Informații despre proces Haber-Bosch

Procesul Haber sau procedeul Haber-Bosch este metoda industrială primară utilizată pentru fabricarea amoniacului sau fixați azotul. Procesul Haber reacționează azot și hidrogen gaz pentru formarea amoniacului:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (ΔH = −92,4 kJ · mol⁻¹)

Fritz Haber, chimist german, și Robert Le Rossignol, chimist britanic, au demonstrat în 1909 primul proces de sinteză a amoniacului. Au format picături de amoniac prin picătură din aerul sub presiune. Cu toate acestea, tehnologia nu a existat pentru a extinde presiunea necesară în acest aparat de masă la producția comercială. Carl Bosch, inginer la BASF, a rezolvat problemele de inginerie asociate producției industriale de amoniac. Fabrica Oppau din BASF a început producția de amoniac în 1913.

Procesul original al lui Haber a făcut amoniac din aer. Procesul industrial Haber-Bosch amestecă gaz azot și gaz hidrogen într-un recipient sub presiune care conține un catalizator special pentru a accelera reacția. Din punct de vedere termodinamic, reacția dintre azot și hidrogen favorizează produsul la temperatura camerei și la presiune, dar reacția nu generează mult amoniac. Reacția este

Catalizatorul și presiunea crescută sunt magia științifică din spatele procesului. Catalizatorul original al lui Bosch a fost osmiu, dar BASF s-a așezat rapid pe un catalizator mai puțin costisitor pe bază de fier, care este încă utilizat în prezent. Unele procese moderne folosesc un catalizator de ruteniu, care este mai activ decât catalizatorul de fier.

Deși Bosch a electrolizat inițial apa pentru a obține hidrogen, versiunea modernă a procesului utilizează gaz natural pentru a obține metan, care este prelucrat pentru a obține gaz hidrogen. Se estimează că 3-5 procente din producția mondială de gaz natural se îndreaptă către procesul Haber.

Gazele trec peste stratul de catalizator de mai multe ori, deoarece conversia în amoniac este de aproximativ 15% de fiecare dată. Până la sfârșitul procesului, se realizează aproximativ 97 la sută conversia azotului și a hidrogenului în amoniac.

Unii oameni consideră că procesul Haber este cea mai importantă invenție din ultimii 200 de ani! Motivul principal pentru care procedeul Haber este important este acela că amoniacul este folosit ca îngrășământ vegetal, permițând fermierilor să cultive suficiente culturi pentru a sprijini o populație mondială în continuă creștere. Procesul Haber furnizează anual 500 de milioane de tone (453 de miliarde de kilograme) de îngrășământ pe bază de azot, care este estimat să sprijine alimentele pentru o treime din oamenii de pe Pământ.

Există și asociații negative cu procesul Haber. În Primul Război Mondial, amoniacul era folosit pentru a produce acid azotic pentru a fabrica muniții. Unii susțin că explozia populației, în bine sau mai rău, nu s-ar fi întâmplat fără alimentele crescute disponibile din cauza îngrășământului. De asemenea, eliberarea compușilor cu azot a avut un impact negativ asupra mediului.

_Referințe

_{Îmbogățirea Pământului: Fritz Haber, Carl Bosch și Transformarea producției mondiale de produse alimentare, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{Agenția pentru Protecția Mediului din SUA: Alterarea omului a ciclului global de azot: Cauze și consecințe de Peter M. Vitousek, președinte, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Like, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger, și G. David Tilman}

_{Fritz Haber Biografie, Nobel e-Museum, preluat la 4 octombrie 2013.}