Informacije o postopku Haber-Bosch

Postopek Haber ali Haber-Bosch je primarna industrijska metoda, ki se uporablja za proizvodnjo amoniaka ali pritrdimo dušik. Proces Haber reagira dušik in vodik plin za tvorbo amoniaka:

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

Fritz Haber, nemški kemik, in Robert Le Rossignol, britanski kemik, sta leta 1909 demonstrirala prvi postopek sinteze amoniaka. Iz zraka pod tlakom so tvorili amoniak kapljice po kap. Vendar pa tehnologija ni obstajala, da bi ta pritisk na napravi razširil na komercialno proizvodnjo. Carl Bosch, inženir pri BASF, je rešil inženirske težave, povezane z industrijsko proizvodnjo amonijaka. Nemška tovarna Oppau BASF je leta 1913 začela proizvodnjo amonijaka.

Haberjev prvotni postopek je iz amonijaka naredil amoniak. Industrijski postopek Haber-Bosch meša dušikov plin in vodikov plin v tlačni posodi, ki vsebuje poseben katalizator za pospeševanje reakcije. S termodinamičnega stališča reakcija med dušikom in vodikom daje prednost izdelku pri sobni temperaturi in tlaku, vendar reakcija ne ustvarja veliko amoniaka. Reakcija je

Katalizator in povečan tlak sta znanstvena magija procesa. Boschev prvotni katalizator je bil osmij, vendar se je BASF hitro odločil za cenejši katalizator na osnovi železa, ki je še vedno v uporabi. Nekateri sodobni procesi uporabljajo katalizator rutenija, ki je bolj aktiven kot katalizator z železom.

Čeprav je Bosch prvotno elektroliziral vodo za pridobivanje vodika, sodobna različica postopka uporablja zemeljski plin za pridobivanje metana, ki se predela za pridobivanje vodikovega plina. Ocenjujejo, da 3-5 odstotkov svetovne proizvodnje zemeljskega plina gre v proces Haber.

Plini preidejo preko sloja katalizatorja večkrat, saj je pretvorba v amonijak vsakič le okoli 15 odstotkov. Do konca postopka dosežemo približno 97-odstotno pretvorbo dušika in vodika v amonijak.

Nekateri menijo, da je Haberjev postopek najpomembnejši izum zadnjih 200 let! Osnovni razlog Haberjevega procesa je pomemben, ker se amoniak uporablja kot rastlinsko gnojilo, ki kmetom omogoča, da gojijo dovolj pridelkov, da bi podprli vedno večje svetovno prebivalstvo. Postopek Haber vsako leto dobavi 500 milijonov ton (453 milijard kilogramov) gnojila na osnovi dušika, ki naj bi podpiral hrano za tretjino ljudi na Zemlji.

Tudi s Haberjevim procesom obstajajo negativne povezave. V prvi svetovni vojni so amoniak uporabljali za proizvodnjo dušikove kisline za izdelavo streliva. Nekateri trdijo, da se eksplozija prebivalstva na boljše ali slabše stanje ne bi zgodila brez povečane hrane zaradi gnojila. Tudi sproščanje dušikovih spojin je imelo negativen vpliv na okolje.

_Reference

_{Obogatitev Zemlje: Fritz Haber, Carl Bosch in transformacija svetovne proizvodnje hrane, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{Ameriška agencija za varstvo okolja: človeška sprememba globalnega dušikovega cikla: vzroki in posledice Petra M. Vitousek, predsednik, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger in G. David Tilman}

_{Fritz Haber Življenjepis, E-muzej Nobel, pridobljeno 4. oktobra 2013.}