ما هي استخدامات المواد الخافضة للتوتر السطحي في الزراعة؟

استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي في الأسمدة

منع تكتل الأسمدة: مع تطور صناعة الأسمدة، وزيادة مستويات التسميد، وتنامي الوعي البيئي، فرض المجتمع متطلبات أعلى على عمليات إنتاج الأسمدة وأداء المنتج. تطبيقالمواد الخافضة للتوتر السطحييمكن أن تُحسّن المواد الخافضة للتوتر السطحي جودة الأسمدة. لطالما شكّل التكتل تحديًا لصناعة الأسمدة، لا سيما بالنسبة لبيكربونات الأمونيوم، وكبريتات الأمونيوم، ونترات الأمونيوم، وفوسفات الأمونيوم، واليوريا، والأسمدة المركبة. ولمنع التكتل، بالإضافة إلى التدابير الوقائية أثناء الإنتاج والتعبئة والتخزين، يمكن إضافة مواد خافضة للتوتر السطحي إلى الأسمدة.

يميل اليوريا إلى التكتل أثناء النقل والتخزين، مما يؤثر سلبًا على مبيعاته واستخدامه. تحدث هذه الظاهرة نتيجة إعادة التبلور على سطح حبيبات اليوريا. تنتقل الرطوبة داخل الحبيبات إلى السطح (أو تمتص رطوبة الجو)، مكونة طبقة رقيقة من الماء. وعندما تتقلب درجات الحرارة، تتبخر هذه الرطوبة، مما يؤدي إلى تبلور المحلول المشبع على السطح وتكتله.

في الصين، تتواجد الأسمدة النيتروجينية بشكل أساسي في ثلاثة أشكال: نيتروجين الأمونيوم، ونيتروجين النترات، ونيتروجين الأميد. يُعدّ سماد النيترو سمادًا مركبًا عالي التركيز يحتوي على كلٍّ من نيتروجين الأمونيوم ونترات النيتروجين. وعلى عكس اليوريا، يمكن للمحاصيل امتصاص نيتروجين النترات الموجود في سماد النيترو مباشرةً دون تحويل ثانوي، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. تُناسب أسمدة النيترو المركبة المحاصيل النقدية مثل التبغ والذرة والبطيخ والفواكه والخضراوات وأشجار الفاكهة، وتُظهر أداءً أفضل من اليوريا في التربة القلوية والمناطق الكارستية. مع ذلك، ونظرًا لأن أسمدة النيترو المركبة تتكون أساسًا من نترات الأمونيوم، وهي مادة شديدة الاسترطاب وتخضع لتحولات في الطور البلوري مع تغيرات درجة الحرارة، فإنها عُرضة للتكتل.

استخدام المواد الفعالة سطحياً في معالجة التربة الملوثة

مع تطور صناعات مثل البتروكيماويات والأدوية والبلاستيك، تتسرب ملوثات عضوية كارهة للماء (مثل الهيدروكربونات البترولية، والمركبات العضوية المهلجنة، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، والمبيدات الحشرية) وأيونات المعادن الثقيلة إلى التربة عبر الانسكابات والتسريبات والمخلفات الصناعية والتخلص من النفايات، مما يُسبب تلوثًا شديدًا. ترتبط هذه الملوثات العضوية الكارهة للماء بسهولة بالمواد العضوية في التربة، مما يقلل من توافرها الحيوي ويعيق استخدامها.

تُظهر المواد الخافضة للتوتر السطحي، كونها جزيئات محبة للماء والدهون، ألفة قوية للزيوت والهيدروكربونات العطرية والمركبات العضوية المهلجنة، مما يجعلها فعالة في معالجة التربة.

استخدام المواد الفعالة بالسطح في ترشيد استهلاك المياه في الزراعة

يُعدّ الجفاف مشكلة عالمية، إذ تُعادل خسائر المحاصيل الناتجة عنه الخسائر المُجتمعة الناجمة عن الكوارث المناخية الأخرى. وتتضمن عملية كبح التبخر إضافة مواد خافضة للتوتر السطحي إلى الأنظمة التي تتطلب الاحتفاظ بالرطوبة (مثل مياه الري، وأسطح النباتات)، مما يُشكّل طبقة أحادية الجزيء غير قابلة للذوبان على السطح. تشغل هذه الطبقة حيزًا محدودًا للتبخر، مما يُقلل من مساحة التبخر الفعّالة ويُحافظ على الماء.

عند رشّها على أسطح النباتات، تُشكّل المواد الخافضة للتوتر السطحي بنيةً مُوجّهة: تعمل أطرافها الكارهة للماء (المواجهة للنبات) على صدّ ومنع تبخّر الرطوبة الداخلية، بينما تُسهّل أطرافها المحبة للماء (المواجهة للهواء) تكثّف الرطوبة الجوية. ويؤدي هذا التأثير المُجتمع إلى تثبيط فقدان الماء، وتعزيز مقاومة المحاصيل للجفاف، وزيادة الإنتاجية.

خاتمة

باختصار، تتمتع المواد الفعالة بالسطح بتطبيقات واسعة في التكنولوجيا الزراعية الحديثة. ومع ظهور تقنيات زراعية جديدة وتحديات تلوث مستجدة، سيزداد الطلب على البحث والتطوير المتقدم في مجال المواد الفعالة بالسطح. ولن يتسنى لنا تسريع وتيرة التحديث الزراعي في الصين إلا من خلال ابتكار مواد فعالة بالسطح عالية الكفاءة مصممة خصيصًا لهذا المجال.