Vahel 20. sajandi kõige olulisemaks tehnoloogiliseks edusammuks nimetatud Haber-Boschi protsess võimaldab säästlikult ammoniaagi (NH3) masssünteesi lämmastikust ja vesinikust. Selle töötasid välja veidi enne Esimest maailmasõda Fritz Haber ja Carl Bosch, kes olid saksa keemikud. Haber pälvis 1918. aastal oma avastuste eest Nobeli keemiaauhinna ja Bosch jagas 1931. aastal koos Friedrich Bergiusega Nobeli preemiat töö eest kõrgsurve keemiliste reaktsioonide alal. Algul Saksamaa rahvuslik saladus, ammoniaagi tõhusa sünteesi taga olev keemia ja tehnikad levisid 1920. ja 1930. aastatel mujale maailma.
Kõrge rõhk, kõrge temperatuur
Ammoniaak on oluline, kuna see on kunstväetiste peamine koostisosa, ilma milleta poleks tänapäevane põllumajanduslik saagikus võimalik. Mõnikord nimetatakse Haberi ammoniaagiprotsessiks, Haber-Boschi protsess oli esimene tööstuslik keemiline protsess, mis kasutas äärmiselt kõrget rõhku: 200–400 atmosfääri. Lisaks kõrgele rõhule kasutatakse protsessis ka kõrgeid temperatuure umbes 750–1,200 ° Fahrenheiti (umbes 400–650 ° C). Reaktsiooni efektiivsus sõltub rõhust ja temperatuurist; suuremat saaki saadakse vajalikus vahemikus kõrgemal rõhul ja madalamal temperatuuril.
ajalugu
20. sajandi esimesel kümnendil hakati nitraatide kunstlikku sünteesi uurima, kuna kardeti, et maailma fikseeritud lämmastiku pakkumine väheneb nõudluse suhtes kiiresti. Mitteaktiivses atmosfäärigaasivormis lämmastikku on väga palju, kuid põllumajanduslikult kasulikke “fikseeritud” lämmastikuühendeid oli tol ajal raskem saada. Põllumajandustoimingud nõuavad hea saagikuse saamiseks liberaalses koguses fikseeritud lämmastikku. 20. sajandi alguses pidid kõik maailma arenenud riigid nitraate massiliselt importima suurimast saadaolevast allikast – Tšiilist pärit salpeetrist (NaNO3) – ning paljud teadlased olid mures lämmastikuühendite pakkumise vähenemise pärast.
Haber-Boschi protsess pakkus lahenduse fikseeritud lämmastiku puudusele. Äärmiselt kõrge rõhu ja peamiselt rauast koosneva katalüsaatori abil muudeti Saksamaale hästi kättesaadavaks nii väetiste kui ka lõhkeainete tootmisel kasutatavad kriitilised kemikaalid, mis võimaldas sellel riigil jätkata võitlust Esimeses maailmasõjas. Nagu Haber-Boschi protsess ülemaailmses kasutuses hargnenud, sai sellest keemiliste väetiste tootmise peamine protseduur.
Praegune toodang
21. sajandi alguses kasutati Haber-Boschi protsessi üle 500 miljoni tonni (453 miljardit kilogrammi) kunstväetise tootmiseks aastas. Selle tootmiseks kasutati umbes 1 protsenti maailma energiast ja see elas umbes 40 protsenti Maa elanikkonnast.