники. Корисні ж бактерії, хоч і гинуть безпосередньо в осередку внесення чистого аміаку, дуже швидко з сусідніх ділянок заселяють «стерилізовану» ділянку знову й розмножуються в ще більшій кількості, оскільки амонійний азот для них є поживою.

Особливості технології внесення безводного аміаку

З огляду на особливі фізичні та хімічні властивості, безводний аміак вноситься переважно як основне добриво під осінню оранку чи під передпосівну культивацію. Як правило, ці види основного обробітку ґрунту проводяться в пізно-осінній чи ранньовесняний періоди, що, як правило, характеризуються достатньою кількістю ґрунтової вологи.

Не виключається (й практикується) внесення безводного аміаку як кореневого підживлення по сходах та вегетуючій культурі. Але, щоб уникнути при цьому опіків коріння рослин, слід дотримуватися певних вимог:

• міжряддя посівів мають бути достатньо широкими, не менше 30 см (щоб забезпечити відстань мінімум 12 – 15 см від проходу долота аміачного культиватора до рядка культури);
• має застосовуватися техніка, що забезпечує максимально точне внесення добрива;
• добрива для підкореневого підживлення мають вноситися в мінімальних дозах 50 – 60 кг/га.

Добриво безводний аміак вноситься на глибину 15 – 18 см, в добре розпушений вологий (але не перезволожений!) ґрунт з вирівняною поверхнею. Саме така глибина забезпечує швидке закриття внесеного добрива землею, й його максимально повне зв’язування в амонійну азотну форму. При такій глибині внесення навіть та частина скрапленого аміаку, що встигне до зв’язування газифікуватись, не зможе проникнути назовні в повітря. При чіткому дотриманні технології та використанні сучасних аміачних комплексів для внесення добрива, можна досягти практично повної відсутності його втрат в полі. Досвід показує, що при правильному внесенні добрива цілком можливо добитися, щоб не було чутно запаху аміаку на поверхні поля відразу по проходженню аміачного культиватора.

Оскільки добриво аміак безводний після внесення активно зв’язується не тільки ґрунтовою вологою, а й ґрунтовими колоїдами, непогані результати можна отримати при внесенні добрива й у сухий, але добре розпушений ґрунт, на дещо більшу технологічну глибину 20 – 25 см. В такому разі вільний аміак поглинається переважно частинками ґрунту, і вже в меншому ступені – залишками ґрунтової вологи. Цим пояснюється ще одна важлива перевага добрива безводного аміаку – він може добре «спрацювати» на підвищення врожаю навіть при внесенні в посушливий період, тоді як для отримання ефекту від внесення гранульованих азотних добрив в обов’язково необхідна достатня кількість ґрунтової вологи.

Окрім традиційної технології обробітку землі, добриво безводний аміак успішно застосовується в новаторських технологіях мінімального обробітку ґрунту Strip-Till та нульового обробітку ґрунту No-Till. Проте при внесенні добрива в рамках технологій Strip-Till та No-Till слід приділяти увагу достатньому розпушуванні землі в смузі внесення (для цього застосовують додаткові розпушуючі агрегати в одному прогоні з аміачним культиватором), аміак вносять на дещо більшу глибину 20 – 25 см.

З огляду на високу ефективність дії безводного аміаку, добриво рекомендується вносити під культури з високим виносом азоту з поля. Це, в першу чергу зернові (кукурудза, пшениця, ячмінь), технічні (соняшник, ріпак, соя, цукровий буряк), баштанні, й деякі овочеві культури. При цьому дослідним шляхом були відпрацьовані рекомендовані норми внесення аміаку безводного:

• під кукурудзу 120 – 200 кг/га;
• під пшеницю, ячмінь 60 – 150 кг/га;
• під соняшник, ріпак 60 – 120 кг/га;
• під цукровий буряк 150 – 220 кг/га;
• під баштанні та овочі 60 – 80 кг/га.

Техніка та логістика застосування безводного аміаку

Для внесення добрива безводного аміаку застосовують спеціально переобладнані аміачні культиватори, які складаються:

• власне з культиватора з відповідними розподільчими колекторами та трубопроводами високого тиску, робочими органами такого культиватора є спеціальні сталеві трубки-долота, через які скраплений аміак безпосередньо вноситься в землю;
• з нормувальної та розподільчої апаратури, а в новітніх комплексах – і з бортового холодильного апарату для мінімізації закипання скрапленого аміаку до моменту внесення в ґрунт;
• з приагрегатної причіпної цистерни, в якій перебуває розхідний об’єм безводного аміаку під високим тиском 20 – 22 Бар.

Працювати з аміачними комплексами в полі мають спеціально навчені працівники, що отримали відповідні допуски для роботи з аміаком. Попри високу безпеку в роботі сучасних польових аміачних комплексів, обслуговуючий їх персонал має бути відповідним чином екіпірований (протигази або респіратори з захисними окулярами, захисні костюми та взуття).

Транспортується скраплений аміак також під високим тиском 20 – 22 Бар в спеціальних посилених стальних залізничних та автомобільних цистернах. Безводний аміак за класифікацією є небезпечним вантажем 4-го класу небезпеки, й потребує відповідної організації перевезення відповідно до державних нормативних документів: підготовки й сертифікації транспортного засобу та водія (екіпажу) відповідно до вимог Європейської угоди про міжнародне дорожнє перевезення небезпечних вантажів (ДОПНВ), отримання погодження маршруту руху та часу в Національній поліції України, тощо.

Завантажується й перевантажується скраплений аміак з застосуванням спеціальних аміачних насосів та рукавів високого тиску в повністю герметичних умовах, шляхом витіснення тиском газифікованого аміаку з цистерни в цистерну. Процедура перевантаження скрапленого аміаку потребує спеціально навченого та відповідним чином екіпірованого персоналу, який отримав необхідні допуски.

Плече доставлення аміаку безводного автомобільними цистернами 20 – 24 куб.м безпосередньо в поле може бути досить значним. Завантажитися скрапленим аміаком в автомобільну великотоннажну цистерну в Україні можна:

1. Безпосередньо на виробництві. Виробництво скрапленого технічного аміаку в Україні здійснюється на таких підприємствах, як ВАТ «Одеський припортовий завод», ПАТ «Черкаси Азот», ПАТ «Рівне Азот», ПрАТ «Сєверодонецьке об’єднання Азот», АТ «Дніпро Азот».
2. На одному з пунктів відвантаження аміаку магістрального аміакопроводу, що проходить по території Луганської, Харківської, Дніпропетровської, Миколаївської, Херсонської та Одеської областей.
3. З залізничної аміачної цистерни на обладнаному терміналі товарної залізничної станції.

Очевидно, що далеко не кожне мале чи середнє аграрне господарство може собі дозволити утримувати недешеву спеціалізовану техніку, дотримуватися технологій та готувати персонал для внесення безводного аміаку, не зможе «потягнути» доволі складну логістику його отримання, зберігання та доставлення в поле. Сукупність цих факторів покликала до життя спеціалізовані компанії, так звані «агрохіми», що якраз й спеціалізуються на наданні землеробам комплексних послуг по внесення добрива безводного аміаку. Спеціалізовані компанії мають в своєму розпорядженні всю необхідну техніку та професійно підготовлений персонал, знання й навички в організації транспортування небезпечного вантажу від пункту завантаження до поля.

Розрахунки показують, що навіть з урахуванням оплати послуг спеціалізованого «агрохіму», застосування рідкого азотного добрива безводного аміаку є економічно обґрунтованим та вигідним. В основі цієї економічної обґрунтованості такі основні фактори:

• з урахуванням дешевизни безводного аміаку в закупівлі та відносно високої вартості його логістики, сумарна собівартість його внесення з розрахунку на одиницю азоту принаймні не вища, а то й менша за собівартість внесення інших видів азотних добрив;
• висока ефективність дії цього висококонцентрованого азотного добрива на підвищення врожайності культур, що помітно перевищує ефективність інших видів азотних добрив;
• його здатність «працювати» на підвищення врожайності навіть в посушливі сезони, вигідно виділяючись цим на фоні твердих гранульованих добрив.

Наша компанія Проммаш надає професійну й комплексну послугу по внесенню добрива аміаку безводного на посівних площах замовника. Нашому замовнику немає потреби перейматися всіма супутніми складнощами, що супроводжують непросту технологію внесення цього високоефективного азотного добрива. Ми маємо всю необхідну сучасну техніку, навчений персонал, знання й вміння організувати логістику доставлення та безпеку поводження з небезпечною речовиною, щоб забезпечити максимально якісне внесення добрива на полях замовника в точно обумовлені строки.

Замовнику варто лише все добре прорахувати, прийняти рішення, замовити внесення безводного аміаку в компанії Проммаш, й отримати практично гарантовану прибавку до врожаю. Ми в свою чергу беремо всі клопоти, складнощі та ризики на себе, гарантуємо якість та своєчасність виконання робіт, грамотне застосування технології внесення добрива з урахуванням особливостей земель замовника та погоди.