Harnstoffe

Harnstoffe bezeichnet in der Chemie eine Gruppe von Verbindungen, die den Harnstoffkern CO(NH2)2 tragen. Im Alltag wird meist der Harnstoff selbst gemeint, der zentrale Endstoff des Stickstoffstoffwechsels vieler Tiere. Harnstoffe entstehen zudem in verschiedenen organischen Verbindungen durch Abkömmlinge des Urea-Moleküls und können als Zwischenprodukte oder Endstoffe auftreten.

Industrieell wird Harnstoff hauptsächlich synthetisch hergestellt. Dabei reagiert man Ammoniak (NH3) mit Kohlendioxid (CO2) zu Ammoniumcarbamat, der anschließend dehydratisiert wird, um Harnstoff zu bilden. Typische Betriebsbedingungen liegen in höheren Drücken und Temperaturen, was zu einer wirtschaftlichen Umsetzung des Verfahrens führt. Das Produkt wird in wässeriger Lösung abgefüllt, später konzentriert oder als Granulat verkauft.

Harnstoff ist eine farblose, kristalline Substanz und äußerst wasserlöslich. Es zersetzt sich bei hohen Temperaturen und kann sich beim Erhitzen zersetzen und Wasserstoffverbindungen freisetzen. Physikalisch reagiert Harnstoff sensibel auf Feuchtigkeit und bildet dabei im Verdunstungsvorgang unter Umständen Isocyanate, die toxisch sein können. In der Praxis gilt Harnstoff als relativ stabil und sicher in Handhabung bei normgerechter Lagerung.

Verwendung und Bedeutung finden sich vor allem in der Landwirtschaft: Harnstoff dient als stickstoffhaltiger Düngemittel, der Stickstoff rasch freisetzt. Weitere Anwendungen umfassen die Herstellung von Harzen (z. B. Harnstoff-Formaldehyd-Harze), Kosmetika, tierisches Futter und chemische Zwischenprodukte. Biologisch ist Harnstoff der Hauptabfallstoff des Eiweißstoffwechsels beim Menschen und vielen Tieren, der von den Nieren als Urin ausgeschieden wird. Umweltaspekte betreffen Emissionen von Ammoniak aus urea-basierten Düngemitteln sowie Nitrifikationsprozesse im Boden.