دیروز خبری از انفجار بزرگ کود در شهر وست، در نزدیکی واکو، تگزاس بود و همانطور که من می نویسم جستجو برای بازماندگان ادامه دارد. این یک تراژدی وحشتناک است: انفجار یک مدرسه و یک خانه سالمندان را در چند صد متری ویران کرد و ده‌ها خانه نیز با خاک یکسان شد. بیش از 160 نفر مجروح شده اند و تاکنون 12 نفر کشته شده اند.
در حال حاضر جزئیات کامل هنوز مشخص نیست. کودها از دیرباز با مواد منفجره مرتبط بوده اند و تروریست ها از بمب های کود استفاده می کنند (چیزی که به دلیل ترس از اینکه مردانی که لباس های تیره پوشیده اند ممکن است ضربه بزنند) با جزئیات بیشتر در مورد آن صحبت نخواهم کرد)، اگرچه به نظر می رسد که هیچ نشانه ای از نیت سوء در آن وجود ندارد. این مورد. بدیهی است که کارخانه‌ها در سرتاسر جهان کود تولید می‌کنند، و همه آنها به طور منظم منفجر نمی‌شوند، بنابراین واضح است که در ساعت 20:00 به وقت محلی در 17 آوریل، چیزی بسیار اشتباه پیش رفته است.
پس چرا کود چنین مواد بالقوه خطرناکی است؟ آیا می توانیم آن را ایمن تر کنیم؟
اول از همه، احتمالاً باید منظورمان از “کود” (یا کود، برای پسرعموهای آمریکایی ما) را روشن کنیم. در واقع سرنخ در نام است. این چیزی است که خاک را حاصلخیزتر می کند. در اصل، هر چیزی که برای تامین یک یا چند مورد از مواد مغذی مورد نیاز گیاهان به خاک اضافه می شود. به ویژه، بیشتر کودها نیتروژن را تامین می کنند. اگر در مدرسه دقت کرده باشید، به یاد خواهید آورد که بیشتر مواد جامد موجود در گیاهان در واقع از هوا به شکل دی اکسید کربن می آید (آن میز چوبی را ببینید؟ یک گیاه بیشتر آن را از هوا ساخته است. هوا. . چقدر باحاله؟)
با این حال، درست مانند ما، گیاهان نیز برای رشد نیاز به تولید پروتئین دارند و برای این کار به نیتروژن نیاز دارند. برخلاف ما، آنها نمی توانند (به استثنای چند مورد قابل توجه) آن پروتئین را از خوردن حیوانات یا گیاهان دیگر به دلیل نداشتن دندان، توانایی حرکت و غیره دریافت کنند. به جز تریفیدها و آن گیاه در فروشگاه کوچک وحشت. اما هوای خوب قدیمی حدود 80 درصد نیتروژن است، بنابراین مطمئناً اگر آنها بتوانند کربن را از دی اکسید کربن از هوا دریافت کنند، می توانند نیتروژن را نیز دریافت کنند؟
خوب، چند گیاه وجود دارند که می توانند این کار را انجام دهند، اما اکثر آنها نمی توانند. مشکل این است که نیتروژن موجود در هوا، N2، یکی از قوی ترین پیوندها را بین اتم های خود دارد. شکستن آن بسیار دشوار است، یعنی به راحتی در واکنش های شیمیایی درگیر نمی شود. و از آنجایی که رشد اساساً یک ترکیب بزرگ پیچیده از واکنش های شیمیایی است، گیاهان نمی توانند به راحتی از نیتروژن موجود در هوا استفاده کنند. قبل از اینکه کود را روی خاک شروع کنیم، گیاهان مدیریت می شدند، زیرا اشکال قابل استفاده نیتروژن از فرآیندهای طبیعی وارد خاک می شوند. اما اگر می‌خواهید سال به سال مقادیر زیادی محصول بکارید، باید کمی کمک کنید، و این کاری است که کود، چه از یک کارخانه و چه از پشت یک گاو باشد.
اما، و نکته اینجاست، این پیوند قوی و سه گانه در N است2 که کودها را به طور بالقوه انفجاری می کند. زیرا اگر برای شکستن این پیوندها انرژی زیادی لازم باشد، دقیقاً همان مقدار انرژی هنگام تشکیل آنها آزاد می شود. هیچ راهی برای دور زدن این موضوع وجود ندارد: انرژی نمی تواند ایجاد شود یا از بین برود یا ناپدید شود. (به هر حال نه در زندگی واقعی – هری پاتر و شرکا از قوانین متفاوتی پیروی می کنند. اما آنها واقعی نیستند. متاسفم.)
چرا چیزها منفجر می شوند؟ اساساً یک انفجار زمانی رخ می دهد که یک واکنش شیمیایی گازهای داغ زیادی را به سرعت تولید کند. اگر این گازها جایی برای رفتن نداشته باشند، چون در یک فضای بسته هستند، فشار زیادی بر محیط اطراف خود وارد می کنند، زیرا به سرعت منبسط می شوند. در نهایت اطرافیان مستعد تسلیم شدن هستند، با یک انفجار. (مواد منفجره قوی، مانند دینامیت و TNT، کمی متفاوت هستند – اما کودها مواد منفجره قوی نیستند، بنابراین این موضوع را برای یک روز دیگر ذخیره می کنیم.)
ترکیباتی که حاوی نیتروژن هستند پتانسیل تولید گاز نیتروژن را دارند. گازها فضای بسیار بیشتری نسبت به جامدات اشغال می کنند، زیرا ذرات آنها از هم دورتر هستند و همانطور که قبلاً نیز اشاره کردم، هنگامی که پیوند سه گانه نیتروژن بسیار قوی تشکیل می شود، انرژی زیادی آزاد می شود. پس شما اینجا هستید، گاز داغ (این بیت انرژی است). مقدار زیادی از آن. دور آن را با دیوارها احاطه کنید – مثلاً در یک ظرف در یک کارخانه – و پتانسیل انفجار دارید.
به نظر می رسد کود در این مورد نیترات آمونیوم بوده است. این با واکنش آمونیاک (اگر به خاطر داشته باشید، فریتز هابر متوجه شد که چگونه آن را تولید کند) با اسید نیتریک ایجاد می شود. فرمول شیمیایی نیترات آمونیوم NH است4نه3 – مقدار زیادی نیتروژن وجود دارد. در واقع هنگامی که نیترات آمونیوم تجزیه می شود، بخار آب، گاز نیتروژن و گاز اکسیژن تشکیل می دهد.از طريق مقداری اکسید نیتروژن، با نام مستعار گاز خنده، در طول مسیر). گازهای زیاد گرمای زیاد.
این کارخانه همچنین حاوی مقدار زیادی آمونیاک بی آب بود. جای تعجب نیست، زیرا برای تولید نیترات آمونیوم به آمونیاک نیاز دارید – این یک کارخانه کود بود. Anhydrous فقط به معنای “بدون آب” است، به عبارت دیگر آمونیاک خالص، NH3. نقطه جوش آمونیاک خالص 33- است oج، بنابراین اگر سیستم های خنک کننده شما از کار بیفتند، کمی مشکل دارید. در دمای اتاق به سرعت تبدیل به بخار می شود. این بخار خیلی بد است. وقتی از رنگ مو یا محلول پرکننده استفاده می کنید (اگر هنوز در دهه 80 هستید) این بو را می شناسید؟ که صد بار سمی و خورنده است (در حالی که به ریه های شما آسیب می رساند شما را مسموم می کند) و به محیط زیست آسیب می رساند. اوه بله و قابل اشتعال به اندازه بنزین قابل اشتعال نیست، اما به اندازه کافی قابل اشتعال است.
گزارش ها حاکی از آن است که قبل از انفجار در کارخانه آتش سوزی رخ داده است، بنابراین به نظر می رسد که آمونیاک ممکن است آتش گرفته باشد. نیترات آمونیوم به راحتی قابل احتراق نیست، اما اگر آتش مهار شود و در معرض حرارت مداوم قرار گیرد، شروع به واکنش می کند. در حدود 210 تجزیه می شود oC و هنگامی که شروع می شود متوقف کردن آن بسیار دشوار است، زیرا واکنش گرمای زیادی منتشر می کند که باعث واکنش مواد اطراف می شود، و به همین ترتیب در یک مارپیچ فاجعه بار – چیزی که شیمیدان ها واکنش فرار می نامند – که در نهایت منجر به انفجار می شود.
بنابراین کودها بالقوه خطرناک هستند زیرا حاوی نیتروژن به شکل واکنش پذیرتری هستند که گیاهان می توانند از آن استفاده کنند. هیچ کاری نمی توانید انجام دهید تا کودها ضد انفجار باشند. نمی توان گفت، افزودنی ها را در آن بریزید تا مواد منفجره کمتری داشته باشند. این در طبیعت آنهاست. انفجار آنها را از بین ببرید و توانایی آنها را برای عمل به عنوان کود از بین ببرید.
با این حال، کارخانه‌ها باید از روش‌های ایمنی دقیق پیروی کنند و سیستم‌های پشتیبان حفاظتی متعددی برای جلوگیری از بلایایی مانند این داشته باشند. ما هنوز نمی دانیم چه اشتباهی در اینجا رخ داده است، اما امیدواریم درس های جدی گرفته شود.