¿Qué es la síntesis de amoníaco?

La síntesis de amoníaco es la producción de amoníaco a partir de la combinación de gases de hidrógeno y nitrógeno. La mayor parte del amoníaco producido se usa como fertilizante, aunque puede usarse para otros fines, como hacer explosivos. El proceso se desarrolló en Alemania a principios de 1900.

La atmósfera está llena de gas nitrógeno, pero no es reactivo y generalmente no se combina con otros elementos. La estrategia básica para fabricar amoníaco, NH ₃ , es combinar gas de hidrógeno, H ₂ , con gas nitrógeno, n ₂ , a alta temperatura y bajo alta presión. Químicamente, esta es una reacción difícil, por lo que requiere que un agente acelere el proceso.

Un catalizador es un compuesto que hace que una reacción avance más rápidamente. En la síntesis de amoníaco, el catalizador utilizado es generalmente de hierro. El tipo de hierro utilizado es mineral de magnetita reducida . Hay otros productos químicos que se pueden usar como catalizadores, pero el hierro es el más común.

La fuente del gas de hidrógeno generalmente es NATGas ural, también conocido como metano, CH 4 . Esto describe el proceso básico de síntesis de amoníaco. Muchos otros pasos tienen lugar en una planta de síntesis de amoníaco. Los compuestos de azufre se eliminan primero del gas natural al reaccionar con óxido de zinc, que se transforma en sulfuro de zinc. Esto deja metano libre, que pasa por varias transformaciones más para generar gas de hidrógeno.

La temperatura utilizada es de aproximadamente 1482 ° F (400 ° C). La presión utilizada es menor de lo óptimo para la reacción. Por razones de seguridad, se usa presión de alrededor de 200 atmósferas (ATM). El rendimiento es de aproximadamente 10-20% en estas condiciones. A medida que la mezcla deja el reactor, se enfría, de modo que el amoníaco se convierta en un líquido. El calor se captura y se reutiliza para calentar los gases entrantes.

Este método de síntesis de amoníaco se conoce como el proceso haber , porque fue creado por la frita de químico alemánZ Haber, quien desarrolló las condiciones para la reacción química. Lo desarrolló durante una escasez de fertilizantes que contienen nitrógeno a principios de 1900, y debido a que Alemania necesitaba explosivos para la Primera Guerra Mundial. Actualmente, el amoníaco se produce a gran escala en todo el mundo.

Una forma alternativa de hacer el hidrógeno para la reacción es a través de la electrólisis del agua. La electrólisis utiliza electricidad para descomponer los compuestos. En este caso, el agua se descompone en hidrógeno y oxígeno. Esto se ha hecho junto con la producción de electricidad a partir de plantas hidroeléctricas. Ya en 1911, la electrólisis del agua se ha utilizado para proporcionar hidrógeno para la síntesis de amoníaco.

Algunos microorganismos pueden usar gas nitrógeno del aire para producir amoníaco. Este proceso se llama fijación de nitrógeno . En este caso, los catalizadores son enzimas complejas conocidas como nitrogenasas . Las bacterias que llevan a cabo este proceso viven en las raíces de las legumbres, como el guisante Plantos. La fijación de nitrógeno ha mejorado significativamente el estado de nutrientes de muchos suelos.