الدليل الإسترشادي لتركيز العناصر الغذائية في أسمدة اللجنوسلفونات
يكتبه … د محمد نوفل
أستاذ الأسمدة وتغذية النبات بمركز البحوث الزراعية
اللجنين (Lignin ) هو أكبر مصدر للمركبات الحلقية (aromatic ) علي سطح كوكب الأرض ، فإذا تعرض مصدر اللجنين من الغطاء النباتي للتحلل الميكروبي و ظروف الحفظ لآلاف السنين ، فإنه يتحول إلي فحم الليونارديت الذي يستخلص منه إسمدة الهيومات والفولفات أومركبات فينولية تتحول إلي البترول ، أما إذا تم إستخلاصه من الأخشاب وعروش النباتات المختلفة الحديثة ومعاملته كميائيآ ، فإنه ينتج أسمدة اللجنوسلفونات ، والجدول التالي يحدد متوسط تركيز اللجنين في النباتات المختلفة :
| المصدر النباتي | التركيز ( % ) |
| Hardwood | 25 -31 |
| Softwood | 20 – 28 |
| Grasses | 15 – 22 |
| Alfalfa | 34 |
| Pine Straw | 22 |
| Wheat Straw | 20 |
| Flax Fiber | 15 |
اللجنين مركب عضوي حلقي غير ذائب في الماء (Kraft Lignin )، لذلك يتم تنشيطه بتحويله إلي لجنين فينولي (Phenolation ) أو لجنين هيدروميثيلي (Hydromethylation )، ثم تجري بعد ذلك عليهما عملية السلفنة (Sulfonation ) بغرض زيادة الشحنة (CEC ) وزيادة درجة زوبانهما بإستخدام حامض الكبريتيك المركز أو سلفيت الصوديوم (Sodium Sulfite ) .
ينتج من المعاملات الكميائية للجنين عدة مركبات متباينة في سعتها التبادلية (CEC) ودرجة حموضتها (pH ) ووزنها الجزيئي وهي :
(1)Sodium Sulfite Kraft Lignin (SS- Lignin ) ذات سعة تبادلية كاتيونية (100 )ميللمكافئ /100جرام .
(2) Sodium Sulfite HydroxymethylateLignin (SSH- Lignin ) ذات سعة تبادلية كاتيونية (122)ميللمكافئ /100جرام .
(3) Sodium Sulfite Phenolated Lignin ( SSP – Lignin ) ذات سعة تبادلية كاتيونية ( 124 ) ميللمكافئ / 100جرام .
(4)Sulfuric Acid Hydroxymethylated Lignin (SAH – Lignin ) ذات سعة تبادلية كاتيونية (40) ميللمكافي / 100جرام .
(5) Sulfuric Acid Phenolated Lignin ( SAP – Lignin ) ذات سعة تبادلية كاتيونية (340) ميللمكافئ / 100جرام (أكبر سعة تبادلية لمركبات اللجنوسلفونات وتمثل الحد الأقصي ) .
ومما سبق يتضح إختلاف السعة التبادلية الكاتيونية ( CEC ) إختلافآ كبيرآ في المادة الفعالة في أسمدة اللجنوسلفونات وبالتالي قدرتها الكيمائية علي الإرتباط بالكتيونات المختلفة ( البوتاسيوم – الأمونيوم الكالسيوم –الماغسيوم – الحديد – المنجنيز – الزنك – النحاس ) ، كما أن المادة الفعالة في أسمدة اللجنوسلفونات تختلف أيضآ في نسبتها المئوية (من 40 % إلي الحد الأقصي 65% ) و وزنها الجزيئي الذي يتراوح من 01000 إلي 65000 جرام/مول ،ودرجة حموضتها (pH )التي تتراوح من 2 – 8 ، لذلك يطلق علي أسمدة اللجنوسلفونات بالخليط العشوائي ( Amorphous Admixture ) .
تم حساب تركيز العناصر الغذائية الكبري والصغري في أسمدة اللجنوسلفونات علي أساس الوزن الجاف والأوزان المكافئة للعناصر ، والحد الأقصي لتركيز المادة الفعالة ( 65 % )والحد الأقصي لسعتها التبادلية (340 ميلليمكافئ / 100جرام ) كما يلي :
% لتركيزالعنصر= ( CEC) ×الوزن المكافئ للعنصر /1000 × % للمادة الفعالة
والجدول التالي يحدد تركيز العناصر الغذائية عند الحد الأقصي للسعة التبادلية الكتيونية والحد الأقصي لتركيز المادة الفعالة في أسمدة اللجنوسلفونات علي أساس الوزن الجاف
| العنصر | 340 meq/100 g |
| بوتاسيوم | 8.62 % |
| كالسيوم | 4.42 % |
| مغنسيوم | 2.65 % |
| حديد ثنائي | 6.19 % |
| حديد ثلاثي | 4.13 % |
| زنك | 7.18 % |
| منجنيز | 6.08 % |
| نحاس | 6.96 % |
| أمونيوم ( NH4) | 3.98 % |
وهذه التركيزات للعناصر الغذائية في أسمدة اللجنوسلفونات التجارية الصلبة هي أقصي تركيزات يمكن الوصول إليها ، وأي زيادة عنها تعتبر عناصر غير مرتبطة كميائيآ باللجنوسلفونات ولكنها مرتبطة بانيونات أخرى ويجب الإعلان عنها في مركبات أسمدة اللجنوسلفوناتالتجارية .
أما بالنسبة لأسمدة اللجنوسلفونات التجارية السائلة ، فيمكن حساب تركيز العناصر بها عن طريق تحديد كمية المادة الفعالة (اللجنوسلفونات ) وتطبيق معادلة الأسمدة الصلبة .
هذا الدليل الإسترشادي أعد طبقآ لأحدث المراجع العلمية العالمية (نهاية عام 2017 ) ، وهو قابل للتحديث والإضافة، كلما دعت الحاجة الي ذلك في ضوء التطور التكنولوجي من حيث طرق إستخلاص اللجنين وزيادة السعة التبادلية الكتيونية للمادة الفعالة في أسمدة اللجنوسلفونات .
المراجع :
(1)Biomacromolecules,(4):232 – 239 (2003 ).
(2)J.Agri.&Food Chem., (57 ): 226 – 231 ( 2008 ) .
(3)Green Chem., (13 ) : 3124 – 3136 ( 2011 ) .
(4)J. Braz. Chem.Soc.,(26),no.6 (2015 ) .
(5) J. Materials Res.& Tech. (4):26 – 32 (2015 ) .
(6)ChemSusChem, (10) :1861 – 1877 (2017 ) .
