varje år produceras nästan 20 miljoner ton ammoniumnitrat över hela världen. Det är hittills det mest potenta, ekonomiska och praktiska gödningsmedlet på marknaden, som stöder bönder i att mata miljarder. Den senaste katastrofala explosionen i Beirut är dock en påminnelse om de faror som är förknippade med felaktig lagring och transport av denna gemensamma kemikalie., Hur kan vi utnyttja ammoniumnitratets kraft samtidigt som vi ser till att tragedier som Beirut undviks i framtiden?
Beirutskatastrofen
den 4 augusti 2020 exploderade en stor mängd ammoniumnitrat i en lagringshangar i Beiruts hamn, vilket orsakade över 300 dödsfall och 6 000 skador, liksom enorma egendomsskador, vilket gav uppskattningsvis 300 000 personer hemlösa., Den katastrofala explosionen i Beirut var en av några stora olyckor orsakade av ammoniumnitrat, jämförbar endast med explosioner i Texas City, USA (1947); Toulouse, Frankrike (2001); och Tianjin, Kina (2015).
sedan början av 1900-talet har det skett nästan 40 stora olyckor, med över hälften av dessa under de senaste 20 åren. Elva av dessa olyckor omfattade mer än 1 000 ton ammoniumnitrat eller mer än 30 dödsfall (Figur 1). Över 80% av dessa olyckor inträffade under lagring eller transport av ammoniumnitrat (Figur 2)., Analys av dessa olyckor visar att ammoniumnitratexplosioner nästan alltid föregås av bränder eller andra antändningskällor.
för ännu mer insikter i ammoniumnitratets kemiska egenskaper, dess faror och säkerhetsregler ladda ner denna djupgående CAS-rapport.
kan ammoniumnitrat tämjas?
vad kan man göra för att se till att tragedier som Beirut undviks i framtiden? Nyckeln till att driva framtida innovation i detta utrymme är att förstå den molekylära strukturen och reaktionerna som orsakar dessa kraftfulla explosioner., Ammoniumnitrat framställs genom reaktion av ammoniak med salpetersyra i vatten följt av noggrann avdunstning av vattnet.
ammoniak framställs oftast av atmosfäriskt kväve, medan salpetersyra framställs från förbränning av ammoniak, och därför tillverkas ammoniumnitrat lämpligast där ammoniak tillverkas. Bildandet av ammoniumnitrat avger betydande mängder värme, så den är gjord i vattenlösning för att bättre sprida den värmen., Vattnet måste sedan avlägsnas från lösningen för att ge fast ammoniumnitrat, oftast genom avdunstning. Medan ammoniumnitrat är stabilt vid de vanliga temperaturerna vid tillverkning och rening, används tillsatser ofta för att minska riskerna. Till exempel har kaliumföreningar som kväve-kalium och kväve-fosfor-kaliumgödselmedel använts för att öka stabiliteten hos ammoniumnitrat till fasövergång och minska dess känslighet för explosion., Kalcium – och magnesiumnitrater har också tillsatts ammoniumnitrat i små mängder för att förbättra sin fysiska stabilitet, men blandningarna absorberar lättare vatten från atmosfären. Kalciumammoniumnitrat (CAN), framställt av ammoniumnitrat och kalciumkarbonat, används i vissa fall som ett alternativ till ammoniumnitrat. Aluminiumsulfat har också använts som torkadditiv för ammoniumnitrat. Även om dessa alternativ har hjälpt, är det viktigt att notera att oavsiktliga föroreningar i tillverkningsprocessen kan minska dess stabilitet eller underlätta explosion.,
innovation av ammoniumnitrat med fokus på säkerhet
en fördjupad analys av insamling av CAS-innehåll avslöjar några viktiga områden som har börjat dyka upp i immaterialrättslandskapet och beskriver insatser för att förhindra oavsiktlig explosion eller missbruk. Dessa inkluderar framsteg kring blandningar, beläggningar, långsamma frisättningsformuleringar, partikelstorlekskontroll och hygroskopicitetsmetoder som minimerar risken för missbruk och ökar stabiliteten för säkrare lagring., Till exempel har en beläggning för ett gödningsmedel uppfunnits som förhindrar infiltrering av kolväten, såsom eldningsolja, i porerna av gödselmedel, vilket minskar dess effektivitet som oxidationsmedel (WO2003106377). Alternativt har hygroskopiska metoder också undersökts genom att tillsätta en viktig ingrediens som ett urea-dubbelsalt som bildar ett stabilt gödningsmedel med ammoniumnitrat (US20150218058)., Så, vissa alternativ har uppstått som ger användarna säkra, kostnadseffektiva alternativ men det finns fortfarande betydande kompromisser antingen i säkerhet eller kväveinnehåll, så mer innovation krävs fortfarande.
söker alternativa kvävegödselmedel
även om ammoniumnitrat är ett viktigt gödningsmedel på grund av dess höga kvävehalt, begränsar dess explosiva faror dess tillämpning, och det har till och med förbjudits i vissa områden., Att minska koncentrationen av ammoniumnitrat, hitta alternativa föreningar och utveckla säkrare former är strategier som kan bidra till att öka säkerheten för kvävegödselmedel. I tabell 1 anges alternativa kvävegödselmedel som har framkommit som säkrare alternativ som kan ge substitut till ammoniumnitrat. Tyvärr är alternativet med högsta kvävehalt vattenfri ammoniak, vilket är en giftig gas vid omgivningstemperatur., Andra alternativ med hög kvävehalt, såsom ammoniumhydroxidlösningar och urea, är attraktiva på grund av deras låga kostnader och effektivitet.de är dock flyktiga. Långsam frisättning av urea, liksom modifierade ligniner och hydrogeler, har utvecklats för att övervinna denna utmaning.
tabell 1., List of alternative nitrogenous fertilizers
|
Fertilizer |
Comment |
|
|---|---|---|
|
Anhydrous ammonia |
Pressurized gas, Risk Management Plan (RMP)-regulated substance with a threshold of 10,000 lbs, regulated as Dangerous Goods for transportation.,div id=”8648a5f2f4″> Sodium nitrate |
Stable |
|
Calcium cyanamide |
Contains calcium |
|
|
Calcium nitrate |
Contains calcium |
Handling ammonium nitrate safely
Previous disasters have heightened public awareness of the explosive nature of ammonium nitrate, and the consequences of its unsafe storage and use., Som svar har många förordningar, regler och riktlinjer för ammoniumnitrat, särskilt när det gäller lagring och hantering, uppstått på olika områden för att förbättra säkerheten. De primära amerikanska föreskrifterna för ammoniumnitrat är ”OSHA 29 CFR 1910.109 (i) – lagring av ammoniumnitrat” och memorandumet ”vägledning om lagringskraven för ammoniumnitrat i 29 CFR 1910.109(i)” som publicerades 2014 efter Adair Grain Inc. DBA West Gödningsmedel Företag explosion i 2013., Det är dock värt att notera att ett omsorgsfullt genomförande av säkerhetsbestämmelserna är nyckeln till att undvika framtida olyckor som Beirut-katastrofen., kan sammanfattas enligt följande
(Figur 3):
- Ventilation: kan tillräcklig ventilation vid brand
- isolering från förbränning: obrännbara och an-resistenta material krävs
- temperaturkontroll: förvaringstemperaturer bör vara under 130
- volym: lagringsgränser bör vara mindre än 2270 ton
- brandskydd/förebyggande: strikta brandskydd är nödvändiga
- undvika brännbara föroreningar: dela lagring från andra produkter
trots säkerhetsproblem är ammoniumnitrat fortfarande ett viktigt gödningsmedel över hela världen eftersom det är effektivt, billigt och lätt att tillverka. Som påpekats ännu en gång av Beirutincidenten innebär emellertid ammoniumnitratets känslighet för brand och explosion på grund av dålig lagring eller kontaminering betydande risker., Inkonsekventa bestämmelser och brist på varaktig medvetenhet om hur man på ett säkert sätt hanterar och lagrar ammoniumnitrat inom den globala försörjningskedjan är viktiga utmaningar som måste övervinnas genom utbildning och opinionsbildning för att förhindra en annan global tragedi.
se hur forskare gör ammoniumnitrat säkrare i våra senaste vitbok lärdomar från ammoniumnitrat.