يوجد الفوسفات عادة على شكل فوسفات الكالسيوم في رواسب الصخور المعروفة باسم الأباتيت وهو مصدر طبيعي للفوسفور، وهو عنصر ضروري للحياة على الأرض.
لا يوجد بديل للفوسفور في تغذية الإنسان أو الحيوان أو النبات وبالتالي في إنتاج الغذاء، بالإضافة إلى ذلك، يعد الفوسفور جزءًا من العديد من المنتجات المستخدمة في الحياة الحديثة.
يمكن استخدام نفس المركب القائم على الفوسفات في تطبيقات مختلفة في مجموعة واسعة من الصناعات بما في ذلك الأدوية والمغذيات والعناية الشخصية والبناء والتصنيع الكيميائي والطاقة المتجددة والزراعة.
ومن المتوقع أن يصل سوق صناعة الفوسفات العالمي إلى 7350 مليون دولار أمريكي بنهاية عام 2026، أي 7 مليارات دولار، لكنه لا يزال صغيرا جدا مقارنة مع سوق النفط والغاز العالمي البالغ 5870 مليار دولار في عام 2022.
بسبب هذا الدور الحيوي، صرح الكيميائي والكاتب العلمي البارز إسحاق أسيموف بإيجاز: “يمكن أن تستمر الحياة حتى يذهب كل الفوسفور ثم هناك توقف لا يرحم ولا يمكن لأي شيء منعه”.
الفوسفور ضروري للحياة
الفوسفور هو العنصر الحادي عشر الأكثر وفرة على الأرض، إذا كانت التربة تفتقر إليه، فإن إنتاج الغذاء يصبح مقيدًا، ما لم تتم إضافة المغذيات في شكل أسمدة فوسفاتية.
الفوسفات في أجسامنا
أحد التواجد المهم للفوسفات في النظم البيولوجية هو المادة الهيكلية للعظام والأسنان، تتكون هذه الهياكل من فوسفات الكالسيوم البلوري على شكل هيدروكسيباتيت في مينا الأسنان.
إقرأ أيضا:المساواة في الميراث ضروري في عصر التغير المناخيالفوسفات في النباتات
الفوسفور من العناصر الغذائية الأساسية اللازمة لنمو النبات، يساعد في تطوير الجذور ونضج النبات وتنمية البذور، إلى جانب النيتروجين والبوتاسيوم، يعد الفوسفور أحد أهم عناصر الحياة النباتية.
يتم استنفاد التربة من الفوسفور لعدة أسباب بما في ذلك غسلها بالمطر، لذلك تعتمد الزراعة الحديثة على استبدال هذه العناصر بالمنتجات التي تنتجها صناعة الأسمدة الفوسفاتية.
يعد الفوسفات أيضًا جزءًا مهمًا من الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) وهو أمر بالغ الأهمية لوظيفة النظم البيولوجية في الحيوانات والنباتات نظرًا لقدرته على تخزين وإطلاق الطاقة الخلوية عند الطلب.
تاريخ الفوسفات: البحث عن حجر الفلاسفة
تم اكتشاف الشكل الأولي للفوسفور حوالي عام 1669 من قبل الكيميائي الألماني هينيغ براندت أثناء سعيه لإنشاء حجر الفلاسفة.
في العمل الذي من شأنه أن يجعل هاري بوتر يشعر بالغيرة، قام براندت بتقطير 50 دلوًا من البول، من خلال التسخين المكثف والتقطير، كان يأمل في إنشاء “حجر الفلاسفة” بعيد المنال، والذي من المفترض أن يحول المعادن الأساسية إلى ذهب.
ربما تكون هذه التجربة قد فشلت لكنه اكتشف الشكل النقي للفوسفور والذي يتوهج أيضًا في الظلام، أطلق على المادة اسم “النار الباردة”، والتي تم تغييرها لاحقًا إلى “الفوسفور” أي حامل الضوء.
لمدة قرن من الزمان، كان البول هو المصدر الوحيد للفوسفور حتى تم العثور عليه في العظام والعمليات التي تم تطويرها للإنتاج التجاري في السنوات اللاحقة.
إقرأ أيضا:الإنتخابات التركية 2023: الحرب الأهلية والفوضى مرشح قويفي عام 1835، حصل جيمس موراي على براءات اختراع لـ “سوبر فوسفات الجير” من العظام، في وقت لاحق تم العثور على الفوسفور كمكون رئيسي لبعض الصخور النارية والرسوبية وهذا هو المكان الذي ولد فيه تعدين الفوسفور وصناعة الفوسفات.
مصادر الفوسفات
الفوسفات هو صخر رسوبي يتكون من تراكم المواد العضوية على مدى ملايين السنين، يمكن العثور على رواسب الفوسفات في جميع أنحاء العالم وهو المصدر الرئيسي للفوسفور.
نظرًا لأن الفوسفور مورد محدود، فقد وضع الاتحاد الأوروبي صخور الفوسفور والفوسفور الأبيض في قائمة المواد الخام الحرجة، وهذا يعني أنه يجب استعادة الفوسفور حيثما أمكن ذلك.
لتحقيق إعادة التدوير والحفظ، تقوم محطات معالجة مياه الصرف (WWTP) بإزالة الفوسفور من مياه الصرف باستخدام تقنيات كيميائية أو حيوية، ثم تخضع حمأة الصرف الصحي هذه لعملية الهضم اللاهوائي، ونزع الماء، والحرق لإنتاج الفوسفور المعاد تدويره.
في قطاع التصنيع، يجب إزالة الفوسفور من مياه الصرف الصحي لتلبية اللوائح الصارمة الخاصة بالتدفق، في الوقت نفسه، فإن إعادة تدوير هذا الفسفور المسترجع كمادة تسميد يمكن أن يوفر تكاليف كثيرة ويؤدي إلى خفض كبير في نفقات تشغيل المصنع.
المصادر الأخرى لإعادة التدوير هي تيارات النفايات الصلبة مثل روث الحيوانات وخبث صناعة الصلب، تسمح استعادة الفوسفور من خبث صناعة الصلب بإعادة استخدام الباقي كمواد خام في أفران الصهر، هذا لديه إمكانات هائلة لتحسين كفاءة الموارد لعملية صناعة الصلب.
إقرأ أيضا:كذبة إعادة تدوير البلاستيك Plastic Recyclingاستخدامات الفوسفات
يستخدم الفوسفات الصناعي في مجموعة كبيرة من المنتجات، بما فيها منتجات سوق الأسنان (معجون الأسنان وغيرها من المنتجات)، ومنتجات التنظيف الصناعية والمؤسسية، والتنقيب عن النفط، والتعدين، ومعالجة المعادن، ومعالجة الجلود، والبناء، والسيراميك، والدهانات والطلاء.
توفر إضافات الفوسفات هذه العديد من الوظائف الفريدة، مثل التآكل، وتليين المياه والترسيب، وتخزين الأس الهيدروجيني، وترطيب السطح، وتشتت الصبغة، والتخلف، والعلاج، ومقاومة التآكل، والحماية من الحرائق، والالتصاق، وتعليق الصباغ، وكذلك القضاء على الرغوة وتثبيت تركيبات الطلاء القائمة على السيليكات.
تمثل بطاريات الفوسفات حاليًا 23٪ من سوق بطاريات الليثيوم أيون العالمية وهي واحدة من أسرع القطاعات نموًا في هذه الصناعة، وهي الخيار الأقل تكلفة مع المزايا الإضافية لدورة الحياة العالية والسلامة.
يتوقع محللو السوق قيمة 5 مليارات دولار بحلول عام 2030 لبطاريات الفوسفات مع إعلان Tesla أنها بصدد نقل كل ما لديها من المركبات ذات المدى القياسي إلى كيمياء بطاريات الليثيوم أيون الفوسفات على أساس عالمي.
إقرأ أيضا:
آثار المجاعة وسوء التغذية على الأطفال
من واجب الشركات مكافحة المجاعة في العالم
استثمارات السعودية والإمارات الضخمة في الطاقة المتجددة
ما سبب انسحاب الدول الأوروبية من معاهدة ميثاق الطاقة (ECT)؟
فرص ومشاكل المغرب لتحقيق الاكتفاء الذاتي من القمح والحبوب
خطة المغرب لزيادة إنتاج الأسمدة بنسبة 70٪ لمكافحة المجاعة العالمية
