Wat is het Haber-Bosch-proces?
Het Haber-Bosch-proces wordt soms de belangrijkste technologische vooruitgang van de 20e eeuw genoemd en maakt de economische massasynthese van ammoniak (NH3) uit stikstof en waterstof mogelijk. Het werd een beetje voor de Eerste Wereldoorlog ontwikkeld door Fritz Haber en Carl Bosch, die Duitse chemici waren. Haber won de Nobelprijs voor Chemie in 1918 voor zijn ontdekkingen, en Bosch deelde een Nobelprijs met Friedrich Bergius in 1931 voor zijn werk aan chemische reacties onder hoge druk. Aanvankelijk een Duits nationaal geheim, verspreidde de chemie en technieken achter de effectieve synthese van ammoniak zich naar de rest van de wereld in de jaren 1920 en 1930.
Hoge druk, hoge temperaturen
Ammoniak is belangrijk omdat het het primaire ingrediënt is in kunstmeststoffen, zonder welke moderne landbouwopbrengsten onmogelijk zouden zijn. Het Haber-Bosch-proces, soms het Haber-ammoniakproces genoemd, was het eerste industriële chemische proces dat gebruik maakte van extreem hoge drukken: 200 - 400 atmosfeer. Naast hoge drukken gebruikt het proces ook hoge temperaturen van ongeveer 750 ° -1.200 ° Fahrenheit (ongeveer 400 ° -650 ° Celsius). De efficiëntie van de reactie is een functie van druk en temperatuur; grotere opbrengsten worden geproduceerd bij hogere drukken en lagere temperaturen binnen het noodzakelijke bereik.
Geschiedenis
In het eerste decennium van de 20e eeuw werd de kunstmatige synthese van nitraten onderzocht vanwege de angst dat het aanbod van vaste stikstof in de wereld snel afnam ten opzichte van de vraag. Stikstof in zijn inactieve, atmosferische gasvorm is zeer overvloedig, maar landbouwkundig bruikbare "gefixeerde" stikstofverbindingen waren op dat moment moeilijker te verkrijgen. Landbouwactiviteiten vereisen grote hoeveelheden vaste stikstof om goede opbrengsten te produceren. Aan het begin van de 20e eeuw moesten alle ontwikkelde landen ter wereld nitraten importeren uit de grootste beschikbare bron - salpeter (NaNO3) uit Chili - en veel wetenschappers maakten zich zorgen over de afnemende toevoer van stikstofverbindingen.
Het Haber-Bosch-proces bood een oplossing voor het tekort aan vaste stikstof. Met behulp van extreem hoge drukken en een katalysator die voornamelijk uit ijzer bestond, werden kritische chemicaliën die worden gebruikt bij zowel de productie van kunstmest als explosieven zeer toegankelijk gemaakt voor Duitsland, waardoor het voor dat land mogelijk bleef om te vechten in de Eerste Wereldoorlog. Als het Haber-Bosch-proces vertakt in wereldwijd gebruik, werd het de primaire procedure die verantwoordelijk is voor de productie van chemische meststoffen.