Kako umjetna gnojiva, čiju osnovu uglavnom čini urea, učiniti stabilnijima i učinkovitijima za uporabu, jedan je od najvećih izazova u modernoj poljoprivredi. Znanstvenici Instituta Ruđer Bošković dosjetili su se jednostavnom rješenju: pomiješali su ureu s gipsom.
Njihovo istraživanje, objavljeno u časopisu ACS Sustainable Chemistry &Engineering, privuklo je veliku pozornost stručne javnosti i medija u svijetu, ali i kompanija.
Bez otpada
- U sklopu našeg projekta, koji financiraju Hrvatska zaklada za znanost i Europski socijalni fond, pokušali smo jednim udarcem riješiti dva problema: problem gubitaka u poljoprivredi zbog raspada i ispiranja gnojiva i problem zbrinjavanja otpadnog građevnog materijala, gipsa. Jedno od najčešćih umjetnih gnojiva je urea, ali ima problem da je jako topljiva u vodi, pa se lako ispere s polja kišom ili navodnjavanjem, a osim toga se vremenom na suncu raspada. Stoga dolazi do velikih gubitaka u gnojenju – rekao nam je dr. Krunoslav Užarević, voditelj Laboratorija za održivu i primijenjenu kemiju na IRB-u.
- Spoj uree i gipsa, kalcijev urea sulfat, poznat je otprije kao dobar kandidat za gnojivo, ali se nije mogao komercijalizirati jer je proizvodnja ovog spoja skupa, potrebni su veliki viškovi uree i vode zbog netopljivosti gipsa, te se stvara velika količina otpada. S obzirom na to da se naš laboratorij već godinama bavi razvojem metoda sinteze koje ne koriste otapala, u dogovoru s našim suradnikom profesorom Jonasom Baltrusaitisom sa Sveučilišta Lehigh na Floridi pokušali smo riješiti problem sinteze ovog gnojiva. U našem laboratoriju te na sinkrotronu u Hamburgu, dr. Ivana Brekalo, dr. Bahar Karadeniz i Valentina Martinez, mag. chem., razvile su proces izravnog spajanja gipsa i uree na brz i učinkovit način, bez dodataka i bez otpada, korištenjem mehaničke sile u mehanokemijskim reaktorima – pojasnio je dr. Užarević koji je s prof. Baltrusaitisom bio voditelj studije.
Dr. Ivana Brekalo, prva autorica studije, ističe kako će se kod konvencionalnog gnojiva u roku od pet dana oko 50 posto uree primijenjene na tlo raspasti. - Naš kombinirani materijal dostigne istu razinu raspada za oko 50 dana, tako da je to 10 puta sporiji raspad. Slično tomu, 90 posto uree stavljene izravno u vodu otopi se za oko pola sata, a našem kombiniranom materijalu za to treba skoro dan i pol, odnosno oko 33 sata, pa je i ispiranje putem kiše ili natapanja oko 60 puta sporije. Ne samo što se ovakvo kombinirano gnojivo puno sporije raspada, nego pruža i izvor kalcija i sumpora kao mikronutrijenata, pa je multifunkcionalno gnojivo. Proces je moguće prebaciti i na velike skale, korištenjem ekstrudera, te trenutno razmatramo veće mehaničke reaktore za prebacivanje procesa na industrijsku proizvodnu skalu – naglasila je dr. Brekalo.
Otpadni gips
Naši sugovornici ističu kako je njihov postupak pretvaranja polaznih materijala u gnojivo "zelen". - Koristi se malo energije, nisu potrebni aditivi, nema uopće otpadnih materijala i jako je brz. Osim toga, može se koristiti i otpadni građevinski gips, pa time rješavamo značajan problem s odlaganjem gipsa, jer iskorištavamo materijal koji bi inače završio na deponiju – naglasila je dr. Brekalo. Koliko je važna studija hrvatskih znanstvenika, najbolje govori podatak da je o tome pisao Nature Reviews Chemistry, jedan od vodećih kemijskih časopisa u svijetu. No, postoji i komercijalni interes. - Javili su nam se i predstavnici nekoliko kompanija iz Hrvatske i svijeta s pitanjima o mogućoj suradnji. Zasad možemo koristiti kontinuirani proces ekstruzije kojim se može proizvesti kilogram materijala u tri sata. Ovaj proces bi se mogao dalje prebaciti u primjerice cementne miksere, veće ekstrudere, i sl., pa je potencijal za proizvodnju velik - zaključio je dr. Užarević.