Гуматы: история открытия, способы получения и их свойства
Земледелие, химизация и агроэкология / 05 мая 2014
В 1786 году немецкий химик Франц Карл Ахард (1753-1821) при взаимодействии торфа и щелочи получил вещество с уникальным строением, химическим составом и свойствами.
В 1796 году французский химик Луи Николя Воклен (1763-1829) провел аналогичную реакцию между щелочью и древесиной старого вяза и получил аналогичное вещество. Как оказалось позднее, полученные Ф. Ахардом и Л. Вокленом гуминовые вещества (от лат. Humus (земля) и геческого ulmus (вяз), являются аналогами веществ, которые появляются в результате природных процессов разложения органических остатков в почве. Именно эти вещества являются накопителями плодородия почв, имеют способность влиять на грунтовые обменные процессы, выделяя в почвенный субстрат физиологически-активные вещества и элементы питания, которые обеспечивают интенсивное развитие почвенных микроорганизмов, растений и биоценоза в целом. Гуминовые вещества улучшают структуру, усиливают влагоудерживающую способность и буферность грунта, предотвращая полный распад органических веществ в почве на простой набор химических элементов.
Общие принципы получения гуминовых веществ, открытые более 200 лет назад еще во времена Ахарда и Воклена, остались неизменными в современном производстве гуматов, под какой бы маркой не выпускался продукт.
Рассмотрим как пример способ получения гумата натрия с помощью щелочи NaOH:
Гр + NaOH = ГК-СООNa + ГМК-СООNa+ФК-СООNa
Где Гр – вещество, которое содержит гуминовые составляющие (грунт, торф, бурый уголь, древесина, сапропель и др.); ГК – радикалы гуминовой кислоты; ФК – радикалы фульвовых кислот, ГМК – радикалы гиматомелановой кислоты.
Тем не менее, отличия между гуматами существуют и, как следствие, существуют отличия в их эффективности, технологичности, безопасности, в наборе дополнительных примесей и балластных включений. Наличие таких отличий обуславливает ряд факторов: конкретная технология производства, способ воздействия реагента на гуминосодержащее вещество и, собственно, само сырье, из которого производится гумат.
Получение безбалластных гуматов методом щелочной экстракции растворами аммиака или гидроксидами калия и натрия, о которых говорилось выше, используется все реже.
В силу своей дешевизны производителями широко используется метод твердофазной конверсии гуминовых кислот в гуматы процессом механической активации смеси угля с щелочами или карбонатами щелочных металлов. При этом способе производства уголь полностью перерабатывается в конечный продукт и, соответственно, все минеральные примеси, которые содержались в первоначальном сырье, перемещаются в полученный гумат. Понятно, что подобные гуминовые препараты не могут быть безбалластными, могут иметь проблемы с растворимостью и примесями нежелательных фракций, в т. ч. тяжелых металлов. Чтобы повысить качество конечной продукции существуют определенные требования для угля, который используется в производстве гуматов:
Зольность не больше 13%
Массовая доля минеральной фракции, не сообщенной с гуминовыми кислотами, не более 10%
Массовая доля гуминовых кислот должна составлять не менее 65%
В силу того, что пласты сырья залегают неоднородно, не всегда удается придерживаться обозначенных стандартов угля. Большое значение для качества гуминового препарата имеет происхождение сырья.
Главные сырьевые продукты, из которых получают гуминовые вещества
Леонардит
Один из видов бурого угля. Имеет низкую теплообразующую способность, потому малоценный как топливо, может добываться открытым способом, а также часто его сгребают в отвалы при добыче бурого угля как отходы от основной добычи. Такие отходы имеют высокое содержание гуминовых веществ и потому используются в производстве гуматов. Гуматы, произведенные из этого сырья, в основном являются солями гуминовых кислот и бедны солями фульвовых кислот (до 1%). Низкое содержание солей фульвовых кислот в данных гуматах объясняется тем, что исходные продукты, из которых они получены – фульвовые и гуминовые кислоты имеют разные свойства. Так, фульвовые кислоты, в отличие от гуминовых кислот, растворяются водой. Поэтому в процессе образования леонардита, фульвовые кислоты вымываются из угля, оставаясь в скудных количествах, что является минусом конечного продукта. Именно соли фульвовых кислот, благодаря своей подвижности, имеют особую важность как компонент физиологически активных веществ при обработке сельскохозяйственных культур гуминовыми препаратами. Некоторые производители добавляют соли фульвовых кислот в подобные гуматы. Но качество такого продукта часто далеко от желаемого в силу сомнительного происхождения включенных солей фульвовых кислот и непрогнозируемого действия такого продукта при использовании в производственных условиях.
Торф
Гуматы, полученные из торфа, содержат значительно больше солей фульвовых кислот (до 10%), так как продукт гумифицирован природой в значительно меньшей степени в сравнении с леонардитом, и фульвовых кислот вымылось немного. Кроме того торфяные гуматы более однородны по составу и содержат меньше балластных включений. Не обращая внимания на то, что мировые запасы торфа более 500 млрд. тонн, его добыча в мире признана нецелесообразной, из-за большого вреда, причиняемого окружающей среде, который выражается в нарушении экологического равновесия в местах его добычи.
Сапропель
Отложения пресноводных водоемов, которые образовались из растительных и животных остатков. Недостатками сапропеля в производстве гуматов является очень высокое содержание минеральных примесей в сравнении с бурым углем и торфом. Сапропель в ряду всех каустобиолитов, пригодных для получения гуматов, является рекордсменом по количеству химических включений в своем составе, поэтому для получения качественного конечного продукта необходимо применение затратных технологий при его переработке, что приводит к увеличению себестоимости конечной продукции.
Жидкий лигнин (лигносульфонат)
В конце 80-х годов прошлого столетия было налажено получение высококачественных концентрированных безбалластных, полностью растворимых гуматов без утечки фульвовых кислот из сырья. Получают лигносульфонат из органических продуктов природного происхождения, которые вычленяются отдельной линией в процессе переработки древесины на целлюлозно-бумажных комбинатах. Единственным производителем данного продукта на основе этой технологии под запатентованной торговой маркой «Лигногумат» является Санкт-Петербургское предприятие «РЭТ». Лигногумат полностью растворяется, не имеет балластных веществ и значительно выигрывает у своих конкурентов за счет высокого содержания солей фульвовых кислот (до 40%). Именно технология переработки жидкого лигнина позволяет полностью сберечь фульвовые кислоты непосредственно до получения конечного продукта под названием «Лигногумат». Более десяти лет программой производственных испытаний руководила профессор Санкт-Петербургского Государственного университета Р. Г. Иванова. В результате были сертифицированы и вышли на российский и мировой рынки несколько модификаций высокоэффективных гуминовых препаратов, в том числе с увеличенным содержанием микроэлементов. Также были разработаны рекомендации по использованию лигногумата на конкретных культурах и в технологических схемах. Уже существуют технологии получения высокоэффективных органических и органо-минеральных удобрений на основе лигногумата.
Источник: plantagroup.com
