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उर्वरक ने अरबों लोगों की जान बचाई है, लेकिन इसका एक स्याह पक्ष भी है

2021

निम्नलिखित पॉल ए। ऑफ़िट द्वारा "पेंडोरा की लैब: सेवेन स्टोरीज़ ऑफ़ साइंस गॉन गलत" का एक अंश है।

हम वह जटिल नहीं हैं। यद्यपि हम विभिन्न आकारों और आकारों, ऊंचाइयों और वजन, और पृष्ठभूमि और स्वभाव में आते हैं, और यद्यपि हमारे पास अलग-अलग जीन हैं जो विभिन्न प्रोटीन और विभिन्न एंजाइम बनाते हैं, हम सभी चार आवश्यक तत्वों: हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन को उबालते हैं। यदि इनमें से कोई एक तत्व अनुपलब्ध हो जाता है, तो पृथ्वी पर हमारा समय समाप्त हो जाएगा। चार तत्वों में से तीन आसानी से प्राप्त होते हैं।

हाइड्रोजन हम पानी पीने से आता है, जिसमें दो हाइड्रोजन परमाणु और एक ऑक्सीजन परमाणु (एच 2 ओ) शामिल हैं। ऑक्सीजन, आश्चर्यजनक रूप से नहीं, हवा से आती है जिसे हम साँस लेते हैं (ओ 2)। (केवल मछली, उनके गलफड़ों के माध्यम से, पानी से ऑक्सीजन निकाल सकती है।) कार्बन भी हवा से आता है। हरे पौधे, सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में, हवा से कार्बन डाइऑक्साइड (CO 2 ) लेते हैं और इसे जटिल शर्करा के रूप में कैप्चर करते हैं जिसमें कार्बन होता है (यानी, प्रकाश संश्लेषण)। हमें अपना कार्बन पौधों को खाने से या उन जानवरों को खाने से मिलता है जो पौधों को खा जाते हैं। किसी भी तरह से, क्योंकि हवा और पानी प्रचुर मात्रा में हैं, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, और कार्बन भी प्रचुर मात्रा में हैं।

जीवन के चक्र में सबसे कमजोर कड़ी नाइट्रोजन है, जो मिट्टी से ही आती है। जब किसान मकई, गेहूं, जौ, आलू या चावल जैसी फसलें उगाते हैं, तो वे मिट्टी से नाइट्रोजन निकालते हैं। यदि वे इसे प्रतिस्थापित नहीं करते हैं, तो मिट्टी अधिक फसल उगाने के लिए पर्याप्त नहीं होगी। किसान तीन तरीकों से नाइट्रोजन की भरपाई करते हैं। वे सड़ने वाले पौधों या जानवरों की खाद से बने प्राकृतिक उर्वरकों का उपयोग करते हैं। वे अपनी फसलों को चना, अल्फाल्फा, मटर, सोयाबीन, या तिपतिया घास के साथ घुमाते हैं, जो अपनी जड़ों में बैक्टीरिया को परेशान करते हैं जो हवा से नाइट्रोजन लेते हैं और इसे मिट्टी में एक उपयोगी रूप में परिवर्तित करते हैं - "नाइट्रोजन निर्धारण" नामक एक प्रक्रिया। वे गरज के साथ प्रतीक्षा करते हैं; बिजली, जैसा कि यह पता चला है, हवा से नाइट्रोजन को भी ठीक कर सकता है।

अगर दुनिया के हर महाद्वीप के हर देश में हर किसान उपजाऊ भूमि का हर इंच इस्तेमाल करता है, प्राकृतिक उर्वरकों के साथ अपने खेतों को छिड़कता है, सावधानीपूर्वक अपनी फसलों को घुमाता है, और सभी को शाकाहारी भोजन खाने के लिए आश्वस्त करता है, तो वे लगभग चार अरब लोगों को खिला सकते हैं। लेकिन, 2016 तक, सात अरब से अधिक लोग पृथ्वी पर घूमते रहे। और यद्यपि लोगों की जेबें भूखी हैं, समस्या यह नहीं है कि पर्याप्त भोजन नहीं है। खूब खाना है। समस्या यह है कि भोजन उन लोगों को कुशलतापूर्वक वितरित नहीं किया जाता है जिन्हें इसकी आवश्यकता है।

तो किसान यह कैसे कर पा रहे हैं? वे इतने लोगों को कैसे खिलाने में सक्षम हैं? 2 जुलाई, 1909 को घटी एक घटना में इसका उत्तर निहित है। इस विलक्षण क्षण के कारण, हमारे शरीर में नाइट्रोजन का 50 प्रतिशत प्राकृतिक स्रोतों से आता है और 50 प्रतिशत एक आदमी के काम से आता है - एक आदमी जिसने एक बार हमारा उद्धार किया था रहता है और हमारे विनाश के बीज बोया है। फ्रिट्ज हैबर का जन्म 9 दिसंबर, 1868 को जर्मनी के ब्रेस्लाउ में हुआ था। छब्बीस साल की उम्र में, हैबर ने कार्ल्स्रुहे विश्वविद्यालय में भाग लिया, जिसका बैडशे एलिन और सोडा-फैबिक (बीएएसएफ) के साथ एक उत्कृष्ट संबंध था: एक बड़ी रासायनिक कंपनी राइन नदी को नीचे फेंक देती है।

हैबर का कार्य, हवा से नाइट्रोजन लेना और एक रासायनिक यौगिक बनाना जो फसलों को पोषण दे सकता था, आसान नहीं था। यद्यपि वायु 79 प्रतिशत नाइट्रोजन है, यह एक परमाणु (एन) के रूप में मौजूद नहीं है। यह एक ट्रिपल बॉन्ड में दो परमाणुओं के एक साथ (एन 2 ) के रूप में मौजूद है जो अनिवार्य रूप से अटूट है: प्रकृति में सबसे मजबूत रासायनिक बंधन। जबकि हवा में एन 2 का उपयोग एक लाख गुब्बारे फुलाने के लिए किया जा सकता है, इसका उपयोग मकई के एक डंठल को उगाने के लिए नहीं किया जा सकता है।

क्योंकि एन 2 आमतौर पर प्रकृति से टूटा नहीं है, इसलिए इसे करने के लिए एक अप्राकृतिक प्रक्रिया हुई: एक अर्थ में, प्रकृति के खिलाफ एक कार्य। सूत्र सरल है:

एन 2 + 3 एच 2 2 एनएच 3

बाएं से दाएं पढ़ना, दो युग्मित नाइट्रोजन परमाणु तीन जोड़ी हाइड्रोजन हाइड्रोजन के साथ मिलकर अमोनिया के दो अणु बनाते हैं। अमोनिया, हैबर जानता था, एक सिंथेटिक उर्वरक के रूप में एकदम सही होगा।

भाग्य की घटनाओं की एक श्रृंखला ने फ्रिट्ज़ हैबर को सफल होने की अनुमति दी, जहां कई असफल होने से पहले। सबसे पहले, इंग्लैंड के एक युवा भौतिक विज्ञानी जिसका नाम रॉबर्ट ले रॉसिनसोल था, अपनी प्रयोगशाला में आया। ले रॉसिग्नोल एक कुशल और आविष्कारशील प्रयोगकर्ता था, जिसने अंततः क्वार्ट्ज और लोहे से बने एक छोटे से टेबलटॉप उपकरण को डिजाइन किया, जो 1, 832 ओ एफ के रूप में उच्च तापमान को समझने में सक्षम था, तांबे को पिघलाने के लिए पर्याप्त गर्म; और प्रति वर्ग इंच 3, 000 पाउंड के रूप में उच्च दबाव, एक पनडुब्बी को कुचलने के लिए पर्याप्त मजबूत। दूसरा, हैबर ने प्रतिक्रिया को तेज करने के लिए एक उत्प्रेरक पाया: ऑस्मियम, एक दुर्लभ धातु जिसका उपयोग प्रकाश बल्बों में एक रेशा के रूप में किया जाता है। तीसरा, हैबर ने अमोनिया को जल्दी से ठंडा करने का एक तरीका पाया ताकि यह उच्च गर्मी में जला न जाए। अंत में, और सबसे महत्वपूर्ण, कार्ल केलर में हैबर के संरक्षक, कार्ल एंगलर ने हैबर के प्रयोगों को निधि देने के लिए बीएएसएफ को राजी किया; अगर वे काम करते हैं, तो बीएएसएफ पेटेंट का मालिक होगा और हैबर का एक वाणिज्यिक साझेदार होगा।

हैबर और ले रोसिग्नोल ने फिटिंग के साथ छेड़छाड़ की और विभिन्न तापमानों और दबावों की कोशिश की। अंत में, मार्च 1909 में, उन्हें सफलता की झलक मिली। हैबर खुशमिजाज थे। नीचे देखें, आपको यह देखना है कि तरल अमोनिया कैसे बाहर निकल रहा है! Ome वह एक सहयोगी से चिल्लाया, जिसे याद था, can मैं अभी भी इसे देख सकता हूं। अमोनिया का लगभग घन सेंटीमीटर था। यह शानदार था। यह एक शुरुआत का पांचवां हिस्सा था, लेकिन यह एक शुरुआत थी। कुछ महीनों के भीतर, हेबर और ले रॉसिनोलोलस उपकरण चौबीसों घंटे अमोनिया का उत्पादन कर रहे थे।

हेबर के प्रदर्शन के दस महीने बाद, बीएएसएफ के वैज्ञानिकों ने लुडविग्सफेन में एक छोटी प्रोटोटाइप इकाई का निर्माण किया, जो कार्ल्स्रुहे से बहुत दूर नहीं है। संयंत्र आधिकारिक तौर पर 18 मई, 1910 को खोला गया। हेबर के 2 फुट ऊंचे टेबलटॉप उपकरण 26 फुट ऊंचे मेगा-मशीन बन गए थे। दो महीने के भीतर, यूनिट ने 2, 000 पाउंड से अधिक अमोनिया का उत्पादन किया था। जनवरी 1911 की शुरुआत तक, यह एक दिन में 8, 000 पाउंड से अधिक का उत्पादन कर रहा था।

अन्य देश Haber की प्रक्रिया की नकल करते हैं। 1963 तक, लगभग 300 अमोनिया संयंत्र चालू थे और 40 से अधिक निर्माणाधीन थे। आज, लगभग 130 मिलियन टन नाइट्रोजन हवा से निकाल दी जाती है और उर्वरक के रूप में पृथ्वी पर फैल जाती है। आज के समय में तीन अरब से अधिक लोग जीवित हैं और भविष्य में फ्रिट्ज हैबर के अस्तित्व के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करते हैं। पहले कभी इतने लोगों ने भोजन का आनंद नहीं लिया।

लेकिन वहाँ अंधेरे पक्ष।

संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे बड़ा नाइट्रोजन उत्पादक संयंत्र डोनाल्डसनविले, लुइसियाना में स्थित है। हर दिन संयंत्र एक मिलियन डॉलर की प्राकृतिक गैस की खपत करता है, एक स्थानीय नदी से 30, 000 टन पानी को भाप में उबालता है, और 5, 000 टन अमोनिया (2 मिलियन टन प्रति वर्ष) का उत्पादन करता है। हर दिन इन 5, 000 टन अमोनिया को रेलगाड़ियों पर लाद दिया जाता है, बराज पर रखा जाता है, मिसिसिपी नदी के नीचे तैरती है, और जमीन पर मकई और गेहूं के खेतों में छिड़का जाता है। अमोनिया में निहित सभी नाइट्रोजन फसलों में समाप्त नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, कॉर्नफील्ड पर नाइट्रोजन की मात्र एक तिहाई मात्रा कॉर्न के कर्नेल में समाप्त होती है। बाकी भूजल में धाराओं और लीच में washes।

लुइसियाना अमोनिया संयंत्र के बगल में स्थित मैक्सिको की खाड़ी, इसका सटीक उदाहरण है कि जब कोई नहीं देख रहा है तो क्या हो सकता है। हर साल लगभग 1.5 मिलियन टन नाइट्रोजन को खाड़ी में फेंक दिया जाता है। इस अतिरिक्त नाइट्रोजन ने शैवाल के अतिवृद्धि का कारण बना है जो पानी को बादलता है और ऑक्सीजन और सूरज की रोशनी को अन्य प्रजातियों जैसे मछली और मोलस्क से काटता है। अल्गल अतिवृद्धि ने उत्तरी गोलार्ध में धाराओं, झीलों और तटीय पारिस्थितिकी प्रणालियों को मार दिया है। और यह सिर्फ मरने वाली मछली नहीं है। मछली खाने वाले पक्षी भी मर रहे हैं। सिंथेटिक नाइट्रोजन प्रदूषण पानी तक सीमित नहीं है; यह हवा में भी प्रवेश कर गया और एसिड रेन के रूप में पृथ्वी पर वापस आ गया, जिससे झीलों, नदियों और जंगलों के साथ-साथ उन जानवरों पर भी नुकसान हुआ जो उन पर निर्भर थे। ये समस्याएँ ही बिगड़ेंगी।

म्यूनिख के ड्यूशेज़ संग्रहालय में, एक छोटे अवरोधक द्वारा दर्शकों से अलग किया गया, हवा से नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए फ्रिट्ज़ हैबर और रॉबर्ट ले रॉज़िनॉल द्वारा निर्मित टैब्लेट डिवाइस है। दर्शक कभी-कभार रुकते हैं, कुछ सेकंड के लिए घूरते हैं, और अतीत में चलते हैं, इस मशीन के बारे में बहुत कम सोचते हैं जिसने दुनिया भर में सिंथेटिक उर्वरक का निर्माण शुरू किया है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसने बहुत सारे लोगों को अपना जीवन दिया है - और अतिरिक्त नाइट्रोजन के साथ पर्यावरण के चल रहे प्रदूषण के कारण —एक प्रक्रिया जिसने संभवतः उनके अंतिम विनाश पर घड़ी शुरू कर दी है।

4 अप्रैल, 2017 को नेशनल ज्योग्राफिक पार्टनर्स द्वारा प्रकाशित पॉल ऑफ़िट द्वारा पेंडोरा लैब की पुस्तक के कुछ अंश।

पॉल ए। ऑफ़िट, एमडी बाल रोग के एक प्रोफेसर और फिलाडेल्फिया के बच्चों के अस्पताल में वैक्सीन शिक्षा केंद्र के निदेशक हैं।

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