Ureum – toepassingen, eigenschappen en betekenis in de industrie

Wat is ureum En Wat Zijn zijn eigenschappen?

Ure a (ook wel carbamide genoemd ) is een niet-ontvlambare, kristallijne substantie, meestal wit of kleurloos, met een licht ammoniakachtige geur en een zoute smaak. Het is een hygroscopische substantie , wat betekent dat het gemakkelijk vocht uit de omgeving opneemt en ook zeer goed oplost in water. Tijdens langdurige opslag in waterige oplossingen kan ureum ontbinden, waarbij ammoniak en koolstofdioxide ontstaan. Technische ureum wordt in veel industrieën gebruikt. Het wordt gebruikt als een bestanddeel van meststoffen en een additief voor diervoeder . Het dient ook als grondstof bij de productie van kunststoffen , brandwerende impregneermiddelen en kleefstoffen. Bij dierproeven heeft ureum een lage toxiciteit aangetoond, zowel acuut als chronisch, en geen kankerverwekkende effecten of nadelige effecten op het voortplantingsvermogen. Er is geen geharmoniseerde classificatie van ureumtoxiciteit in de Europese Unie. Deze stof wordt gekenmerkt door een zeer lage dampspanning, wat betekent dat blootstelling eraan voornamelijk plaatsvindt via inademing van stof. Om werknemers te beschermen tegen mogelijke problemen met betrekking tot de aanwezigheid van ureumstof in de lucht, is voorgesteld om een maximaal toelaatbare concentratie (MAC) van 10 mg/m^3 vast te stellen. Deze waarde is in overeenstemming met normen voor andere soorten stof die niet als giftig zijn geclassificeerd, maar een risico kunnen vormen vanwege verminderde zichtbaarheid. In toevoeging:

• Ureum is een hygroscopische vaste stof die goed oplost in water, methanol, ethanol , glycerol, dimethyl sulfoxide (DMSO), azijnzuur en geconcentreerd zoutzuur .
• In waterige oplossingen ondergaat het een langzame hydrolyse, waarbij ammoniak en koolstofdioxide worden gevormd. Het hydrolyseproces kan worden versneld door verhitting en de toevoeging van zuren of basen.
• Ureum is zeer slecht oplosbaar in benzeen en chloroform en lost slecht op in ethylether.
• Ureum kan met sommige stoffen reageren, waarbij producten met sterke explosieve eigenschappen ontstaan (bijvoorbeeld bij reacties met natrium- of calciumchloraat(I)).

Het proces van ureumproductie – van grondstof tot eindproduct

#1. Ammoniaksynthese De productie van ureum begint met ammoniaksynthese, voornamelijk in het Haber-Bosch-proces . Dit proces omvat de reactie van stikstof (N ₂ ) met waterstof (H ₂ ), die voornamelijk afkomstig zijn van aardgas. Hoge druk en temperatuur (ca. 450 °C en 200 atm) en de aanwezigheid van een ijzerhoudende katalysator maken het mogelijk dat deze exotherme reactie plaatsvindt. #2. Ureumsynthese De volgende fase is de reactie van ammoniak met koolstofdioxide (CO ₂ ) om ureum te produceren. Dit proces vindt plaats in twee hoofdfasen. De eerste is de vorming van ammoniumcarbamaat, en de tweede is de ontleding van ammoniumcarbamaat. Ammoniumcarbamaat wordt vervolgens omgezet in ureum en water onder hoge druk (150-250 atm) en temperatuur (180-190 °C). #3. Condensatie En kristallisatie De resulterende ureumoplossing wordt vervolgens geconcentreerd door water te verdampen in een vacuümverdamper. Dit proces resulteert in ureum in de vorm van een geconcentreerde oplossing. #4. Korrel vorming De geconcentreerde ureumoplossing wordt gekoeld en vervolgens gegranuleerd in speciale trommel- of plaatgranulatoren, waar ureum onder invloed van beweging en extra koeling kristalliseert en korrels vormt. De ureumkorrels worden vervolgens gedroogd in trommeldrogers om overtollig vocht te verwijderen en vervolgens gekoeld in koelers. Dit proces zorgt voor de stabiliteit van de korrels en optimaliseert hun fysieke eigenschappen. #5. Verpakking en opslag Tot slot wordt de afgewerkte ureum verpakt in zakken of direct getransporteerd naar opslagtanks, vanwaar het wordt gedistribueerd naar eindklanten.

Het belang van ureum in industriële sectoren

Bij selectieve katalytische reductie (SCR) helpt ureum om stikstofoxide-emissies van stationaire en mobiele bronnen te verminderen. In de farmaceutische en cosmetische industrie en in huishoudelijke chemicaliën wordt ureum gewaardeerd als een component van veel preparaten . Het wordt ook gebruikt voor het ontdooien van wegen, spoorlijnen en landingsbanen, en in de voedingsmiddelenindustrie wordt het toegevoegd aan bakkerijproducten, alcoholische dranken en gelatineproducten.

Ureum in de landbouw

Dankzij het hoge stikstofgehalte (ongeveer 46%) wordt ureum gebruikt in bemestingsprogramma ‘s , ter ondersteuning van intensieve plantengroei. Momenteel wordt het gebruikt in de vorm van korrels of oplossingen, waarbij het snel hydrolyseert tot ammoniak en koolstofdioxide, waardoor stikstof vrijkomt die beschikbaar is voor planten. Wat echter belangrijk is – vanwege de hoge vluchtigheid van ammoniak, is het noodzakelijk om ureum snel in de bodem op te nemen na toediening om stikstofverliezen te minimaliseren. Lees meer: https://www.products.pcc.eu/nl/blog/wat-zijn-organische-meststoffen-en-wat-moeten-we-erover-weten/

Ureum in cosmetica

Ureum is een van de meest effectieve hydraterende ingrediënten die in de cosmetische industrie worden gebruikt. Het is een onderdeel van de natuurlijke hydraterende factor (NMF) die in keratinocyten wordt aangetroffen, wat cruciaal is voor het handhaven van het juiste niveau van hydratatie van het stratum corneum van de opperhuid (het zogenaamde humectant ). De effectiviteit van ureum in cosmetica hangt af van de concentratie : in lage doses werkt het voornamelijk als een moisturizer, terwijl het in hogere concentraties keratolytische eigenschappen heeft. Interessant is dat ook derivaten ervan worden gebruikt, zoals allantoïne dat de regeneratie van de opperhuid bevordert.[ 2] Meer informatie: https://www.products.pcc.eu/nl/blog/cosmetische-ingredienten/ en op https://www.products.pcc.eu/nl/inci-21/

Ureum in de farmaceutische industrie

In de farmacie wordt ureum gebruikt als osmotisch middel in diuretica en als ingrediënt van crèmes en zalven voor de behandeling van dermatologische aandoeningen, zoals psoriasis, eczeem. Meer informatie op: https://www.products.pcc.eu/nl/k/farmaceutische-industrie/

Ureum in de textielindustrie

Interessant genoeg wordt ureum ook gebruikt als een kleurstofadditief . Dankzij zijn chemische eigenschappen verbetert het de oplosbaarheid en stabiliteit van kleurstoffen, wat cruciaal is bij de productie van zeer intensieve kleuren. Ureum wordt ook gebruikt bij de productie van bepaalde soorten kunstmatige stoffen en als verzachtend component .

Ureum in de chemische industrie

Ureum speelt de rol van grondstof bij de productie van veel chemische producten, waaronder de productie van ureum-formaldehydeharsen, die veel worden gebruikt als lijmen in de hout- en meubelindustrie. Deze harsen worden gekenmerkt door een uitzonderlijke duurzaamheid en vochtbestendigheid, waardoor ze worden gebruikt bij de productie van spaanplaat en multiplex.

De impact van ureum op het milieu – uitdagingen en oplossingen

Uitdaging #1: Eutrofiëring van oppervlaktewateren Overmatig gebruik van ureum in de landbouw kan leiden tot het uitspoelen van overtollige stikstof in rivieren en meren. Dit kan op zijn beurt eutrofiëring veroorzaken, d.w.z. overmatige groei van algen en andere waterplanten, wat de balans van ecosystemen verstoort en het zuurstofgehalte in het water verlaagt. Gezien deze uitdaging is het cruciaal om nutriëntenbeheerpraktijken in te voeren, d.w.z. het gebruik van GPS-technologie om optimale doses te regelen. Uitdaging #2: Uitstoot van broeikasgassen De hydrolyse van ureum in de bodem leidt tot de productie van ammoniak, dat kan worden omgezet in stikstofoxiden (NOx) – krachtige broeikasgassen. NOx-emissies dragen bij aan opwarming van de aarde en problemen met de luchtkwaliteit, daarom is het noodzakelijk om technologieën te implementeren om ammoniak- en NOx-emissies in de landbouw te verminderen, zoals het optimaliseren van de pH van de bodem en het gebruik van ureaseremmers die de afbraak van ureum vertragen.