Wat is het Haber-Bosch-proces?
Soms de belangrijkste technologische vooruitgang van de 20e eeuw genoemd, maakt het Haber-Bosch-proces de economische massasynthese van ammoniak (NH3) van 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 de chemie in 1918 voor zijn ontdekkingen, en Bosch deelde een Nobelprijs met Friedrich Bergius in 1931 voor zijn werk over hogedrukchemische reacties. Een Duits nationaal geheim eerst, de chemie en technieken achter de effectieve synthese van ammoniak verspreidde 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 kunstmatige meststoffen, zonder welke moderne agrarische opbrengsten onmogelijk zouden zijn. Soms het Haber ammoniakproces genoemd, was het Haber-Bosch-proces het eerste industriële chemische proces om gebruik te maken van extreem hoge druk: 200-400 ATMObollen. 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 benodigde bereik.
geschiedenis
Tijdens het eerste decennium van de 20e eeuw werd de kunstmatige synthese van nitraten onderzocht vanwege de angst dat het aanbod van vaste stikstof van de wereld snel afnam ten opzichte van de vraag. Stikstof in zijn inactieve, atmosferische gasvorm is zeer overvloedig, maar agrarisch bruikbare "vaste" stikstofverbindingen waren op dat moment moeilijker te vinden. Landbouwactiviteiten vereisen liberale hoeveelheden vaste stikstof om goede opbrengsten te produceren. Aan het begin van de 20e eeuw waren alle ontwikkelde landen van de wereld verplicht om massaal te zijnImporteer nitraten uit de grootste beschikbare bron - Saltpeter (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 druk en een katalysator die voornamelijk uit ijzer bestaat, werden kritische chemicaliën die worden gebruikt bij zowel de productie van meststoffen als explosieven zeer toegankelijk gemaakt voor Duitsland, waardoor dat land in de Eerste Wereldoorlog kan vechten. Naarmate het Haber-Bosch-proces werd vertakt in wereldwijde gebruik, werd het de primaire procedure die verantwoordelijk was voor de productie van chemische mantelisers.