Карбамид немесе газдан өндірілген тыңайтқыш

Карбамид — химиялық реакциялар нәтижесінде органикалық емес заттардан синтезделген бiрiншi органикалық қосылыс. Бұл мочевина деп те аталатын, суда және сұйық аммиакта оңай еритін ақ немесе түссіз кристалдар болып келетін, (NH₂)₂CO  формулалы химиялық қосылыс.

Карбамидтің пайдасы

Карбамид — өнеркәсіптің түрлі салаларында, медицинада және ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылатын әмбебап зат. Оны өнеркәсіптік қоқыстарды тазарту, пластмассалар, лактар, желімдер және жабындар өндіру үшін, сондай-ақ кейбір дәрілік препараттардың компоненті ретінде пайдаланады. Қызығы, карбамид тіпті тамақ өнеркәсібінде, мысалы, шайнайтын резеңке өндірісінде пайдаланылады. Алайда бұл заттың өндірілген карбамидтің 80% астамы минералды тыңайтқыш ретінде пайдаланылатын ауыл шаруашылығы үшін мәні зор.

Оның жоғары тиімділігі 46% азоттан тұратындығымен түсіндіріледі. Тыңайтқышта азот көп болған сайын оның ауыл шаруашылығы дақылдары үшін тиімділігі жоғары. Топыраққа түскенде ол аммиак пен көмірқышқыл газына айналып, уреаза ферментінің әсерінен тез ериді. Кейіннен аммиак өсімдіктер үшін қолжетімді азот түрлері — аммоний мен нитраттарға айналады. Бұл өсімдіктерді ақуыздар, нуклеин қышқылдары және хлорофилл синтезінде негізгі рөл атқаратын қажетті азотпен қамтамасыз етеді.

Ғылыми зерттеулер карбамидтің бірқатар артықшылығы бар екенін растайды: ол жатып қалмайды, суда жақсы ериді және әсіресе климаттық жағдайларға байланысты өнімділікті тұрақты арттырады. Карбамидтің арқасында бидай және жүгері сияқты дәнді дақылдар сау және толық дәндерді қалыптастыру үшін қажетті қорек алады. Бұдан басқа, карбамид өсімдіктердің құрғақшылық пен үсікке төзімділігін арттырады, бұл әсіресе жеміс ағаштары мен көкөніс дақылдары үшін маңызды.

Бұғақ қоса, отандық ғалымдардың деректері бойынша, карбамидті пайдалану тыңайтылмаған топырақтармен немесе басқа азотты тыңайтқыштармен өңделген топырақтармен салыстырғанда өнімділікті бір гектардан 4-5 центнерге дейін арттыруы мүмкін.

Карбамидке арналған шикізат: сутегі мен азот

Карбамидтің өндірісі бу риформингі және улы газды кейіннен конверсиялау әдісімен табиғи газдан сутегін алудан басталады. Синтез үшін қажетті азот ауадан бөлінеді. Кейін алынған сутегі мен азот аммиак синтезіне, содан кейін — карбамид синтезіне жіберіледі. Бұл процестерді іске асыру үшін арнайы технологиялық қондырғылар қажет. Процестердің өздері келесідей:

1. Метанды бу риформингі («reforming» деген ағылшын сөзінен, «қайта өңдеу» немесе «модификация» білдіреді): нәтижесінде сутегі мен улы газ пайда болады: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂.
2. Улы газ конверсиясы: улы газ (CO) әрі қарай улы газ бен қосымша сутегіне айналады: CO + H₂O → CO₂ + H₂.
3. Аммиак синтезі: N₂ + 3H₂ ↔ 2NH₃ (бұл реакция кері қайтарымды және арнайы жағдайларды талап етеді: жоғары қысым, температура және катализатор).
4. Карбамид синтезі: 2NH₃ + CO₂ → CO(NH₂)₂ + H₂O.

Жаңажол ГӨЗ-дің карбамидтік болашағы

Карбамид өндірісі бойынша жобаны іске асырумен «ҚазМұнайГаз» ҰК АҚ еншілес компаниясы болып табылатын «KMG PetroChem» ЖШС айналысады. Бұл жоба Ақтөбе облысы Мұғалжар ауданында Жаңажол газ өңдеу зауыты (ГӨЗ) негізінде жаңа кешен құруды көздейді. Күтілетін өндіріс қуаты жылына 1 млн тоннаға дейін карбамидті құрайды, ал жобаның құны 1,2 млрд АҚШ долларына бағаланады.

Жобаға карбамид өндірісі ғана емес, аммиак, азот және сутек өндірісі бойынша қажетті кезеңдер де кіреді. Азот пен сутегін өндіру кейіннен аммиак синтезі үшін жүзеге асырылатын болады, ол содан кейін карбамидті өндіруге пайдаланылады. Осылайша, зауыттың екінші кезегі шикізаттан түпкілікті өнімге дейін өндірістің барлық циклін қамтитын кешенді жобаға айналады. Бұл зауыт жұмысының тиімділігі мен экономикалық пайдасын едәуір арттыруға, сондай-ақ азотты тыңайтқыштарға және басқа да химиялық өнімдерге өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыруға мүмкіндік береді.

2024 жылғы шілдеде ҚМГ мен CNPC карбамидті және басқа да өнімдерді бірлесіп өндіруді қамтитын ынтымақтастықты кеңейту туралы келісімге қол қойды. Сонымен қатар жобаның техникалық-экономикалық негіздемесін (ТЭН) әзірлеу туралы уағдаластыққа қол жеткізілді.

Ертеректе Жаңажол ГӨЗ-де карбамид өндірмейтін және азот пен сутегін өндіру бойынша жобалар болмаған. Зауыттың негізгі назары табиғи газды қайта өңдеуде және сұйытылған табиғи газ (СТГ), құрғақ газ, тұрақты газ конденсаты және сұйытылған көмірсутекті газдар (СКГ) сияқты өнімдерді өндіруде болған.

Азотты тыңайтқыштарды пайдаланудың маңыздылығы және оны дамыту

2025 жылдың ақпанына қарай Қазақстан әлі де карбамидті өндірістік масштабта өндірмейді және оны импорттауға мәжбүр. Алайда, бұл тыңайтқышты шығару ішкі сұранысты қанағаттандырып, экспорттық әлеуетті арттыруға және ел экономикасының дамуына серпін беруге мүмкіндік береді. Карбамид өндірісін дамыту азық-түлік қауіпсіздігін қамтамасыз етудегі және Қазақстанның экономикалық тәуелсіздігін нығайтудағы маңызды қадам болып табылады.

ҚР Ұлттық ғылым академиясының деректеріне сәйкес, 2021 жылы Қазақстанның ауыл шаруашылығы дақылдарына 705 368,8 тонна минералдық тыңайтқыш енгізілді, оның ішінен шамамен 56%-ды (395 006,5 тонна) карбамидті қоса алғанда азот тыңайтқыштары құрайды.

Осыған қарамастан, Қазақстанда бір гектарға тыңайтқыш енгізу деңгейі салыстырмалы түрде төмен болып қалуда — бір гектарға тек 4-6 кг ғана, ал көрші елдерде бұл көрсеткіш 150 кг/га-ға жетеді​.

Жанна Алманованың (ҚР Президенті жанындағы ҚР Ұлттық ғылым академиясының Агробиоресурстар мен экология туралы Ғылым орталығының басшысы, «Топырақтану және агрохимия» мамандығы бойынша PhD) айтуынша, дәнді дақылдар үшін топырақта азот құрамы табиғи-климаттық жағдайларға қарай 12-15 мг/кг деңгейінде, ал техникалық дақылдар үшін — шамамен 20-25 мг/кг болуы тиіс. Солтүстік Қазақстанда, агрохимиялық зерттеу деректері бойынша, зерттелген алаңдардың 70%-ында азот құрамы 4-8 мг/кг шегінде болып шықты. Жалпы алғанда, елдің азот тыңайтқыштарына қажеттілігі жыл сайын шамамен 400 мың тоннаны құрайды.

Мұнда өнімді сыртқы нарықтарға экспорттау мүмкіндіктерін қосыңыз. Мысалы, әлемде карбамидтің ең ірі тұтынушысы көршілес Қытай болып табылады. 2021 жылы бұл ел азот тыңайтқыштарының тапшылығына ұшырап, бұл экспорттық баждарды енгізуге және тыңайтқыштарды әкетуді шектеуге әкелді. 2023 жылы жағдай тұрақталды, бірақ карбамидті тұтыну көлемі өсуін жалғастырды. 2029 жылға қарай Қытайда карбамид нарығының көлемі жылына орташа 1,81%-ға өсе отырып, 209,91 млн тоннаға жетеді деп күтілуде. Бұл азық-түлік қауіпсіздігін қолдау және өнімділікті арттыру үшін тыңайтқыштарға сұраныстың өсуіне байланысты.