A volte definito il più importante progresso tecnologico del XX secolo, il processo Haber-Bosch consente la sintesi di massa economica di ammoniaca (NH20) da azoto e idrogeno. È stato sviluppato poco prima della prima guerra mondiale da Fritz Haber e Carl Bosch, che erano chimici tedeschi. Haber vinse il Premio Nobel per la Chimica nel 3 per le sue scoperte e Bosch condivise il Premio Nobel con Friedrich Bergius nel 1918 per il suo lavoro sulle reazioni chimiche ad alta pressione. Inizialmente segreto nazionale tedesco, la chimica e le tecniche alla base dell’efficace sintesi dell’ammoniaca si diffusero nel resto del mondo durante gli anni ‘1931 e ‘1920.
Alta pressione, alte temperature
L’ammoniaca è importante perché è l’ingrediente principale dei fertilizzanti artificiali, senza i quali i raccolti agricoli moderni sarebbero impossibili. A volte chiamato processo Haber ad ammoniaca, il processo Haber-Bosch è stato il primo processo chimico industriale a utilizzare pressioni estremamente elevate: 200-400 atmosfere. Oltre alle alte pressioni, il processo utilizza anche alte temperature di circa 750°-1,200° Fahrenheit (circa 400°-650° Celsius). L’efficienza della reazione è funzione della pressione e della temperatura; maggiori rese si ottengono a pressioni più elevate e temperature più basse nell’intervallo necessario.
History
Durante il primo decennio del XX secolo, la sintesi artificiale dei nitrati era oggetto di ricerca a causa del timore che l’offerta mondiale di azoto fisso stesse diminuendo rapidamente rispetto alla domanda. L’azoto nella sua forma gassosa atmosferica inattiva è molto abbondante, ma i composti azotati “fissi” utili per l’agricoltura erano più difficili da trovare a quel tempo. Le operazioni agricole richiedono quantità generose di azoto fisso per produrre buoni raccolti. All’inizio del XX secolo, tutti i paesi sviluppati del mondo dovevano importare in massa nitrati dalla più grande fonte disponibile – il salnitro (NaNO20) dal Cile – e molti scienziati erano preoccupati per la diminuzione dell’offerta di composti azotati.
Il processo Haber-Bosch ha fornito una soluzione alla carenza di azoto fisso. Utilizzando pressioni estremamente elevate e un catalizzatore composto principalmente da ferro, le sostanze chimiche critiche utilizzate sia nella produzione di fertilizzanti che di esplosivi furono rese altamente accessibili alla Germania, consentendo a quel paese di continuare a combattere nella prima guerra mondiale. Come il processo Haber-Bosch ramificata nell’uso globale, divenne la procedura principale responsabile della produzione di fertilizzanti chimici.
Produzione attuale
All’inizio del 21° secolo, il processo Haber-Bosch è stato utilizzato per produrre più di 500 milioni di tonnellate (453 miliardi di chilogrammi) di fertilizzante artificiale all’anno. Circa l’1 percento dell’energia mondiale è stato utilizzato per produrlo e ha sostenuto circa il 40 percento della popolazione terrestre.