science >> Wetenschap >  >> anders

Waarom explodeert kunstmest?

Een enorme explosie vond plaats bij een kunstmestfabriek in West, Texas, op 17 april 2013. © Michael Ainsworth/Dallas Morning News/Corbis

De kunstmestexplosie van 2013 waarbij inwoners van West omkwamen en gewond raakten, Texas, was niet alleen opmerkelijk vanwege de verschrikkelijke afloop, maar ook omdat explosies bij de productie van kunstmest (of de detailhandel, zoals het geval was in West) komen relatief weinig voor.

Voor een planeet die ongeveer 200 miljoen ton kunstmest per jaar verbruikt, ongevallen zijn niet alomtegenwoordig [bron:Plumer]. Echter, wanneer ammoniumnitraat (een mogelijke oorzaak van het Westen, Texas, ramp en andere ongevallen met kunstmest) ontploft, de effecten zijn historisch verwoestend. Op 16 april, 1947, een boot gevuld met 2, 300 ton ammoniumnitraat en aangemeerd in de buurt van Texas City, Texas, ontploft als gevolg van een kleine brand aan boord. Bijna 600 mensen werden gedood [bron:Beach]. Dat incident in 1947 wordt een van de ergste industriële ongevallen in de Amerikaanse geschiedenis genoemd.

Hoe kunnen meststoffen -- die we vaak beschouwen als gewoon natuurlijke elementen die goed zijn voor de aarde -- zo hevig exploderen?

Laten we beginnen met wat achtergrondinformatie over kunstmest zelf. Planten hebben een paar basisvoedingsstoffen nodig om te groeien, en de meeste zijn te vinden in de lucht en het water:dingen als zuurstof, koolstof en waterstof. Natuurlijk, ze hebben ook enkele andere elementen nodig die al dan niet rijk zijn aan de grond waarin ze groeien [bron:IFA]:

  • Als een plant maar een klein beetje voeding nodig heeft, het heet een micronutriënt (denk aan boor en chloor).
  • Als een plant veel van het ingrediënt nodig heeft, het heet een macronutriënten (denk aan stikstof, fosfor, kalium en zwavel).

Dat is waar kunstmest binnenkomt:het verpakt het vuil met de secundaire elementen die nodig zijn om een ​​plant te laten bloeien. Natuurlijk, velen van ons, hoveniers, zouden gewoon goede oude mest als mest beschouwen, en we zouden niet verkeerd zijn. Volgens de International Fertilizer Industry Association, elk natuurlijk of vervaardigd materiaal dat ten minste 5 procent stikstof bevat, kalium of fosfor is een kunstmest .

Natuurlijk, de bemestingsindustrie produceert synthetisch - of zoals ze het liever noemen, mineraal -- meststoffen. Om minerale meststoffen te maken, er zijn een paar stappen. Eerst moet je de materialen verzamelen, welke zijn, in feite, gevonden in de natuur. Dan moet je ze behandelen om de concentratie te versterken of de producten te verfijnen. Daarna, je moet ze omzetten in een vorm die door planten kan worden gebruikt, en dan wil je die voedingsstoffen misschien met andere combineren.

Laten we onze handen vuil maken en bepalen wat er werkelijk gebeurt om kunstmest te laten ontploffen.

Ammoniumnitraat en zijn hoofdrol bij ongevallen met kunstmest

Samen met ammoniumnitraat, het westen, Texas, kunstmestfabriek werd verondersteld om grote hoeveelheden watervrije ammoniak op te slaan, die ook in staat is om onder bepaalde omstandigheden enorme explosies te veroorzaken. Hemera/Thinkstock

Een van de belangrijkste componenten in vervaardigde kunstmest is ammoniumnitraat. Zoals we zeiden, stikstof is een van die macronutriënten waar planten dol op zijn, dus veel meststoffen zijn op stikstof gebaseerd.

Natuurlijk, we kunnen niet zomaar wat stikstof in flessen doen en het op het oude wortelveld gieten. Atmosferische stikstof heeft een heel sterke chemische binding die planten niet gemakkelijk kunnen verbreken, dus kunstmestbedrijven creëren een op stikstof gebaseerde stof die planten veel gemakkelijker uit elkaar kunnen halen. Ammonium nitraat is zo'n verbinding. En het wordt niet voor niets gebruikt:het ammoniumdeel blijft langer hangen zonder te verdampen, dus het is geweldig voor hete zomervelden, en het nitraat wordt gemakkelijk door planten gebruikt. Nog aantrekkelijker in de agrarische sector, het is goedkoop om te produceren. Je combineert ammoniak en salpeterzuur, en je bent klaar.

Maar wat maakt ammoniumnitraat tot zulke dodelijke explosies in staat? Verrassend genoeg, weinig. Werkelijk, ammoniumnitraat is een relatief stabiele verbinding, volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency. Met andere woorden, als het ergens rustig zit, ammoniumnitraat is niet zo'n groot probleem omdat het een relatief hoge activeringsenergie (de energie die nodig is om een ​​chemische reactie te veroorzaken) om te exploderen [bron:Encyclopaedia Britannica]. Echter, als er een ongeluk was waarbij een soort ontploffing plaatsvond -- een vonk, of een soort energie -- treedt op, je kunt maar beter geloven dat ammoniumnitraat dodelijk is. De verbinding maakt in wezen zijn eigen brandstof (van het ammonium) en oxidatiemiddel (het nitraat), dus de reactie is gewelddadig en langdurig [bron:Di Justo].

Het is dus logisch dat een brand de oorzaak lijkt te zijn - en niet de uitkomst - van wat er in West is gebeurd, Texas. Als inderdaad ammoniumnitraat de boosdoener blijkt te zijn, het zou hoogstwaarschijnlijk erg zijn geworden, erg heet (waarschijnlijk in een afgesloten ruimte) om te reageren zoals het deed. De explosie zou heel goed de seismische activiteit kunnen hebben veroorzaakt (gelijk aan een aardbeving met een kracht van 2,1 op de schaal van Richter) die ter plaatse werd gemeld [bron:Di Justo].

Veel meer informatie

Notitie van de Auteur:Waarom explodeert kunstmest?

Het is vermeldenswaard dat, hoewel explosies van ammoniumnitraat en andere kunstmest verschrikkelijk zijn, ze zijn zeldzaam. Maar we zouden nalatig zijn om niet te vermelden dat sommige mensen ook hebben opgemerkt dat kunstmest een dodelijke, opzettelijk wapen. Timothy McVeigh, voor een, gebruikte een kunstmestbom bij de bomaanslag in Oklahoma City in 1995.

gerelateerde artikelen

  • Helpt of schaadt kunstmest mijn gazon?
  • Wat is kunstmest, en waarom hebben planten het nodig?
  • Kun je een explosie echt ontlopen?
  • Hoe C-4 werkt
  • Hoe bomsnuivende honden werken

bronnen

  • Strand, Patrick. "66 jaar geleden, Kunstmestexplosie in Texas City doodde 600, duizenden gewond." Austin Amerikaans staatsman. 18 april, 2013. (18 april, 2013) http://www.statesman.com/news/news/66-years-ago-texas-city-fertilizer-blast-killed-60/nXQLC/
  • Di Justo, Patrick. "De kunstmestbom." De New Yorker. 18 april 2013. (18 april, 2013) http://www.newyorker.com/online/blogs/elements/2013/04/texas-fertilizer-plant- -nitrogen-science.html
  • Encyclopedie Britannica. "Activeringsenergie." Encyclopedie Britannica Online. (18 april, 2013) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/4535/activation-energy
  • Milieubeschermingsbureau. "Explosiegevaar door ammoniumnitraat." Amerikaanse regering. december 1997. (18 april, 2013) http://www.epa.gov/osweroe1/docs/chem/ammonitr.pdf
  • International Fertilizer Industry Association. "Website." International Fertilizer Industry Association. (18 april, 2013) http://www.fertilizer.org/ifa/HomePage/FERTILIZERS-THE-INDUSTRY
  • Koerner, Brandaan. "Waarom gebruiken we explosieve mest?" leisteen.com. 18 april 2013. (18 april, 2013) http://www.slate.com/articles/news_and_politics/explainer/2005/01/why_do_we_use_explosive_fertilizer.html
  • Pluimer, Brad. "De explosie van de kunstmestfabriek in Texas is verschrikkelijk. Maar hoe vaak komt dit voor?" De Washington Post. 18 april 2013. (18 april, 2013) http://www.washingtonpost.com/blogs/wonkblog/wp/2013/04/18/the-texas-fertilizer-plant-explosion-is-horrific-but-how-common-is-this/