Haber-Bosch folyamatinformációk

Az ammónia vagy ammónia előállításához használt elsődleges ipari módszer a Haber vagy a Haber-Bosch eljárás rögzítse a nitrogént. A Haber-folyamat reagál nitrogén és hidrogén gáz ammónia kialakításához:

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

Fritz Haber, egy német vegyész és Robert Le Rossignol, egy brit vegyész 1909-ben mutatta be az első ammóniaszintézis folyamatot. A nyomás alatt álló levegőből cseppenként ammóniát képeztek. Ugyanakkor nem létezett olyan technológia, amely kiterjesztené az ezen asztali berendezésben szükséges nyomást a kereskedelmi termelésre. Carl Bosch, a BASF mérnöke megoldotta az ipari ammónia előállításával kapcsolatos mérnöki problémákat. A BASF német Oppau üzem 1913-ban megkezdi az ammóniatermelést.

Haber eredeti eljárása ammóniát állított elő a levegőből. Az ipari Haber-Bosch eljárás kever egy nitrogén- és hidrogéngázt egy nyomástartó edényben, amely speciális katalizátort tartalmaz a reakció gyorsítására. Termodinamikai szempontból a nitrogén és a hidrogén közötti reakció szobahőmérsékleten és nyomáson elősegíti a terméket, de a reakció nem generál sok ammóniát. A reakció:

A katalizátor és a megnövekedett nyomás a folyamat tudományos varázsa. A Bosch eredeti katalizátora ozmium volt, de a BASF gyorsan egy olcsóbb vasalapú katalizátorra helyezkedett el, amely ma is használatban van. Néhány modern eljárásban ruténiumkatalizátort alkalmaznak, amely aktívabb, mint a vaskatalizátor.

Bár a Bosch eredetileg elektrolizálta a vizet hidrogén előállításához, a folyamat modern verziójában földgázt használnak metán előállítására, amelyet hidrogén gáz előállítására dolgoznak fel. Becslések szerint a világ földgáztermelésének 3–5 százaléka a Haber-folyamat felé fordul.

A gázok többször áthaladnak a katalizátorágyon, mivel az ammóniává történő átalakulás csak egyszer körülbelül 15%. Az eljárás végére a nitrogén és a hidrogén kb. 97% -os átalakulása ammóniává alakul.

Egyesek szerint a Haber-folyamat az elmúlt 200 év legfontosabb találmánya! A Haber-folyamat elsődleges oka az, hogy az ammóniát növényi műtrágyaként használják, és ez lehetővé teszi a gazdálkodók számára, hogy elegendő növényt termesszenek az egyre növekvő világpopuláció támogatásához. A Haber-folyamat évi 500 millió tonna (453 milliárd kilogramm) nitrogén alapú műtrágyát szállít, amely becslések szerint a Földön élő emberek egyharmadának táplálja a táplálékot.

A Haber-folyamattal is vannak negatív kapcsolatok. Az első világháborúban az ammóniát salétromsav előállításához használták a lőszer gyártásához. Egyesek szerint a jobb vagy rosszabb népességrobbanás nem történt volna meg a műtrágya miatt rendelkezésre álló megnövekedett élelmiszer nélkül. A nitrogénvegyületek kibocsátása szintén negatív környezeti hatást gyakorolt.

_Irodalom

_{A föld gazdagítása: Fritz Haber, Carl Bosch és a világ élelmiszer-termelésének átalakulásaVaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{USA Környezetvédelmi Ügynökség: A globális nitrogénciklus emberi változásai: okai és következményei, Peter Peter Vitousek, elnök, John Aber, Robert W. Howarth, E. Gene Likens, A. Pamela Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger és G. David Tilman}

_{Fritz Haber életrajz, Nobel e-Museum, beolvasva 2013. október 4.}