Haber-Bosch-prosessia kutsutaan joskus 20-luvun tärkeimmäksi teknologiseksi edistysaskeleeksi, mikä mahdollistaa ammoniakin (NH3) taloudellisen massasynteesin typestä ja vedystä. Sen kehittivät hieman ennen ensimmäistä maailmansotaa saksalaiset kemistit Fritz Haber ja Carl Bosch. Haber voitti löydöstään kemian Nobel-palkinnon vuonna 1918, ja Bosch jakoi Nobel-palkinnon Friedrich Bergiuksen kanssa vuonna 1931 korkean paineen kemiallisia reaktioita koskevasta työstään. Saksan kansallinen salaisuus aluksi, kemia ja tekniikat ammoniakin tehokkaan synteesin taustalla levisivät muualle maailmaan 1920- ja 1930 -luvuilla.
Korkea paine, korkeat lämpötilat
Ammoniakki on tärkeä, koska se on keinotekoisten lannoitteiden ensisijainen ainesosa, jota ilman nykyaikainen sato olisi mahdotonta. Haber-Bosch-prosessi, jota kutsutaan joskus Haber-ammoniakkiprosessiksi, oli ensimmäinen teollinen kemiallinen prosessi, jossa käytettiin erittäin korkeita paineita: 200-400 ilmakehää. Korkeiden paineiden lisäksi prosessissa käytetään myös korkeita lämpötiloja, jotka ovat noin 750 ° -1,200 ° Fahrenheit (noin 400 ° -650 ° C). Reaktion tehokkuus on paineen ja lämpötilan funktio; suurempia saantoja saadaan korkeammissa paineissa ja alemmissa lämpötiloissa tarvittavalla alueella.
Historia
20 -luvun ensimmäisellä vuosikymmenellä nitraattien keinotekoista synteesiä tutkittiin, koska pelättiin, että kiinteän typen tarjonta maailmassa vähenee nopeasti suhteessa kysyntään. Typpi inaktiivisessa, ilmakehän kaasumuodossa on erittäin runsas, mutta maataloudellisesti hyödyllisiä “kiinteitä” typpiyhdisteitä oli tuolloin vaikeampi saada. Maatalouden toiminnot vaativat suuria määriä kiinteää typpeä hyvän sadon tuottamiseksi. 20 -luvun alussa kaikkien maailman kehittyneiden maiden oli pakko tuoda nitraatteja massasta suurimmasta saatavilla olevasta lähteestä – suolapetteristä (NaNO3) Chilestä – ja monet tutkijat olivat huolissaan typpiyhdisteiden vähenevästä tarjonnasta.
Haber-Bosch-prosessi tarjosi ratkaisun kiinteän typen puutteeseen. Käyttämällä erittäin korkeita paineita ja katalyyttiä, joka koostui pääasiassa raudasta, lannoitteiden ja räjähteiden valmistuksessa käytetyt kriittiset kemikaalit saatettiin Saksan saataville, mikä mahdollisti maan jatkuvan taistelun ensimmäisessä maailmansodassa. maailmanlaajuisesti haarautunut, siitä tuli ensisijainen kemiallisten lannoitteiden tuotannosta vastaava menettely.
Nykyinen tuotanto
21. vuosisadan alussa Haber-Bosch-prosessilla tuotettiin yli 500 miljoonaa tonnia (453 miljardia kiloa) keinotekoista lannoitetta vuodessa. Noin 1 prosenttia maailman energiasta käytettiin sen tuottamiseen, ja se kesti noin 40 prosenttia maapallon väestöstä.