Исторически первыми азотными удобрениями были органические.
Люди издревле применяли навоз, не задумываясь, что он содержит мощное азотное удобрение – мочевину. Но навоз вносить довольно трудоемко, особенно на большие поля. А если сделать это неправильно (о чем поговорим отдельно), то результат может не окупить затраченных усилий.
В 19 веке в Европу стали ввозить чилийскую селитру - природное ископаемое, содержащее большое количество нитрата натрия. Но за данный продукт возникла конкуренция с производителями пороха, да и стоимость селитры для широкого применения в сельском хозяйстве была, скорее всего. нереальной.
Еще в 18 веке предпринимались мало успешные попытки синтезировать аммиак и нитраты, но это оказалось очень непростой задачей. Азот атмосферы – очень устойчивое соединение, заставить его вступить в реакцию очень трудно. В природе лучший реактор для производства аммиака – молнии. Именно таким путем азот попадал в почву на протяжении миллионов лет. Казалось бы, его должно накопиться невероятное количество. Но этого не происходит по ряду причин:
- почвенные бактерии часть азота возвращают в атмосферу, вновь восстанавливая его до летучих и нейтральных молекул,
- все соединения азота прекрасно растворимы в воде и легко вымываются из почвы в реки и моря,
- природные пожары уничтожают азот, находящийся в растениях. (Тем, кто использует золу для подкормки, напоминаем, что в золе азота нет) .
- развитие сельского хозяйства увеличило интенсивность выноса азота из почвы вместе с урожаем.
В 20 веке появились предсказания того, что растущее население планеты неизбежно погибнет от голода, и сформировался запрос общества на недорогие синтетические соединения азота, которые в больших количествах можно было бы вносить на поля, восполняя потери и увеличивая урожай.
Задача была решена Фрицем Габером в начале 20 века. В 1913 году был запущен первый промышленный реактор по производству аммиака в компании BASF, и технологические задачи масштабирования производства были осуществлены инженером-химиком Карлом Бушем. Оба ученых получили Нобелевскую премию «за синтез аммиака из элементов».
Думали ли они об удобрениях? Навряд ли. Аммиак и нитраты были нужны для производства взрывчатки и пороха.
Еврей Ф. Габер разработал (и даже применил, собственноручно открывая вентили баллонов на фронте) для Германии также первое химическое оружие – хлор, и затем другое - Иприт, и спустя 10 лет - пестицид Циклон Б на базе синильной кислоты, которым фашисты травили евреев в концлагелях. Наверно, он задумался о спасении души в 1934 году, когда ему пришлось бежать в Базель от нацистского режима, хотел совершить паломничество в Палестину. Но его сердце разорвалось.
Но вернемся к аммиаку. Человечество одновременно получило оружие для своего уничтожения и средство для того, чтобы накормить живых.
И сегодня производство аммиака остается весьма энергозатратным процессом. Синтез идет при высокой температуре и давлении.
Но азотфиксирующие бактерии, оказывается, используют еще большие энергетические затраты. Фиксируя 1 мг азота, они тратят на это 500 мг углеводов в качестве энергии. А углеводы они могут получить только у растений. Поэтому и поселяются часто в их корнях или рядом. Синергией (а не паразитизмом) это называется только лишь потому, что растению немного азота тоже достается. Но они за это платят безудержным фотосинтезом.
И в тех районах, где света и тепла не так уж много, фотосинтез слабый, вопрос применения синтетических азотных удобрений выглядит просто риторическим.