د محمد نوفل يكتب: تكنولوجيا الأسمدة الكحولية “Sugar Alcohol”  

 

أستاذ الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

تشهد صناعة الأسمدة والمخصبات الزراعية علي المستوي العالمي تطورات سريعة ومتلاحقة ومستمرة بهدف إبتكار وإنتاج أسمدة تحقق السلامة البيئية وأن تكون فعالة في تحسين جودة وكمية المنتج الزراعي و رخيصة الثمن نسبيآ وعناصرها الغذائية خاصة الصغري منها تكون محملة ومرتبطة بمركبات عضوية بسيطة تتخلق بصورة طبيعية داخل النبات .

إتجهت الأنظار إلي الجلوكوز كأوفر مركب يخلق داخل النسيج النباتي نتيجة عملية التمثيل الضوئي وتحوله طبيعيآ (إنزيميآ) إلي كحول السوربيتول (Sorbitol  ) ، وذلك بإختزال مجموعة الألدهيد بالجلوكوز إلي مجموعة هيدروكسيل فينتج كحول السوربيتول الذي يتم تفاعله صناعيآ مع العناصر المعدنية الغذائية لإنتاج الأسمدة الكحولية .

وكحول السوربيتول رمزه الجزيئي ( C₆H₁₄O₆ ) ووزنه الجزيئي (182.17 جرام/مول ) ويتم إنتاجة صناعيآ من سكر الجلوكوز ويوجد طبيعيآ في التفاح والكمثري والكرز والمشمش ، ولكحول السوربيتول إستخدامات عديدة منها : إنتاج العقاقير الطبية – مثخن يزيد لزوجة المنتجات الغذائية – ضد التعجن – يستخدم في منتجات التجميل – إنتاج الأسمدة .

يوجد العديد من أنواع السكريات الكحولية تختلف عن بعضها في عدد ذرات الكربون ووضع مجموعات الهيدروكسيل (OH ) الفراغي في المركب وبالتالي درجة ثباتها مع العناصر وعلي سبيل المثال توجد سكريات كحولية تحتوي علي (4 ) ذرات كربون فقط و(4) مجموعات هيدروكيل مثل : إريثريتول (Erythritol ) ،كما توجد سكريات كحولية تحتوي علي (5) ذرات كربون و(5) مجموعات هيدروكسل ، أما السكريات الكحولية التي تحتوي علي (6) ذرات كربون و(6) مجموعات هيدروكسيل فهي مثل كحول السوربيتول (Sorbitol ) .

طريقة إرتباط السكر الكحولي بالعناصر الغذائية :

يطلق علي السكريات الكحولية بجميع أنواعها مسمي قاعدة عضوية (Ligand  ) تعمل من خلال مجموعات الهيدروكسيل ( OH) طبقآ لنظرية لويس للأحماض والقلويات :    كقاعدة Lewis bases)) و يعمل العنصر الغذائي كحامض ( Lewis acid ) فيتم الإرتباط من خلال رابطة يطلق عليها الرابطة التناسقية ( Coordinate covalent bond  ) ، وبذلك يرتبط العنصر الغذائي مع السكر الكحولي برابطة تناسقية فقط ويحقق إتزانة الكهربي من خلال أنيونه المرافق ومثال ذلك تكوين معقد النحاس سوربيتول في نظام سلفات النحاس سوربيتول الذي يحقق فيه عنصر النحاس إتزانه الكهربي من خلال أنيونه المرافق ( السلفات ) ، بينما يرتبط العنصر (ثنائي أو ثلاثي الشحنة) مع القواعد المخلبية التي تحتوي علي مجموعات كربوكسيل وعنصر النتروجين مثل ( EDTA –DTPA – EDDHA ) برابطة أيونية بالإضافة إلي الرابطة التناسقية وبذلك يحقق العنصر المعدني تعادلة الكهربي مع القاعدة المخلبية وينفصل الانيون المرافق عن العنصر ، وهنا تجدر الإشارة إلي أن أسمدة عناصر السكريات الكحولية أقل ثباتآ من أسمدة عناصر المركبات المخلبية ( إدتا – إديها – …..) .

أهمية إستخدام أسمدة السكريات الكحولية في الزراعة :

(1) تمتص سريعآ بواسطة المجموع الخضري فتعالج أعراض نقص العنصر الغذائي وفي نفس الوقت تمد النبات بالسكر الكحولي الذي يدخل مباشرة في دورات التمثيل الغذائي داخل النسيج النباتي .

(2) تمنع أسمدة السكريات الكحولية نشاط معظم أنواع البكتيريا المرضية التي قد تصيب المحاصيل الزراعية وهذه ميزة تنفرد بها أسمدة عناصر السكريات الكحولية .

(3) تتباين درجة ثبات إرتباط السكريات الكحولية مع العناصرالمعدنية حسب عدد مجموعات (OH ) و الوضع الفراغي لها ( محوري – أفقي ) وبالتالي عدد الروابط التناسقية ، فكلما زادت عدد هذه الروابط مع العنصر كلما زادت درجة ثبات السماد الكحولي ، ويمكن الحصول علي درجة ثبات عالية إذا إستخدمت هيدروكسيدات العناصر المعدنية لتتفاعل مع السكر الكحولي بخروج ( H2O)الناتج  من تفاعل مجموعة هيدروكسيل المعدن ومجموعة هيدروكسيل السكر الكحولي ، وبناءآ علي درجة ثبات السماد الكحولي تتحدد طريقة الإضافة فالرش الورقي لا يحتاج إلي درجة ثبات عالية بعكس الإضافة الأرضية.

(4) ترتبط السكريات الكحولية مع الأنيونات المعدنية بعكس المركبات المخلبية التقليدية (الإدتا – الإدها وغيرهما ) وعلي سبيل المثال يتفاعل السوربيتول مع حامض البوريك أو مونو بورات الصوديوم من خلال الرابطة التناسقية التي تربط الشحنة الموجبة الموجودة بكاتيون البورون بالشحنة السالبة علي ذرة الأكسجين لمجموعة الهيدروكسيل في السوربيتول طبقآ لنظرية لويس للأحماض والقواعد .

 

 

بعض أنواع أسمدة السكريات الكحولية المتداولة في السوق العالمي :

(1)Sugar Alcohol Calcium Fertilizer  يحتوي علي 21% Ca ( وزن –حجم) .

(2)Sugar Alcohol Boron   يحتوي علي 15% بورون B (وزن – حجم) .

(3)Sugar Alcohol Zinc  يحتوي علي 15.88% زنك Zn ( وزن – وزن ) .

(4)Sugar Polyol Calcium & Magnesium يحتوي علي 15% Ca و1% Mg (وزن – حجم ) .

وتستخدم أسمدة العناصر الكحولية رشآ علي المجموع الخضري للنبات أو مع مياه الري ( تنقيط – ري محوري ) .

المراجع :

(1)J.Fac.Fish.Anim.Husb.,Hiroshima Univ.,(17):107 – 116 (1978) .

(2)Bull . Chem . Soc .Jpn . ,(71) :161- 166 (1998 ) .

(3)Russian J. General Chem. ,(75) :1687- 1692 ( 2005) .

(4)J .Bangl . Chem . Soc . (25) : 15 – 20 (2012) .

(5)HortScience ,(49)8 :1067 – 1070 ( 2014) .