اوره

اوره چیست؟

اوره (Urea) یا همان دی آمید اسید کربنیک که در صنعت با نام کاربامید (Carbamide) شناخته می شود، یکی از ترکیبات پراهمیت در صنایع گوناگون می باشد. این ماده پودری، بی رنگ و به صورت کریستالی است که فرمول شیمیایی آن CH4N2O می باشد. اوره درواقع محصول نهایی دارای نیتروژنی است که از تجزیه متابولیکی پروتئین در همه پستانداران و برخی از ماهی ها به دست می آید. این ماده نه تنها در ادرار تمام پستانداران، بلکه در صفرا، خون، شیر و تعریق آن ها نیز یافت می شود. در روند تجزیه پروتئین ها، گروه های آمینه (NH2)، از آمینواسیدهایی که بخشی از پروتئین ها را تشکیل می دهند، حذف می شوند که این گروه های آمینه به آمونیاک (NH3) تبدیل می شوند. آمونیاک برای بدن سمی می باشد بنابراین کبد آمونیاک را به اوره تبدیل می کند و آن را به سمت کلیه هدایت می کند. در نهایت این ترکیب از طریق ادرار از بدن دفع می شود. در سال 1773 برای اولین بار توسط شیمیدان فرانسوی هیلر-مارین روئل (Hilaire-Marin Rouelle)، اوره از ادرار جدا گردید. در سال 1828، شیمی دان آلمانی فردریش وهلر (Friedrich Wöhler)، مقاله ای را منتشر کرد که در آن نشان داد Urea به عنوان یک مولکول زیستی می تواند از یک ماده اولیه غیربیولوژیکی به دست بیاید. این شیمیدان، ترکیب معدنی آمونیوم سیانات را در آزمایشگاه تهیه کرد و آن را حرارت داد، در طی فرآیند شیمیایی توانست آن را به اوره تبدیل کند. این واکنش که امروزه به عنوان سنتز وهلر (Wöhler Synthesis) شناخته می شود توانسته است به رد مفهوم حیات گرایی کمک به سزایی کند. مفهوم حیات گرایی بیان می کند مولکول های ارگانیک تنها توسط موجودات زنده ساخته می شوند و ساخت آن ها از مواد غیربیولوژیک امکان پذیر نیست.

روش تولید اوره

کاربامات آمونیوم در واکنشی شبیه به سنتز Wöhler، می تواند به اوره و آب تبدیل شود. درواقع این روش، اساس فرآیندی است که برای تولید Urea به روش صنعتی برای حدود یک قرن استفاده گردیده است. آمونیاک و دی اکسید کربن (CO2) به صورت گرمازا واکنش داده تا نمک کاربامات تولید گردد که این نمک برای تشکیل اوره حرارت داده می شود. گرمایی که در واکنش اول تولید می شود، واکنش دوم را به راه می اندازد. به طور کلی آمونیاک و اوره در یک کارخانه تولید می شوند که بتوان از دی اکسید کربنی که از تولید آمونیاک به دست می آید، برای تولید Urea استفاده نمود. ظرفیت تولید جهانی این ماده سالانه 220 میلیون تن می باشد. این ترکیب در مقادیر زیاد تولید می شود چرا که به غیر از آمونیاک، این ماده بالاترین میزان نیتروژن را در بین تمام مواد شیمیایی صنعتی دارا می باشد و تقاضای آن در صنایع شیمیایی به عنوان کود بسیار زیاد است. این ماده در خاک، مجدد به آمونیاک (درواقع یون آمونیوم: NH₄⁺) و کربن دی اکسید تجزیه می شود؛ پس از آن باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، آمونیوم را اکسید کرده و به نیترات تبدیل می کنند که به راحتی توسط ریشه گیاهان جذب می گردد.

کاربرد اوره در صنایع گوناگون 

این ماده در صنعت پتروشیمی از طریق ترکیب کربن دی اکسید و آمونیاک تشکیل می شود. ماده اولیه مورد استفاده برای تولید اوره، گاز طبیعی است و به عنوان حلال در صنایع مختلف  همچون کشاورزی، خوراک دام، آرایشی- بهداشتی و ...کاربرد دارد. 

اوره در صنعت کشاورزی 

کود چه به صورت طبیعی چه به صورت مصنوعی حاوی عناصر شیمیایی است که رشد گیاهان را بهبود می بخشد و سه ماده مغذی اصلی گیاه را فراهم می کند که شامل نیتروژن، فسفر و پتاسیم می باشد. نیتروژن به رشد رویشی کمک می کند. فسفر باعث بهبود ریشه و گل دهی می شود. پتاسیم سبب تقویت مقاومت در برابر حملات محیطی همچون درجه حرارت شدید و حملات آفات می شود. Urea مهمترین منبع برای تامین نیتروژن موجود در کود می باشد که بیش از 90 درصد تولید این ماده به بخش کشاورزی اختصاص دارد و بیشترین میزان نیتروژن (حدود 46 درصد) را در خاک ایجاد می کند. این ماده یک ترکیب شیمیایی آلی کریستالی سفید است. همچنین از نظر pH خنثی است و تقریباً با همه انواع خاک ها سازگار است. 

به طور گسترده در بخش کشاورزی هم به عنوان کود و هم به عنوان افزودنی خوراک دام استفاده می شود. عملکرد اصلی کود اوره تأمین نیتروژن برای گیاهان است تا رشد برگ سبز را تقویت کند و گیاهان را سرسبز نشان دهد. همچنین به فرآیند فتوسنتز گیاهان کمک می کند. این ماده را می توان به راحتی با مونو آمونیوم فسفات (MAP) یا دی آمونیوم فسفات (DAP) مخلوط کرد. از دیگر مزایای آن می توان به هزینه تولید پایین، غیر قابل اشتعال و بدون خطر بودن اشاره کرد.

اوره و خوراک دام

20 میلیون تن از اوره ای که در سال تولید می شود به عنوان خوراک دام در رژیم غذایی گاو و دیگر نشخوارکنندگان استفاده می شود چرا که با بهینه سازی هضم به خصوص در فصل خشک، به حداکثر رساندن مزایای چرای دام کمک می کند. در زمانی که کیفیت خوراک دام پایین می باشد، می تواند با بهبود عملکرد شکمبه در گاو به کاهش وزن کمک کند. این ماده از متداول ترین منابع نیتروژن غیرپروتئینی می باشد که بیش از 70 سال است به عنوان تغذیه گاوها به کار می رود.

اوره و آرایشی و بهداشتی

در این صنعت اوره به عنوان نرم کننده، مرطوب کننده و عامل کراتولیتیک (درمان ضایعات و مشکلات پوستی) مصرف می شود. از این ماده بیشتر برای درمان بیماری های پوستی خشک یا خشن، مانند ایکتیوز، هیپرکراتوز و اگزما استفاده می شود. مکانیسم اثر آن به طور پیچیده ای با خواص شیمیایی خود مرتبط است. Urea نوعی مرطوب کننده است که توانایی جذب و حفظ رطوبت در پوست را دارد. این در درجه اول از طریق تشکیل پیوندهای هیدروژنی با مولکول های آب به دست می آید، در نتیجه محتوای آب در لایه شاخی پوست (خارجی ترین لایه پوست)، افزایش می یابد. اثر آبرسانی ایجاد شده به نرم شدن و صاف شدن پوست کمک می کند و از آن برای درمان پوست خشک، استفاده می شود. علاوه بر این  Ureaبه عنوان یک عامل ضد سرطان عمل می کند که به شکستن ساختار پروتئینی کراتین (جزء کلیدی لایه بیرونی پوست) کمک می کند. با انجام این کار، ریزش سلول های مرده پوست را تسهیل می کند و باعث گردش سلول های جدیدتر و سالم تر می شود. این ماده در محصولاتی نظیر کرم، لوسیون، پماد، ژل و ... کاربرد دارد. 

 اوره در داروسازی 

از آنجایی که این ماده توانایی تشکیل پیوند هیدروژنی پایدار را دارد در فرمولاسیون داروها از اوره و یا مشتقات آن استفاده می شود. همچنین این ماده در محصولات پوستی مثل کرم ها به دلیل تقویت آب بدن کاربرد دارد. از دیگر کاربردهای آن می توان به استفاده از آن در دارو های ادرار آور اشاره کرد.

اوره و چسب و رزین 

اوره در اتصال عرضی در زنجیره های پلیمری و اصلاح خواص رزین کاربرد دارد و سبب افزایش استحکام، دوام، انعطاف پذیری و پایداری می شود. اوره نقش چندوجهی در سنتز و اصلاح چسب و رزین ایفا می کند و به عملکرد، پایداری و کیفیت کلی آنها کمک می کند. رزین ها ترکیبات مصنوعی یا طبیعی هستند که از طریق پلیمریزاسیون تشکیل می شوند. Urea در رزین ها عمدتاً به عنوان یک عامل اتصال عرضی و یک اصلاح کننده استفاده می شود. اتصال عرضی یک فرآیند حیاتی در تشکیل رزین است، زیرا استحکام، دوام و پایداری حرارتی محصول نهایی را تعیین می کند. این ماده با سایر گروه‌های عاملی واکنش داده و پیوندهای عرضی بین زنجیره‌های پلیمری ایجاد می‌کند. این فرآیند که به عنوان سنتز رزین اوره فرمالدهید یا UF شناخته می شود، یک ساختار شبکه ای قوی و پایدار ایجاد می کند و رزین را برای کاربردهای مختلف از چسب تا تولید تخته خرده چوب مناسب می کند. 

علاوه بر نقشی که در ایجاد اتصال عرضی دارد، برای اصلاح خواص رزین ها نیز استفاده می شود. با ترکیب Urea در فرمولاسیون رزین، تولیدکنندگان می توانند به ویژگی های مطلوب خاصی دست یابند. به عنوان مثال این ماده می تواند به عنوان یک نرم کننده عمل کند و انعطاف پذیری و کارایی رزین را در طول کاربرد افزایش دهد. این امر به ویژه در صنایعی مانند پوشش‌ها مفید است، جایی که رزین باید به سطوح مختلف بچسبد و در عین حال خاصیت ارتجاعی و مقاومت در برابر ترک را حفظ کند. علاوه بر این می تواند با جلوگیری از پلیمریزاسیون زودرس، پایداری رزین ها را بهبود بخشد. تولید رزین اغلب شامل دماهای بالا و زمان واکنش طولانی است که می تواند منجر به واکنش های جانبی ناخواسته یا پخت زودرس شود. این ماده با به تاخیر انداختن فرآیند پلیمریزاسیون تا زمانی که شرایط مورد نظر برآورده شود، به عنوان یک تثبیت کننده عمل می کند و یک واکنش ثابت و کنترل شده را تضمین می کند.

با اینکه اوره کاربردهای و فواید گوناگونی دارد اما میزان مجاز مصرف آن برای نداشتن عواقب پس از مصرف مانند تحریکات پوستی، چشمی و مشکلات آلرژیک باید رعایت شود. شرکت یکتا شیمی آزما مفتخر است با داشتن تیم فنی مجرب و دانش علمی بالا همواره در رفع چالش های احتمالی در کنار شما باشد. برای خرید و دریافت اطلاعات بیشتر راجع به این ماده ی کاربردی با تیم فنی یکتا شیمی آزما در ارتباط باشید.