mineralna gnojiva, anorganske i organske tvari koje se rabe u poljoprivredi za poboljšanje rasta i prinosa biljaka. Proizvode se industrijski uporabom prirodnih mineralnih sirovina, zemnoga ili prirodnoga plina (metana), te atmosferskoga dušika i kisika (zraka). Iz tih se sirovina kemijskim tehnološkim postupcima proizvode bazne kemikalije poput amonijaka (NH3) i uree (CO(NH2)2), dušične (HNO3) i sumporne kiseline (H2SO4), a iz njih mineralna gnojiva kao konačni proizvodi. Najčešće su u obliku različitih soli topljivih u vodi.
Sastav i vrste
Mineralna gnojiva uglavnom sadržavaju različite omjere triju glavnih biogenih elemenata, kao osnovnih biljnih hranjiva kojih najčešće nedostaje obradivu tlu (makronutrijenti): dušika (N), fosfora (P) i kalija (K), sekundarne biogene elemente: kalcij (Ca), sumpor (S), magnezij (Mg), a potom i druge korisne elemente u tragovima (mikronutrijenti): bor (B), mangan (Mn), željezo (Fe), cink (Zn), bakar (Cu) i molibden (Mo).
Prema sastavu se mineralna gnojiva dijele na jedinična (sadržavaju samo jedan element, npr. N) i složena, odn. kompleksna ili miješana (sadržavaju dva ili više elemenata, npr. dušik i fosfor – NP ili dušik, fosfor i kalij – NPK). Prema agregatnom stanju mogu biti kruta (granulirana i prilirana) i tekuća. Zbog mogućih štetnih utjecaja na okoliš (eutrofikacija, zakiseljavanje, nakupljanje štetnih elemenata), vrsta i količina mineralnoga gnojiva koje se dodaje nekom tlu prilagođava se vrsti tla i potrebama uzgajane biljne kulture na osnovi kemijske analize tla. Također, kako bi se poboljšalo iskorištenje hranjivih elemenata i smanjili štetni utjecaji na okoliš, danas se sve više primjenjuju oblici mineralnih gnojiva s kontroliranim otpuštanjem dušika i drugih elemenata.
Dušična mineralna gnojiva proizvode se iz amonijaka dobivenoga sintezom iz elementarnog vodika i dušika u Haber-Boschovu procesu. Potreban vodik proizvodi se najčešće parnim reformiranjem metana (zemnoga plina), a dušik se uzima iz zraka. Zbog neželjenih klimatskih promjena, planira se vodik potreban za sintezu amonijaka uskoro u većoj mjeri dobivati elektrolizom vode uz električnu energiju dobivenu iz obnovljivih izvora energije (tzv. zeleni vodik i zeleni amonijak). Najčešće dušično gnojivo je KAN (Kalcij-Amonij-Nitrat), obično mješavina amonijeva nitrata i vapnenca ili dolomita. Sadržava dušik u dva kemijska oblika (amonijski, nitratni) koji se otpuštaju u tlo različitim brzinama, što povećava učinkovitost toga gnojiva. Urea je drugi primjer dušičnoga mineralnoga gnojiva, a sadržava 46% dušika. Njezin učinak je sporiji, jer dušik nije dostupan biljkama dok ga mikroorganizmi u tlu ne pretvore u nitrate. Zbog toga se rabi za gnojidbu prije sjetve. Najraširenija fosfatna mineralna gnojiva su superfosfat (topljiva smjesa kalcijeva dihidrogenfosfata i kalcijeva sulfata) i trostruki superfosfat (ima veći udjel hranjivih tvari jer ne sadržava kalcijev sulfat). Fosfatna mineralna gnojiva rabe se prije sjetve i za gnojidbu u ranoj fazi rasta. Kalijeva mineralna gnojiva najčešće su na osnovi kalijeva klorida i kalijeva sulfata. Budući da prekomjerna količina klora u tlu šteti nekim biljkama, češće se rabi kalijev sulfat.
Razvoj i primjena u svijetu
Znanstveni pristup prehrani biljaka započeo je u XIX. st., među ostalim i na temelju Liebigova zakona minimuma (prema njemačkom kemičaru Justusu von Liebigu) primijenjenoga na rast biljaka, prema kojem opstanak živih bića na nekome području nije određen ukupnom količinom svih za to potrebnih izvora, nego samo najmanje raspoloživoga. Industriju mineralnih gnojiva pokrenuo je engleski poduzetnik John B. Lawes, koji je 1842. patentirao gnojivo na osnovi fosfata obrađenoga sulfatnom kiselinom. Početkom XX. st. razvijaju se Haber-Boschov postupak proizvodnje amonijaka i Ostwaldov postupak dobivanja dušične kiseline iz amonijaka, čime počinje streloviti rast proizvodnje i uporabe mineralnih gnojiva, sve do današnjih dana.
Mineralna gnojiva danas su strateški proizvod. Smatra se da je upravo njihova uporaba, povećanjem prinosa poljoprivrednih kultura, spriječila glad stanovništva nekih zemalja s velikim rastom populacije posljednjih desetljeća. Tako proizvedena hrana jeftinija je i time dostupnija siromašnijima. Procjenjuje se da se gotovo polovica ljudi na Zemlji trenutačno hrani prinosima dobivenima samo zbog uporabe mineralnih dušičnih gnojiva.
Prema podatcima organizacije FAO, 2015. su kapaciteti svjetske proizvodnje mineralnih gnojiva iznosili 285 milijuna tona na godinu, od čega je više od polovice otpadalo na dušična gnojiva. Najveći utjecaj na cijenu mineralnih gnojiva ima cijena prirodnoga plina koji čini oko 90% troškova proizvodnje amonijaka, osnove za dušična mineralna gnojiva. Na proizvodnju amonijaka otpada oko 5% svjetske potrošnje prirodnoga plina, što je manje od 2% svjetske proizvodnje. Najveći svjetski proizvođač dušičnih mineralnih gnojiva je poduzeće Yara International sa sjedištem u Norveškoj.
Proizvodnja mineralnih gnojiva u Hrvatskoj
Proizvodnja mineralnih gnojiva u Hrvatskoj počela je osnivanjem tvornice Danica d. d. za proizvodnju mineralnih gnojiva i drugih kemijskih proizvoda 1906. u Koprivnici. Tvornica je 1908. proizvela prve količine superfosfata, a 1910. otvoren je pogon za proizvodnju sumporne kiseline. Želeći proširiti proizvodnju, Danica je 1917. kupila riječku Tvornicu kemijskih proizvoda (osnovana 1851), koja je proizvodila sumpornu kiselinu, solnu kiselinu, sodu, klorno vapno (kalcijev hipoklorit).
Prvi pogon za proizvodnju kalcijeva karbida (karabit) u Hrvatskoj izgrađen je kraj Skradina 1897. kao jedan od prvih takvih pogona u svijetu. Pogon je 1899. izgorio, ali je tršćansko društvo SUFID 1904. izgradilo novu tvornicu u šibenskoj Crnici, u kojoj se iz vapna i ugljena dobivao kalcijev karbid, iz kojega se naknadnom obradbom u pećima dobivao kalcijev cijanamid, jedno od prvih mineralnih gnojiva (→ Tvornica elektroda i ferolegura). Šireći svoje poslovanje, društvo je 1912–14. izgradilo tvornicu i u Dugome Ratu (→ Tvornica karbida i ferolegura Dalmacija – Dugi Rat). Kapacitet obiju tvornica 1920-ih bio je 40 do 50 tisuća tona karbida i cijanamida (šestina tadašnje ukupne svjetske proizvodnje).
Suvremena proizvodnja dušičnih mineralnih gnojiva u Hrvatskoj započela je početkom eksploatacije prirodnoga plina na poljima Moslavine i zapadne Slavonije. Istraživanja nafte i plina potaknula su izgradnju tvornice čađe Methan d. d. 1926. u Brezinama nedaleko od Lipika koja je rabila plin iz obližnje Bujavice. Proizvodnja čađe, uglavnom namijenjene gumarskoj industriji, 1938. preseljena je u Kutinu, u novoizgrađenu tvornicu MTC (Methan Thermal Carbon), koja se plinom opskrbljivala iz nedalekoga Gojla. Godine 1940. uz kutjevačku čađaru izgrađena je Tvornica vapna (radila je do 1982), a 1955. i Tvornica glina. Ti su pogoni od 1946. djelovali pod imenom Tvornica kemijskih proizvoda Metan. Već 1943. u tvornici je postojao projekt izgradnje postrojenja za proizvodnju mineralnih gnojiva manjega kapaciteta. Ta je ideja realizirana 1968. u mnogo većem mjerilu, izgradnjom Tvornice mineralnih gnojiva u istočnom dijelu Kutine. S godišnjim kapacitetom od 750 tisuća tona bio je to najveći pogon u sastavu kutinske petrokemijske industrije, te među deset najvećih te vrste u svijetu. Kutinske Tvornica kemijskih proizvoda (čađara, glinara i vapnara) i Tvornica dušičnih gnojiva spojile su se 1968. u poduzeće INA – Tvornica petrokemijskih proizvoda (od iste godine INA Petrokemija), u sastavu zagrebačke → INA-e. Godine 1978. položen je temeljni kamen za nova postrojenja mineralnih gnojiva kapaciteta 1,2 milijuna tona. Ta su postrojenja u rad puštena potkraj 1984. i s onima iz 1968. čine jedinstvenu tehnološku cjelinu jedine hrvatske tvornice mineralnih gnojiva. Od 1998. poduzeće posluje kao → Petrokemija i danas je strateški oslonac domaćoj poljoprivredi, a izvozi i u dvadesetak zemalja svijeta, napose u one u susjedstvu. Proizvodi dušična (N), dušično-sumporna (NS), dušično-fosforna (NP) i dušično-fosforno-kalijeva (NPK) mineralna gnojiva. Godišnji kapacitet proizvodnje je 1,35 milijuna tona.
Na hrvatskom tržištu djeluje i poduzeće Adriatica Dunav iz Vukovara, koje pod vlastitom robnom markom prodaje gnojiva iz uvoznih komponenata.
| Domaća proizvodnja i potrošnja mineralnih gnojiva (tisuće t) | ||
| Proizvodnja | Potrošnja | |
| 2007. | 1362 | 413 |
| 2012. | 1125 | 464 |
| 2017. | 1192 | 420 |
Visokoškolska nastava, znanost i udruge
Nastava iz područja proizvodnje baznih sirovina za proizvodnju mineralnih gnojiva, amonijaka, uree, dušične i sumporne kiseline provodi se na → Fakultetu kemijskog inženjerstva i tehnologije (FKIT) u Zagrebu i u manjem obimu na → Kemijsko-tehnološkom fakultetu u Splitu putem kolegija Petrokemija, Petrokemijski procesi i proizvodi, Tehnološki procesi anorganske (organske) kemijske industrije. U organizaciji FKIT-a provodi se i redovito cjeloživotno obrazovanje iz navedenoga područja, pa je 2019. u Kutini održan međunarodni znanstveno-stručni simpozij 100 godina industrijske sinteze amonijaka – najnovija postignuća.
Udruge koje okupljaju stručnjake i znanstvenike iz područja razvoja i proizvodnje mineralnih gnojiva su → Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa (HDKI) s podružnicom Društvo kemičara i tehnologa Kutina, kao i Sekcija za petrokemiju Znanstvenoga vijeća za naftno-plinsko gospodarstvo i energetiku → HAZU-a (sv. 4).
D. Pasarić: 40 godina Petrokemije d. d. Kutina, 2008.
J. Gugić, M. Duvančić, M. Šuste, I. Grgić, S. Didak: Proizvodnja i potrošnja gnojiva u Republici Hrvatskoj. Agroeconomia Croatica 4(2014) 1, str. 32–39.
Z. Janović, A. Jukić: Sto godina Haber-Boschova postupka dobivanja amonijaka izravnom sintezom od sastavnih elemenata. Kemija u industriji, 67(2018) 11–12, str. 479–493.
World fertilizer trends and outlook to 2020. FAO
Pravilnik o mineralnim gnojivima. Narodne novine 60/2007
B. Čavić: GNOJIVA, UMJETNA. Tehnička enciklopedija, sv. 6, 1979., str. 134–142.
