ממה מייצרים דשנים? מסע מהמכרה ועד לשדה

המקור לחנקן: לתפוס את האוויר

החנקן הוא אבן היסוד של החלבונים בצמח והמניע העיקרי לצמיחה וגטטיבית ירוקה. למרבה האירוניה, אף על פי שהאטמוספירה שלנו מורכבת מ-78% חנקן, צמחים אינם יכולים להשתמש בו בצורתו הגזית (N2). הקשר הכימי בין שני אטומי החנקן באוויר הוא כה חזק, עד שנדרשת אנרגיה עצומה כדי לפרק אותו ולהפוך אותו לזמין.

כאן נכנסת לתמונה אחת ההמצאות החשובות בהיסטוריה האנושית: תהליך "האבר-בוש". בתחילת המאה ה-20 פותחה השיטה ללכוד את החנקן מהאוויר ולהפוך אותו לאמוניה (NH3). התהליך דורש תנאים קיצוניים:

• לחץ גבוה מאוד (כ-200 אטמוספירות).
• טמפרטורות גבוהות (400-500 מעלות צלזיוס).
• שימוש בזרזים מתכתיים (קטליזטורים).
• מקור מימן, המגיע בדרך כלל מגז טבעי.

התוצר הראשוני הוא אמוניה נוזלית או גזית. משם, התעשייה ממשיכה לעבד את האמוניה למוצרים מוצקים ונוזליים המוכרים לחקלאי. למשל, על ידי הוספת פחמן דו-חמצני לאמוניה בלחץ גבוה, אנו מקבלים אוריאה לחקלאות, שהיא הדשן החנקני המרוכז והנפוץ ביותר בעולם.

סוגי דשנים חנקניים נגזרים

לאחר ייצור האמוניה, ניתן ליצור מגוון רחב של דשנים:

1. אמוניום חנקתי: נוצר על ידי תגובה בין אמוניה לחומצה חנקתית. דשן זה מספק חנקן בשתי צורות זמינות מיידית.
2. גופרת אמון: תוצר לוואי של תעשיות הפלדה או ייצור מכוון על ידי תגובה עם חומצה גופרתית. מתאים במיוחד לקרקעות בסיסיות כמו בישראל.
3. תמיסות חנקן: עירוב של אוריאה ואמוניום חנקתי במים ליצירת דשן נוזלי (UAN).

הזרחן: זיכרון ימי עתיק

בניגוד לחנקן שמגיע מהאוויר, הזרחן (P) מגיע מהאדמה. מקור הזרחן הוא בסלעי פוספט, שהם למעשה משקעים ימיים עתיקים בני מיליוני שנים. סלעים אלו מכילים שרידים של יצורים ימיים קדומים שהצטברו על קרקעית האוקיינוסים הקדמונים.

תהליך הייצור מתחיל במכרה פתוח. דחפורי ענק מסירים את שכבות הכיסוי (האדמה שמעל המרבץ) וחושפים את סלע הפוספט. הסלע נגרס, נטחן ועובר תהליכי העשרה כדי להפריד את הפוספט מהחול ומהחרסית. עם זאת, סלע פוספט גולמי כמעט אינו מסיס במים ואינו זמין לצמח. כדי להפוך אותו ל מה זה דשנים זרחניים יעילים, יש לבצע טיפול כימי אגרסיבי.

הסלע הטחון מוכנס לריאקטורים ענקיים שם הוא מגיב עם חומצה גופרתית חזקה. התוצאה היא "חומצה זרחתית ירוקה" וגבס (תוצר לוואי). החומצה הזרחתית היא חומר הגלם ממנו מייצרים את רוב דשני הזרחן המודרניים, כמו סופר-פוספט או דשנים מורכבים.

האשלגן: הזהב הלבן של ים המלח

האשלגן (K) הוא יסוד חיוני לוויסות משק המים בצמח ולעמידות בפני עקות. כאן, לישראל יש תפקיד עולמי מרכזי. ים המלח הוא אחד המקורות העשירים והאיכותיים ביותר לאשלגן בעולם. בעוד שבמקומות אחרים בעולם (כמו קנדה ורוסיה) כורים אשלגן במכרות תת-קרקעיים בעומק של קילומטרים, בישראל התהליך מבוסס על אנרגיית השמש.

מי ים המלח נשאבים לבריכות אידוי ענקיות. השמש הישראלית הקופחת מאדה את המים, והמלחים מתחילים לשקוע בהדרגה. הראשון לשקוע הוא מלח הבישול (נתרן כלורי), ולאחריו שוקע המינרל המבוקש – קרנליט. הקרנליט נאסף על ידי דוברות צפות ("הרווסטר"), מועבר למפעלים ושם מופרד לאשלגן כלורי (MOP).

עבור גידולים הרגישים למליחות, האשלגן הכלורי עובר המרה נוספת. בתגובה כימית עם חומצה גופרתית, מחליפים את הכלור בגופרית, ומתקבל אשלגן גופרתי – דשן פרמיום נטול כלור, המתאים לגידולים איכותיים ולקרקעות מלוחות.

יסודות המיקרו: התיבול שמשנה את הטעם

מעבר לשלושת הגדולים (NPK), דשנים מודרניים כוללים גם יסודות קורט (מיקרו-אלמנטים) כמו ברזל, אבץ, מנגן ונחושת. אלו מופקים בדרך כלל מעפרות מתכת ספציפיות.

האתגר הגדול ביסודות המיקרו הוא הזמינות שלהם. בקרקע בסיסית, מתכות אלו נוטות לשקוע ולהפוך ללא זמינות לשורש. הפתרון התעשייתי הוא תהליך ה"כילציה" (Chelation). בתהליך זה, עוטפים את יון המתכת במולקולה אורגנית גדולה המגנה עליו מפני תגובה עם הקרקע, אך מאפשרת לצמח לקלוט אותו. זהו תהליך כימי עדין המבטיח שהדשן יהיה יעיל גם בתנאי קיצון.

מעיבוד למוצר מוגמר: גרנולציה וציפוי

לאחר שכל חומרי הגלם הופקו, הם מגיעים לשלב הערבוב והעיצוב. כדי שחקלאי או גנן חובב יוכל לפזר דשן לגינה בצורה אחידה, החומרים עוברים תהליך גרנולציה (גרעון). האבקות השונות מעורבבות עם דבקים ומים בתוך תופים מסתובבים, היוצרים כדוריות אחידות בגודלן.

בטכנולוגיות מתקדמות יותר, הגרגרים מצופים בפולימרים מיוחדים. ציפוי זה מאפשר שחרור איטי ומבוקר של הדשן לאורך חודשים (דשן בשחרור איטי), בהתאם לטמפרטורה וללחות בקרקע. טכנולוגיה זו חוסכת עבודה ומצמצמת את זיהום מי התהום.

קיימות וסביבה בייצור דשנים

תעשיית הדשנים עוברת בשנים האחרונות מהפכה ירוקה. הפקת אמוניה היא צרכנית אנרגיה גדולה, ולכן העולם מתקדם לעבר "אמוניה ירוקה" המיוצרת באמצעות אנרגיה מתחדשת (שמש ורוח) במקום גז טבעי.

בנוסף, בתהליך כריית הפוספטים ישנה הקפדה יתרה על שיקום הנוף. מכרות שסיימו את תפקידם מכוסים חזרה באדמה ונטעים בהם יערות או כרמים. גם תהליכי הניקוי השתפרו משמעותית כדי להסיר מתכות כבדות כמו קדמיום מתוך הדשן הסופי, על מנת להבטיח את בריאות הציבור הצורך את התוצרת החקלאית.