Močovina – aplikace, vlastnosti a význam v průmyslu

Močovina je organická chemická sloučenina se vzorcem CO(NH 2 ) 2 , která hraje klíčovou roli v mnoha průmyslových odvětvích a medicíně. Pochází z ornitinového cyklu, kde je produktem přeměny amoniaku , je nezbytným metabolitem v živých organismech. Není divu, že je nyní široce používán a významný v mnoha odvětvích průmyslu a v kosmetických výrobcích.

Publikováno: 22-01-2025

Co je močovina a co jsou jeho vlastnosti?

Ure a (také nazývaný karbamid ) je nehořlavá, krystalická látka, obvykle bílá nebo bezbarvá, s mírně čpavkovým zápachem a slanou chutí. Je to hygroskopická látka , což znamená, že snadno absorbuje vlhkost z okolí a také se velmi dobře rozpouští ve vodě. Při dlouhodobém skladování ve vodných roztocích se močovina může rozkládat za vzniku amoniaku a oxidu uhličitého. Technická močovina se používá v mnoha průmyslových odvětvích. Používá se jako složka hnojiv a přísada do krmiv . Slouží také jako surovina při výrobě plastů , ohnivzdorných impregnantů a lepidel. Při pokusech na zvířatech močovina vykazovala nízkou toxicitu , akutní i chronickou, a žádné karcinogenní účinky nebo nepříznivé účinky na reprodukční schopnosti. V Evropské unii neexistuje harmonizovaná klasifikace toxicity močoviny. Tato látka se vyznačuje velmi nízkým tlakem par, což znamená, že k expozici dochází především vdechováním prachu. Aby byli pracovníci chráněni před potenciálními problémy souvisejícími s přítomností močovinového prachu ve vzduchu, bylo navrženo stanovit maximální přípustnou koncentraci (MAC) na 10 mg/m^3. Tato hodnota je v souladu s normami pro ostatní prachy, které nejsou klasifikovány jako toxické, ale mohou představovat riziko kvůli snížené viditelnosti. V přidání:

  • Močovina je hygroskopická pevná látka, která se dobře rozpouští ve vodě, methanolu, ethanolu , glycerolu, dimethylsulfoxidu (DMSO), kyselině octové a koncentrované kyselině chlorovodíkové .
  • Ve vodných roztocích prochází pomalou hydrolýzou, při které vzniká amoniak a oxid uhličitý. Proces hydrolýzy lze urychlit zahřátím a přidáním kyselin nebo zásad.
  • Močovina se vyznačuje velmi špatnou rozpustností v benzenu a chloroformu a špatně se rozpouští v ethyletheru.
  • Močovina může reagovat s některými látkami a vytvářet produkty se silnými výbušnými vlastnostmi (např. v případě reakcí s chlorečnany sodnými nebo vápenatými(I)).

Proces výroby močoviny — od suroviny až po konečný produkt

#1. Syntéza čpavku Výroba močoviny začíná syntézou čpavku, hlavně v Haber-Boschově procesu . Tento proces zahrnuje reakci dusíku (N 2 ) s vodíkem (H 2 ), které pocházejí převážně ze zemního plynu. Vysoký tlak a teplota (cca 450 °C a 200 atm) a přítomnost katalyzátoru na bázi železa umožňují provedení této exotermické reakce. #2. Syntéza močoviny Dalším stupněm je reakce amoniaku s oxidem uhličitým (CO 2 ) za vzniku močoviny. Tento proces probíhá ve dvou hlavních fázích. Prvním je vznik karbamátu amonného a druhým rozklad karbamátu amonného. Karbamát amonný se pak pod vysokým tlakem (150-250 atm) a teplotou (180-190 °C) přemění na močovinu a vodu. #3. Kondenzace a krystalizace Výsledný roztok močoviny se poté zahustí odpařením vody ve vakuové odparce. Výsledkem tohoto procesu je močovina ve formě koncentrovaného roztoku. #4. Granule formace Koncentrovaný roztok močoviny se ochladí a následně granuluje ve speciálních bubnových nebo deskových granulátorech, kde vlivem pohybu a dodatečného chlazení močovina krystalizuje za vzniku granulí. Močovinové granule se pak suší v bubnových sušárnách, aby se odstranila přebytečná vlhkost, a poté se ochladí v chladičích. Tento proces zajišťuje stabilitu granulí a optimalizuje jejich fyzikální vlastnosti. #5. Balení a skladování Nakonec je hotová močovina balena do pytlů nebo přímo transportována do skladovacích nádrží, odkud je distribuována koncovým zákazníkům. Žena držící zkumavku s močovinou, s rostlinami ve skleníku v pozadí

Význam močoviny v průmyslových odvětvích

Při selektivní katalytické redukci (SCR) pomáhá močovina snižovat emise oxidů dusíku ze stacionárních a mobilních zdrojů. Ve farmaceutickém a kosmetickém průmyslu a v domácí chemii je močovina ceněna jako složka mnoha přípravků . Používá se také k odmrazování silnic, železničních tratí a vzletových a přistávacích drah, v potravinářském průmyslu se přidává do pekařských výrobků, alkoholických nápojů a želatinových výrobků.

Močovina v zemědělství

Díky vysokému obsahu dusíku (kolem 46 %) se močovina používá v programech hnojení a podporuje intenzivní růst rostlin. V současné době se používá ve formě granulí nebo roztoků, kde rychle hydrolyzuje na amoniak a oxid uhličitý a uvolňuje dusík dostupný pro rostliny. Co je však důležité – vzhledem k vysoké těkavosti čpavku je nutné po aplikaci do půdy rychle zapracovat močovinu, aby se minimalizovaly ztráty dusíku. Zjistěte více: https://www.products.pcc.eu/cs/blog/co-jsou-organicka-hnojiva-a-co-bychom-o-nich-meli-vedet/

Močovina v kosmetice

Urea je jednou z nejúčinnějších hydratačních složek používaných v kosmetickém průmyslu. Je složkou přirozeného zvlhčujícího faktoru (NMF) nacházejícího se v keratinocytech, který je klíčový pro udržení vhodné úrovně hydratace stratum corneum epidermis (tzv. zvlhčovadlo ). Účinnost urey v kosmetice závisí na její koncentraci : v nízkých dávkách působí především jako zvlhčovadlo, ve vyšších koncentracích má keratolytické vlastnosti. Zajímavé je, že se používají i jeho deriváty, jako je alantoin, který podporuje regeneraci epidermis.[ 2] Více informací: https://www.products.pcc.eu/cs/blog/kosmeticke-prisady/ a na https://www.products.pcc.eu/cs/inci-22/

Močovina ve farmaceutickém průmyslu

Ve farmacii se močovina používá jako osmotické činidlo v diuretikech a jako složka krémů a mastí k léčbě dermatologických stavů, jako je lupénka, ekzém. Více informací na: https://www.products.pcc.eu/cs/k/farmaceuticky-prumysl/

Močovina v textilním průmyslu

Zajímavé je, že močovina se také používá jako přísada do barviv . Díky svým chemickým vlastnostem zlepšuje rozpustnost a stabilitu barviv, což je klíčové při výrobě vysoce intenzivních barev. Močovina se také používá při výrobě některých typů umělých tkanin a jako změkčující složka .

Močovina v chemickém průmyslu

Močovina hraje roli suroviny při výrobě mnoha chemických produktů, včetně výroby močovinoformaldehydových pryskyřic, které jsou široce používány jako lepidla v dřevařském a nábytkářském průmyslu. Tyto pryskyřice se vyznačují mimořádnou trvanlivostí a odolností proti vlhkosti, díky čemuž se používají při výrobě dřevotřískových desek a překližek. Sklad s chemikáliemi

Vliv močoviny na životní prostředí – výzvy a řešení

Výzva č . 1: Eutrofizace povrchových vod Nadměrné používání močoviny v zemědělství může vést k vyplavování přebytečného dusíku do řek a jezer. To zase může způsobit eutrofizaci, tedy nadměrný růst řas a jiných vodních rostlin, což narušuje rovnováhu ekosystémů a snižuje hladinu kyslíku ve vodě. Tváří v tvář této výzvě je zásadní zavést postupy managementu živin, tj. využití technologie GPS ke kontrole optimálních dávek. Výzva č. 2: Emise skleníkových plynů Hydrolýza močoviny v půdě vede k produkci čpavku, který lze přeměnit na oxidy dusíku (NOx) – silné skleníkové plyny. Emise NOx přispívají ke globálnímu oteplování a problémům s kvalitou ovzduší, a proto je nutné zavádět technologie pro snižování emisí amoniaku a NOx v zemědělství, jako je optimalizace pH půdy a používání inhibitorů ureázy, které zpomalují rozklad močoviny.

Zdroje:
  1. SKOWROŃ, J. Mocznik–frakcja wdychalna.
  2. Kapuścińska, A., & Nowak, I. (2014). Wykorzystanie mocznika i jego pochodnych w przemyśle kosmetycznym. Chemik, 68(2), 91-96.

Komentáře
Zapojte se do diskuze
Nejsou žádné komentáře
Posoudit užitečnost informací
- (žádný)
Vase hodnoceni

Stránka byla strojově přeložena. Otevřít původní stránku