O que é a síntese de amônia?
A síntese de amônia é a produção de amônia a partir da combinação de gases hidrogênio e nitrogênio. A maior parte da amônia produzida é usada como fertilizante, embora possa ser usada para outros fins, como a fabricação de explosivos. O processo foi desenvolvido na Alemanha no início dos anos 1900.
A atmosfera está cheia de gás nitrogênio, mas não é reativa e geralmente não combina com outros elementos. A estratégia básica para a produção de amônia, o NH 3 , é combinar o gás hidrogênio, H 2 , com o gás nitrogênio, N 2 , a alta temperatura e sob alta pressão. Quimicamente, essa é uma reação difícil, por isso requer um agente para acelerar o processo.
Um catalisador é um composto que faz a reação prosseguir mais rapidamente. Na síntese de amônia, o catalisador usado é geralmente ferro. O tipo de ferro usado é o minério de magnetita reduzido . Existem outros produtos químicos que podem ser usados como catalisadores, mas o ferro é o mais comum.
A fonte do gás hidrogênio é geralmente o gás natural, também conhecido como metano, CH 4 . Isso descreve o processo básico de síntese de amônia. Muitas outras etapas ocorrem em uma planta de síntese de amônia. Os compostos de enxofre são removidos primeiro do gás natural reagindo com óxido de zinco, que é transformado em sulfeto de zinco. Isso deixa o metano livre, que passa por várias outras transformações para gerar gás hidrogênio.
A temperatura usada é de aproximadamente 1482 ° F (400 ° C). A pressão usada é menor do que o ideal para a reação. Por razões de segurança, é utilizada pressão de cerca de 200 atmosferas (atm). O rendimento é de cerca de 10-20% sob essas condições. À medida que a mistura sai do reator, ela é resfriada, para que a amônia se torne um líquido. O calor é capturado e reutilizado para aquecer os gases que entram.
Esse método de síntese de amônia é conhecido como processo de Haber , porque foi criado pelo químico alemão Fritz Haber, que desenvolveu as condições para a reação química. Ele o desenvolveu durante uma escassez de fertilizantes contendo nitrogênio no início de 1900 e porque a Alemanha precisava de explosivos para a Primeira Guerra Mundial. Atualmente, a amônia é produzida em larga escala em todo o mundo.
Uma maneira alternativa de produzir o hidrogênio para a reação é através da eletrólise da água. A eletrólise usa eletricidade para decompor os compostos. Nesse caso, a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio. Isso foi feito em conjunto com a produção de eletricidade de usinas hidrelétricas. Já em 1911, a eletrólise da água tem sido usada para fornecer hidrogênio para a síntese de amônia.
Alguns microrganismos são capazes de usar gás nitrogênio do ar para produzir amônia. Esse processo é chamado de fixação de nitrogênio . Nesse caso, os catalisadores são enzimas complexas conhecidas como nitrogenases . As bactérias que realizam esse processo vivem nas raízes das leguminosas, como as ervilhas. A fixação de nitrogênio melhorou significativamente o status de nutrientes de muitos solos.