Гербициды – химические вещества, применяемые для уничтожения растительности. по характеру действия на растения одно и то же вещество, в зависимости от концентрации, норм расхода и условий применения, может проявлять себя как гербицид сплошного или избирательного действия. Гербициды используют для борьбы с плантациями конопли и коки, для уничтожения однолетних сорняков в посевах хлопчатника, а при применении их в малых дозах являются стимулятором роста растений.
К одному из таких гербицидов широкого спектра действия относится глифосат. Секрет успеха глифосата заключается в способности мигрировать по сосудистой системе сорняков, уничтожая не только наземную, но и подземную корневую часть растений.
Впервые гербицидные свойства глифосата были выявлены работником компании Monsanto (США) Джоном Францем в 1970 году. За это открытие в 1987 году он был удостоен Национальной медали. В 2000 году на молекулу глифосата истек срок действия патента Monsanto и это привело к появлению на рынке конкурентов, производящих аналоги продукта торговой марки Roundup.
На рынке существуют десятки марок глифосата под самыми различными названиями: «Тандерболта», «Гладиатор», «Глифос супер», «Тачдайн», «Чистопол», «Вулкан», «Смерш», «Раундап» и «Ураган».
В России глифосат известен под торговыми марками «Раундап», «Глифор», «Торнадо» и «Ураган», а на Украине под марками «Раундап», «Ураган» и др.
В США глифосат наряду с другими гербицидами использовался в борьбе с посадками коки в Колумбии.
Один из наиболее известных на рынке США активных препаратов N-фосфоро-метил-глицина «Тачдаун», фирмы «Сингента», содержит 60 % соли глифосата тримезиума и глифосата триметилсульфониевой соли, содержащей от 10 до 29 % смачивателя [1,2].
Высокой активностью обладают и калиевые соли глифосата, например «Ураган Форте», продукт фирмы «Сингента», который содержит 44,7 % глифосата калия и до 20 % замещенных аминов и углеводородов.
Глифосат – самый популярный и распространенный агрохимический продукт в мире. В мировом сельском хозяйстве, несмотря на то, что глифосат представляет класс гербицидов и является дженериком, он вносит самый большой вклад в защиту полезных культур. Многие сельскохозяйственные культуры с помощью генной инженерии делают устойчивыми к глифосату.
Химическое наименование глифосата фосфонометил или метилфосфоновая кислота (глицин, глицерол) с молекулярной формулой С3Н8NО5Р.
Глифосат является стерилизующим гербицидом, обладающим высокой эффективностью, низкой токсичностью и широким спектром действия, характеризуется рядом преимуществ перед другими: имеет высокую проводящую способность, возможность истреблять десять наиболее распространенных сорных трав в мире с развитой корневой системой и обладает низкой токсичностью. Глифосат – предотвращает появление 40 видов растений и травянистой поросли лесов при борьбе с сорняками и контроле растительности. Попадая через стебель и листья, он мешает фотосинтезу и приводит к увяданию растения. В связи с тем, что он фитотоксичен по отношению к растениям, то его необходимо распылять непосредственно на сорняки [2]. Кроме того, глифосат не выпадает в осадок, не накапливается в живых организмах, разлагается микроорганизмами в почве, не загрязняет почву, грунтовые воды и, в отличие от других сельскохозяйственных химикатов, более безопасен при употреблении в пищу.
Успешное развитие генетически модифицированных растений, не подверженных влиянию глифосата, делают сегодня этот продукт одним из наиболее эффективных и прибыльных сельскохозяйственных химикатов, имеющих значительный спрос с экономической точки зрения.
Характеризуя физические и химические свойства глифосата можно отметить, что чистый продукт является нелетучим белым твердым веществом, с температурой плавления около 230оС, при которой сопровождается распадом. Растворимость глифосата в воде при 25оС составляет 12 г/л, он нерастворим в прочих органических растворителях, может нейтрализовываться щелочью и выделять тепло.
С точки зрения пожаро- взрывоопасности – невзрывоопасен и может храниться в обычных условиях при комнатной температуре.
Основными сырьевыми материалами для производства глифосата являются желтый фосфор, иминодиацетонитрил, формальдегид, гидроксид натрия, хлористоводородная кислота и треххлористый фосфор.
В настоящее время в Республике Казахстан и в Российской Федерации производство глифосата отсутствует и он полностью импортируется из-за рубежа.
По данным группы «Оргсинтез» рынок глифосата в СНГ имеет около 9 % и к 2020 году прогнозируется на уровне 50 тыс. тонн. В настоящее время к производителям, этого продукта кроме США и других стран относится Китай. Поэтому, размещение производства глифосата, за счет приобретения оборудования и лицензии в Китае, же быть дешевле, чем американские аналоги [3].
Существует два основных метода получения глифосата: иминодиацетонитрил (IDA) технология и технология производства с помощью метилового эфира.
Производство глифосата развивалось в ходе технического прогресса в условиях жесткой рыночной конкуренции, и к настоящему моменту сформировались мирно сосуществующие МЕ и IDA технологи. МЕ технологии отдается предпочтение.
При использовании МЕ технологии, с получением готовой продукции путем синтеза и гидролиза в качестве основных сырьевых материалов применяют диметилфосфит, глицин и параформальдегид, , с общей выработкой около 83 %.
К преимуществам данной технологии можно отнести:
– легкодоступность сырья и несложность аппаратурного оформления;
– получение 10 % раствора глифосат при обезвоживании сточных вод, образующихся в технологическом процессе;
– высокое качество получаемого продукта, при сравнительно низком образовании отходов производства.
Технологический процесс заключается в том, что метанол, ТЕА и твердый параформальдегид подаются в конденсационный реактор и нагреваются до 40 °С для их деполимеризации. После деполимеризации аминоуксусная кислота подается в предварительно нагретый до 50 °С реактор, разогревается и диметилфосфат транспортируется в конденсационный реактор с температурой 60 °С. После 60 минутной обработки реакционную смесь охлаждают и конденсирующую жидкость перекачивают в реактор аксидолиза. для удаления спирта ее смешивают с соляной кислотой, повышают температуру до 100 °С, и применяют вакуума с целью выведения кислоты из реакционного аппарата при 105 °С.
В полученный продукт добавляют воду, транспортируют в кристаллизационный реактор для проведения поцессов кристализации и фильтрации, а затем сырой порошок глисосата сушат.
Получение глифосата по иминодиацетонитрил технологии (IDА) организовано на трех основных способах.
В первом способе, для производства сырьевого порошка,в качестве основного сырья прменяются цианистый водород и формальдегид. Получение порошка основано на процессах каталитического синтеза, гидролиза, ацидификации и окисления, с общей выработкой около 85 % продукта.
Цианистый водород является побочным продуктом производства акрилонитрила.
Во втором способе, для синтеза натриевой соли IDА посредством окисления и дегидрогенизации, в качестве основного сырья используются диэтаноламин и фосфористая кислота, на основе которых получают РМIDА, который восстановливают окисляют до сырьевого порошка глифосата. по данной технологии обеспечивается содержание РМIDА более 98 %, а глифосата более 95 %, что в полной мере соответсвует условиям экспорта гербицидного продукта.
К преимуществом данной технологии характерны малые капвложения, не сложные соответсвующие работы и низкое энергопотребление.
Однако существенными ее недостатками являются применение высокого даваления, катализатора для осуществления основной реакции синтеза и образование значительного количества сточных вод.
По третьему способу в качестве основного исходного сырья прменяется IDА для процесса синтеза в реакции с щелоком натриевой соли иминодиацетонитрила. После регулирования рН реакционной среды протекает процесс ее взаимодействия с фосфористой кислотой, образование мононатриевые соли получение РМIDА, который востанавливается путем окисления и выделения сырьевого порошка глифосата.
К преимуществам данного метода относятся легкодоступность сырьевых ресурсов и надежность технологии, применение универсального оборудования при небольших капитальных затратах, низкая себестоимость выпускаемой продукции и полная утилизация отходов производства.
Следует заметить, что иминодиацетонитрил (IDАN) применяется в основном для синтезированная гербицида глифосата и представляет собой порошок от светло желтого до коричневого цвета, который хорошо растворяется в органических растворителях.
32 % раствор гидроксида натрия, каустическая сода, является щелочью, которая может повредить кожу, органические и шерстяные ткани, а так же при разложении выделять углекислый газ.
Формальдегид – бесцветная жидкость с резким запахом, образующая при длительном хранении нерастворимый в воде белый осадок.
Треххлористый фосфор – прозрачная бесцветная или светло-желтая жидкость, выделяющая газы во важном воздухе. При взаимодействии с водой или этанолом разлагается с выделением хлор газа и значительного количества тепла.
Желтый фосфор – белое или светло-желтое полупрозрачное твердое вещество, хорошо воспламеняет при 30 °С и способен к самовозгоранию. Фосфор высокотоксичен и очень ядовит при попадании на кожу вызывает ожоги.
Выступает в реакцию с галогенами, серой и металлами, образует фосфористную кислоту при взаимодействии с азотной кислотой, а также фосфид водорода и гипофосфит натрия при взаимодействии с гидроксидом натрия и калия. Следует исключать контакт желтого фосфора с хлоратом калия, перманганатом калия и другими окислителями.
Жидкий хлор имеет желто-зеленый цвет. Обладает высокий раздражающей и разъедающей активностью, вызывает ожоги и взрывается при смешении с другими горючими газами в присутствии солнечного света. Поэтому он требует хранения в условиях, исключающих прямое попадание солнечных лучей.
Хлористоводородная кислота – прозрачная или светло-желтая дымящая жидкость, с раздражающим запахом. Она токсичная и коррозионно способная жидкость, хорошо реагирующая с металлами и оксидами металлов [4–7].
При работе с этими веществами необходимо строгое соблюдение правил техники безопасности, с целью исключения нежелательных ситуации при ведении технологического процесса получения глифосата с применением воды, пара, электроэнергии и сжатого воздуха.
Следует отметить, что, выпуск глифосата в Республике Казахстан, с применением местных сырьевых ресурсов, позволит улучшить экологические и экономические показатели страны.
Библиографическая ссылка
Жантасов К.Т., Шалатаев С.Ш., Кадирбаева А.А., Алтеев Т.А., Жантасов М.К., Жантасова Д.М., Кочеров Е.Н. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА ГЛИФОСАТА // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 12-2. – С. 156-159;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34952 (дата обращения: 23.04.2024).