Urea

Descripción

La urea,(NH2)2CO, es un compuesto químico orgánico incoloro también conocido por la Denominación Común Internacional (DNI) carbamida, según establece la Organización Mundial de la Salud. Es muy soluble en agua y tiene un pKa cercano a cero. La urea es esencialmente el residuo producido cuando el cuerpo metaboliza las proteínas. No sólo la producen los seres humanos, sino también muchos otros mamíferos, así como los anfibios y algunos peces. La urea fue el primer compuesto natural que se sintetizó artificialmente utilizando compuestos inorgánicos, lo que supuso un gran avance científico.

La principal materia prima utilizada para fabricar urea es el gas natural, lo que vincula los costes directamente a los precios del gas. En consecuencia, sólo se construyen nuevas plantas en zonas con grandes reservas de gas natural, donde los precios son más bajos. El producto acabado se transporta por todo el mundo en grandes cargamentos de 30.000 toneladas. El precio de mercado de la urea está directamente relacionado con el precio mundial del gas natural y la demanda de productos agrícolas. Los precios pueden ser muy volátiles y, a veces, imprevisibles. TCC está posicionada para conocer los mercados mundiales y mantener sus precios competitivos.

Más del 90% de la producción mundial de la sustancia se utiliza para productos relacionados con los fertilizantes. Cuando se utiliza de este modo, suele adoptar la forma de gránulos, pastillas o cristales. Los agricultores distribuyen la sustancia manualmente o la esparcen en la forma adecuada con la ayuda de equipos agrícolas. La urea se considera un alimento eficaz, ya que contiene nitrógeno, que puede ayudar al crecimiento de los animales. El precio relativamente barato de los productos elaborados con esta sustancia también hace que este pienso sea una opción popular para muchos agricultores.

Acerca de

Historia
El químico francés Hillaire Rouelle descubrió la urea en 1773. En 1828, apenas 55 años después de su descubrimiento, la urea se convirtió en el primer compuesto orgánico formulado sintéticamente, esta vez por un químico alemán llamado Friedrich Wöhler, uno de los pioneros de la química orgánica. Wöhler obtuvo la urea tratando el isocianato de plata con cloruro de amonio en un intento fallido de preparar cianato de amonio.

La urea sintética se crea a partir de amoníaco sintético y dióxido de carbono y puede producirse en forma líquida o sólida. El proceso de deshidratación del carbamato de amonio en condiciones de alto calor y presión para producir urea se puso en práctica por primera vez en 1870 y sigue utilizándose en la actualidad. Los usos de la urea sintética son numerosos y, por tanto, su producción es elevada. Sólo en Estados Unidos se fabrica aproximadamente un millón de libras de urea al año, la mayor parte de ellas utilizadas en fertilizantes. El nitrógeno de la urea la hace soluble en el agua, una propiedad muy deseada en esta aplicación.

La urea resultó ser útil para aplicaciones comerciales e industriales en la producción de algunos tipos de plásticos, piensos, colas, limpiadores de tazas de inodoro, detergentes para lavavajillas, productos para la coloración del cabello, pesticidas y fungicidas. Desde el punto de vista medicinal, se incorpora en la fabricación de barbitúricos, productos dermatológicos que rehidratan la piel y diuréticos.

La urea se produce de forma natural cuando el hígado descompone proteínas o aminoácidos, y amoníaco. A continuación, los riñones transfieren la urea de la sangre a la orina. El nitrógeno extra es expulsado del cuerpo a través de la urea, y como es extremadamente soluble, es un proceso muy eficiente. Una persona media excreta unos 30 gramos de urea al día, principalmente a través de la orina, pero también se segrega una pequeña cantidad en la transpiración.

Los médicos descubrieron que los niveles de urea pueden utilizarse para detectar enfermedades y trastornos que afectan a los riñones, como la insuficiencia renal aguda o la enfermedad renal terminal (ERT). Las pruebas de nitrógeno ureico en sangre (BUN) y de nitrógeno ureico en orina (UUN), que miden los niveles de nitrógeno ureico en sangre y orina, suelen utilizarse para evaluar el funcionamiento de los riñones de un paciente. Sin embargo, el aumento o la disminución de los niveles de urea no siempre indican problemas renales, sino que pueden reflejar una deshidratación o un aumento de la ingesta de proteínas.

Aplicaciones

Agricultura
Más del 90 por ciento de la producción mundial de urea se destina a su uso como fertilizante liberador de nitrógeno. La urea tiene el mayor contenido de nitrógeno de todos los fertilizantes nitrogenados sólidos de uso común (46,7%). Por lo tanto, tiene los menores costes de transporte por unidad de nutriente nitrogenado.

En el suelo, se hidroliza hasta convertirse en amoníaco y dióxido de carbono. El amoníaco es oxidado por las bacterias del suelo a nitrato, que puede ser absorbido por las plantas. La urea también se utiliza en muchas formulaciones de fertilizantes sólidos multicomponentes. La urea es muy soluble en agua, por lo que es muy adecuada para su uso en soluciones fertilizantes (en combinación con el nitrato de amonio: UAN), por ejemplo, en fertilizantes de «alimentación foliar». Para el uso de fertilizantes, se prefieren los gránulos debido a su distribución de tamaño de partícula más estrecho, una ventaja para la aplicación mecánica.

La impureza más común de la urea sintética, el biuret, debe estar presente en menos del 2 por ciento del tiempo, ya que perjudica el crecimiento de las plantas.

La urea se esparce a tasas entre 40 y 300 kg/ha, pero las tasas reales de esparcimiento variarán según el tipo de granja y la región. Es mejor hacer varias aplicaciones pequeñas o medianas a intervalos para minimizar las pérdidas por lixiviación y aumentar el uso eficiente del nitrógeno aplicado, en comparación con las aplicaciones únicas y fuertes. Durante el verano, la urea debe esparcirse justo antes o durante las lluvias para reducir las posibles pérdidas por volatilización (proceso en el que el nitrógeno se pierde en la atmósfera en forma de gas amoniaco). La urea no debe mezclarse con otros fertilizantes, ya que pueden producirse problemas de calidad física.

Debido a la alta concentración de nitrógeno de la urea, es importante conseguir un esparcimiento uniforme. El equipo de aplicación debe calibrarse correctamente y utilizarse adecuadamente. La siembra no debe realizarse en contacto o cerca de la siembra debido al riesgo de daños en la germinación. La urea se disuelve en el agua para ser aplicada en forma de pulverización o a través de los sistemas de riego.

En los cultivos de cereales y algodón, la urea suele aplicarse en el momento del último cultivo antes de la siembra. En las zonas de alta pluviosidad y en los suelos arenosos (donde el nitrógeno puede perderse por lixiviación) y donde se espera una buena pluviosidad en la temporada, la urea puede aplicarse de forma lateral o por encima durante la temporada de crecimiento. La aplicación de la urea es también muy popular en los pastos y en los cultivos forrajeros. En el cultivo de la caña de azúcar, la urea se aplica de forma lateral después de la plantación y en cada cultivo de retoño.

Para los cultivos de regadío, la urea puede aplicarse en seco en el suelo o disuelta y aplicada a través del agua de riego. La urea se disuelve en su propio peso en el agua, pero se vuelve cada vez más difícil de disolver a medida que aumenta la concentración. La disolución de la urea en el agua es endotérmica, lo que hace que la temperatura de la solución descienda cuando la urea se disuelve.

Cuando se preparan soluciones de urea para la fertirrigación (inyección en las líneas de riego), no hay que disolver más de 30 kg de urea por cada 100 L de agua.

En las pulverizaciones foliares, se suelen utilizar concentraciones de urea del 0,5 al 2,0 por ciento para los cultivos hortícolas. Dado que las pulverizaciones de urea pueden dañar el follaje de los cultivos, debe solicitarse asesoramiento sobre las cantidades específicas antes de utilizarlas. También deben utilizarse grados de urea de bajo contenido en bíureos si se van a aplicar pulverizaciones de urea con regularidad o a cultivos hortícolas sensibles.

Como la mayoría de los productos nitrogenados, la urea absorbe la humedad de la atmósfera. Por lo tanto, debe almacenarse en bolsas cerradas/selladas sobre palés o, si se almacena a granel, bajo cubierta con una lona. Como la mayoría de los fertilizantes sólidos, también debe almacenarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado.

Industria química
La urea es una materia prima utilizada en la fabricación de muchos productos químicos importantes, como:

1. Varios plásticos, especialmente las resinas de urea-formaldehído
2. Varios adhesivos, como la urea-formaldehído o la urea-melamina-formaldehído utilizada en el contrachapado marino
3. Cianato de potasio, otra materia prima industrial
4. Nitrato de urea, un explosivo

La urea tiene la capacidad de atrapar muchos compuestos orgánicos en forma de clatratos. Los compuestos orgánicos son retenidos en canales formados por hélices interpenetradas compuestas por moléculas de urea unidas por hidrógeno. Este comportamiento puede utilizarse para separar mezclas, y se ha utilizado en la producción de combustible de aviación y aceites lubricantes, y en la separación de parafina.

Como las hélices están interconectadas, todas las hélices de un cristal deben tener la misma lateralidad molecular. Esto se determina cuando se nuclea el cristal y, por tanto, se puede forzar mediante la siembra. Los cristales resultantes se han utilizado para separar mezclas racémicas.

Los sistemas automotrices
La urea se utiliza en las reacciones SNCR y SCR para reducir los contaminantes NOx en los gases de escape de la combustión, por ejemplo, de las centrales eléctricas y los motores diésel. El sistema BlueTec, por ejemplo, inyecta una solución de urea a base de agua en el sistema de escape. El amoníaco producido por la descomposición de la urea reacciona con las emisiones de óxido de nitrógeno y se convierte en nitrógeno y agua dentro del catalizador.

Otros usos comerciales

1. Un estabilizador en el explosivo de nitrocelulosa
2. Un componente de la alimentación animal, proporcionando una fuente relativamente barata de nitrógeno para promover el crecimiento
3. Una alternativa no corrosiva a la sal de roca para el deshielo de las carreteras, y para el revestimiento de los half pipes y los parques de nieve
4. Un aditivo para mejorar el sabor de los cigarrillos
5. Un ingrediente principal en los depiladores como Nair o Veet
6. Un agente de oscurecimiento en los pretzels producidos en fábrica
7. Un ingrediente en algunos acondicionadores para el cabello, limpiadores faciales, aceites de baño, suavizantes de la piel y lociones
8. Un reactivo en algunas compresas frías listas para usar en primeros auxilios, debido a la reacción endotérmica que crea al mezclarse con el agua
9. Un agente sembrador de nubes, junto con otras sales
10. Un agente ignífugo, comúnmente utilizado en las cargas de los extintores químicos secos, como la mezcla de urea y bicarbonato de potasio.
11. Un ingrediente en muchos productos de blanqueamiento dental
12. Un ingrediente en el jabón para vajilla
13. Junto con el fosfato de amonio, como nutriente de la levadura, para la fermentación de azúcares en etanol
14. Un nutriente utilizado por el plancton en los experimentos de alimentación de los océanos con fines de geoingeniería
15. Como aditivo para prolongar la temperatura de trabajo y el tiempo de apertura del pegamento para cueros
16. Como aditivo que mejora la solubilidadmejora de la solubilidad y retención de la humedad en los baños de tintura para el teñido o la impresión textil

Utilizaciones de laboratorio
La urea en concentraciones de hasta 10 M es un potente desnaturalizador de proteínas, ya que interrumpe los enlaces no covalentes de las mismas. Esta propiedad puede aprovecharse para aumentar la solubilidad de algunas proteínas. Una mezcla de urea y cloruro de colina se utiliza como disolvente eutéctico profundo, un tipo de líquido iónico.

La urea puede servir como fuente de hidrógeno, para la posterior generación de energía en una pila de combustible. La urea presente en la orina/aguas residuales puede utilizarse directamente (aunque normalmente las bacterias degradan rápidamente la urea.) La producción de hidrógeno por electrólisis de la solución de urea se produce a un voltaje más bajo y utiliza menos energía que por electrólisis del agua.

Uso médico
La urea se utiliza en productos dermatológicos tópicos para promover la rehidratación de la piel. Si se cubren con un apósito oclusivo, los preparados de urea al 40 por ciento también pueden utilizarse para el desbridamiento no quirúrgico de las uñas. Este fármaco también se utiliza como ayuda para la eliminación del cerumen.

Al igual que la solución salina, la urea inyectable se utiliza para realizar abortos. También es el componente principal de un tratamiento medicinal alternativo denominado orinoterapia.

La prueba de nitrógeno ureico en sangre (BUN) es una medida de la cantidad de nitrógeno en la sangre que proviene de la urea. Se utiliza como marcador de la función renal.

La urea marcada con carbono-14 o carbono-13 se utiliza en la prueba de aliento con urea, que se emplea para detectar la presencia de la bacteria Helicobacter pylori (H. pylori) en el estómago y el duodeno de los seres humanos, asociada a las úlceras. La prueba detecta la enzima característica ureasa, producida por H. pylori, mediante una reacción que produce amoníaco a partir de la urea. Esto aumenta el pH (reduce la acidez) del entorno del estómago alrededor de la bacteria. Especies de bacterias similares a la H. pylori pueden ser identificadas por la misma prueba en animales como simios, perros y gatos (incluidos los grandes felinos).

La urea es una alternativa de fertilizante segura y no corrosiva para el deshielo. El producto químico es fácil de utilizar en las pistas de aterrizaje y las pasarelas, así como en los trenes de aterrizaje y otras partes vitales situadas en el tren de aterrizaje de las aeronaves que deben estar siempre protegidas de la corrosión. Los aeropuertos de muchas zonas que no pueden utilizar sales de cloruro altamente corrosivas para las operaciones de deshielo utilizan la urea como alternativa preferida.