تاريخ السماد

طريقة أوستفالد

من جهة ثانية، طريقة أوستفالد هي عملية كيميائية لإنتاج حمض النيتريك (HNO3)، والتي طورها فيلهلم أوستفالد (براءة اختراع 1902). وهي تمثل الدعامة الأساسية للصناعة الكيميائية الحديثة وتوفر المادة الخام لأنواع إنتاج الأسمدة الأكثر شيوعًا على مستوى العالم (مثلًا، يتم تصنيع نترات الأمونيوم، وهو سماد شائع، عن طريق تفاعل الأمونيا مع حمض النيتريك). تاريخيًا وعمليًا، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعملية هابر، التي توفر الأمونيا (NH3) المادة الخام المطلوبة.

أمريكا الشمالية ودول أوروبية أخرى

من جانب آخر، تميزت بيئة ما بعد الحرب بمستويات إنتاج أعلى بكثير كنتيجة لـ«الثورة الخضراء» وأنواع جديدة من البذور مع زيادة القدرة على امتصاص النيتروجين، ولا سيما الأنواع عالية الاستجابة من الذرة والقمح والأرز. وقد صاحب ذلك تطور المنافسة الوطنية القوية، واتهامات بعمل تكتلات واحتكارات التوريد، وفي نهاية المطاف موجة أخرى من عمليات الاندماج والاستحواذ. لم تعد الأسماء الأصلية موجودة إلا كشركات قابضة أو أسماء تجارية، مثلما أصبحت فايزونز وآي سي آي أغروكيميكالز جزءًا من شركتي يارا انترناشونال وآسترازينيكا في الوقت الحالي.

وفي هذا السياق، طورت شركات الأسمدة الأخرى في أوروبا وأمريكا الشمالية حصتها في السوق، مما أجبر الشركات الإنجليزية الرائدة على الاندماج، مثل شركات فايزونز وباكارد وبرنتيس المحدودة في 1929. التي أنتجت معًا 85.000 طن من السوبرفوسفات في السنة في 1934 من مصنعهم الجديد وأحواض المياه العميقة في إبسوتش. وبحلول الحرب العالمية الثانية، كانت قد استحوذت على نحو 40 شركة، بما في ذلك هادفيلدس في 1935. ولاحقًا بعامين استحوذت على شركة آنجلو-كونتيننتال غوانو وركس الكبيرة، التي تأسست في سنة 1917.

• انظر كذلك
• سماد
• كيمياء النفط
• تاريخ الزراعة
• الثورة الصناعية الثانية

وعلى صعيد آخر، يشمل المنتجون الرئيسيون في هذا السوق في الوقت الحالي شركة الأسمدة الروسية أورالكالي (المدرجة في بورصة لندن) والتي كان مالكها السابق ديمتري ريبولوفليف في المرتبة 60 في قائمة أغنى الأشخاص في 2008 حسب تصنيف فوربس.

سير جون بينيت لوز

وفي السياق ذاته، بدأ ، رائد الأعمال الإنجليزي، في تجربة تأثيرات السماد الطبيعي على النباتات التي تنمو في الأواني في 1837، وبعد عام أو عامين، امتدت التجارب لتشمل المحاصيل في هذا المجال. كانت إحدى النتائج المباشرة أنه في 1842 حصل على براءة اختراع لسماد يتكون من معالجة الفوسفات بحمض الكبريتيك، وبالتالي كان أول من أنشأ صناعة السماد الاصطناعي. في العام التالي، استعان بخدمات جوزيف هنري غلبرت، الذي درس تحت إشراف ليبيغ في جامعة غيسن، كمدير للأبحاث في التي أسسها داخل ممتلكاته. حتى اليوم، لا تزال محطة أبحاث روثامستد التي أسسها الزوجان تحقق في تأثير الأسمدة العضوية وغير العضوية على غلات المحاصيل.

إرلينغ جونسون

صناعته

وفي السياق ذاته، طور إرلينغ جونسون طريقة صناعية في 1927، والمعروفة كذلك باسم «طريقة أودا» على اسم النرويجي أودا سميلتيفرك. تشمل الطريقة تحميض صخور الفوسفات (من جزر ناورو وبانابا في جنوب المحيط الهادئ) بحمض النيتريك لإنتاج حامض الفوسفوريك ونترات الكالسيوم والتي، بمجرد استخلاصها، يمكن استخدامها كسماد للنيتروجين.

في بريطانيا

وفي هذا الصدد، دفعت العلوم المتطورة للكيمياء وعلم الأحافير، جنبًا إلى جنب مع اكتشاف الكوبروليت بكميات تجارية في شرق أنجليا، شركتا فايزونز وباكارد إلى تطوير مصانع حمض الكبريتيك والأسمدة في وسناب. كما دفعت شركة سوفولك في خمسينيات القرن التاسع عشر لإنتاج مركب سوبرفوسفات، الذي شُحن إلى جميع أنحاء العالم من ميناء إبسوتش. كان هناك نحو 80 مصنعًا لإنتاج السوبر فوسفات بحلول عام 1871.

علاوةً على ذلك، عقب الحرب العالمية الأولى تعرضت هذه الشركات لضغط تنافسي من ذرق الطائر المنتج طبيعيًا والموجود أساسًا في جزر المحيط الهادئ، حيث أصبح استخراجه وتوزيعه أمرًا جاذبا اقتصاديًا.

في هذا الإطار، شهدت فترة ما بين الحربين منافسة ابتكارية من شركة ، التي طورت كبريتات الأمونيوم الاصطناعية في 1923 ونيترو-الطباشير في 1927 وأسمدة أكثر تركيزًا واقتصادية تسمى (الأسمدة الكاملة المركزة) على أساس فوسفات الأمونيوم في 1931. كانت المنافسة محدودة حيث ضمنت شركة إمبريال أنها تسيطر على أغلب إمدادات كبريتات الأمونيوم في العالم.

طريقة هابر

في هذا الإطار، طور الكيميائيان الحائزان على جائزة نوبل كارل بوش من إي غه فاربن وفريتز هابر طريقة هابر في العقود الأولى من القرن العشرين. [15] والتي استعملت النيتروجين الجزيئي (N2) وغاز الميثان (CH4) في تركيب مستدام اقتصادي للأمونيا (NH3). الأمونيا المُنتجة في طريقة هابر هي المادة الخام الرئيسية لطريقة أوستفالد.

الشخصيات الأوروبية المؤثرة في تاريخ السماد

وعلى صعيد آخر، درس «الفيكونت تشارلز تاونزند» (1674-1738) لأول مرة خلال ثلاثينيات القرن الثامن عشر، التأثيرات المحسنة لنظام دورة المحاصيل الأربعة الذي لاحظه أثناء استخدامه في الفلاندر. حظى الفيكونت تشارلز بلقب «تورنب تاونسند» نظرًا لاهتمامه الشديد بترويج زراعة اللفت وتجاربه الزراعية.

يوستوس فون ليبيغ

وفي هذا الصدد، حاول ليبيغ تطبيق نظرياته تجاريًا في إنجلترا، من خلال صناعة سماد عن طريق معالجة بيروفوسفات الكالسيوم في مسحوق العظام بحمض الكبريتيك. لكن الأمر فشل لأن المحاصيل لم تكن قادرة على امتصاصه بفاعلية.

من جهة ثانية، ساهم الكيميائي يوستوس فون ليبيغ (1803-1873) كثيرًا في التقدم في فهم تغذية النبات. شجبت أعماله المؤثرة أولاً نظرية الدبال لـ «ألبريخت ثاير» مجادلاً أولاً بأهمية الأمونيا، ثم عززت لاحقًا أهمية المعادن غير العضوية لتغذية النبات. أنكر ليبيغ التفاعلات العضوية المعدنية وخلط العناصر الغذائية النباتية مع العناصر المعدنية. لكن سرعان ما دحض المجتمع العلمي نظرياته كونها تبسيط جسيم، على أن اختلاط المصالح الاقتصادية بالبحث الأكاديمي، أدى إلى عملية «اضمحلال معرفي» في هذا المجال.

يوهان فريدريش ماير

إضافةً إلى ذلك، لمحّ لويس أوغسطين غيوم بوسك إلى أن تأثير الجودة التعفنية للجبس (التي يعتبرها من المسلمات) تحدث بشكل أفضل على الغطاء النباتي؛ لكن تجارب ديفي قوضت هذا الرأي.

من جانب آخر، لاحظ المهندس الزراعي الفرنسي تشارلز فيليبيرت دي لاستيري (1759-1849) أن النباتات التي كانت جذورها أقرب إلى سطح التربة كانت أكثر تأثرًا بالجبس، وخلص إلى أن الجبس يأخذ من الغلاف الجوي عناصر الحياة النباتية وينقلها مباشرة إلى النباتات.

وعلى صعيد آخر، اكتشف همفري ديفي أنه من بين قطعتين من لحم العجل المفروم، واحدة ممزوجة بالجبس، والثانية من غيره، وكلاهما تعرضتا لتأثير الشمس، كانت القطعة الثانية أول من ظهرت عليها أعراض التعفن. خلص ديفي بخصوص هذا الأمر، إلى أن الجبس يشكل جزءًا من غذاء الخضروات، يتغذى النبات عليه، ويدمج معه.

من جانب آخر، اعتقد المهندس الزراعي الفرنسي فيكتور يفارت (1763-1831) أن عمل الجبس ينجم حصريًا من تأثير حامض الكبريتيك، الذي يدخل في تركيبته. ويؤسس هذا الرأي على حقيقة أن رماد العشب الذي يحتوي على كبريتات الحديد وكبريتات الألومينوم، له نفس التأثير على الغطاء النباتي مثل الجبس.

روجّ يوهان ماير كذلك لنظم جديدة لدورة المحاصيل.

وفي السياق ذاته، كان يوهان فريدريك ماير (1719-1798) أول من قدم للعالم سلسلة من التجارب حول علاقة الجبس بالزراعة، وقد تبعه الكثير من الكيميائيين في القرن التاسع عشر. أما في بداية القرن التاسع عشر، فقد ظل هناك تباين كبير في الآراء حول طريقة عمل الجبس، مثلًا:

جان بابتيست بوسينغولت

وفي هذا الصدد، اخترع عالما الفلزات «بيرسي جيلكريست» (1851-1935) و «سيدني جيلكريست توماس» (1850-1885) طريقة مكنت من استخدام الخامات القاعدية الحمضية عالية الفوسفور في صناعة الصلب. تحولت بطانة الدولوميت الجيرية بمرور الوقت إلى فوسفات الكالسيوم، والذي يمكن استخدامه كسماد، يُعرف باسم «فوسفات توماس».

من جهة ثانية، أشار الكيميائي الفرنسي «جان بابتيست بوسينغولت» (1802-1887) إلى أهمية كمية النيتروجين في الأنواع المختلفة من الأسمدة.

طريقة بيركلاند-إيد

ومن ناحية أخرى، طور عالم الصناعة النرويجي كريستيان بيركلاند مع شريكه في العمل طريقة بيركلاند-إيد في 1903، بحسب طريقة استعملها هنري كافنديش في 1784. استُخدمت هذه الطريقة لتثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي (N2) في حمض النيتريك (HNO3) وهي واحدة من عدة عمليات كيميائية يشار إليها عمومًا باسم تثبيت النيتروجين. ثم استُخدم حمض النيتريك الناتج لإنتاج الأسمدة الاصطناعية. وقد بُني مصنع يعتمد على هذه العملية في رجوكان ونوتودن في النرويج، جنبًا إلى جنب مع بناء مرافق طاقة كهرومائية كبيرة. هذه العملية غير فعالة من حيث استخدام الطاقة، وجرى استبدالها بعملية هابر حديثًا.

التاريخ المبكر

من جانب آخر، نُقل ذرق الطائر، الذي كان معروفًا ومستعملًا في جبال الأنديز منذ 1500 عام على الأقل، بكميات كبيرة من بيرو وتشيلي (وفيما بعد من ناميبيا ومناطق أخرى كذلك) إلى أوروبا والولايات المتحدة الأمريكية وذلك في القرن التاسع عشر.

استُخدمت الأسماك كسماد منذ 1620 على الأقل.

إضافةً إلى ذلك، سُجل أن كلًا من المصريين والرومان والبابليين والألمان القدماء على استعملوا المعادن و/أو السماد الطبيعي لتعزيز إنتاجية مزارعهم. انتشر استخدام رماد الخشب كمعالج للحقول.