Parfois appelé l’avancée technologique la plus importante du 20e siècle, le procédé Haber-Bosch permet la synthèse de masse économique d’ammoniac (NH3) à partir d’azote et d’hydrogène. Il a été développé un peu avant la Première Guerre mondiale par Fritz Haber et Carl Bosch, qui étaient des chimistes allemands. Haber a remporté le prix Nobel de chimie en 1918 pour ses découvertes, et Bosch a partagé un prix Nobel avec Friedrich Bergius en 1931 pour ses travaux sur les réactions chimiques à haute pression. Un secret national allemand au début, la chimie et les techniques derrière la synthèse efficace de l’ammoniac se sont propagées au reste du monde au cours des années 1920 et 1930.
Haute pression, hautes températures
L’ammoniac est important car c’est l’ingrédient principal des engrais artificiels, sans lesquels les rendements agricoles modernes seraient impossibles. Parfois appelé procédé Haber à l’ammoniac, le procédé Haber-Bosch a été le premier procédé chimique industriel à utiliser des pressions extrêmement élevées : 200-400 atmosphères. En plus des pressions élevées, le procédé utilise également des températures élevées d’environ 750°-1,200 400° Fahrenheit (environ 650°-XNUMX° Celsius). L’efficacité de la réaction est fonction de la pression et de la température ; des rendements plus élevés sont produits à des pressions plus élevées et à des températures plus basses dans la plage nécessaire.
Histoire
Au cours de la première décennie du 20e siècle, la synthèse artificielle des nitrates était à l’étude en raison des craintes que l’offre mondiale d’azote fixe ne diminue rapidement par rapport à la demande. L’azote sous sa forme gazeuse atmosphérique inactive est très abondant, mais les composés azotés fixes utiles en agriculture étaient plus difficiles à trouver à cette époque. Les exploitations agricoles nécessitent des quantités généreuses d’azote fixe pour produire de bons rendements. Au début du 20e siècle, tous les pays développés du monde devaient importer en masse des nitrates de la plus grande source disponible – le salpêtre (NaNO3) du Chili – et de nombreux scientifiques s’inquiétaient de la baisse de l’offre de composés azotés.
Le procédé Haber-Bosch a apporté une solution à la pénurie d’azote fixé. En utilisant des pressions extrêmement élevées et un catalyseur composé principalement de fer, les produits chimiques essentiels utilisés à la fois dans la production d’engrais et d’explosifs ont été rendus très accessibles à l’Allemagne, permettant à ce pays de continuer à se battre pendant la Première Guerre mondiale. Comme le processus Haber-Bosch s’est diversifié dans l’utilisation mondiale, il est devenu le principal procédé responsable de la production d’engrais chimiques.
La production actuelle
Au début du 21e siècle, le procédé Haber-Bosch était utilisé pour produire plus de 500 millions de tonnes (453 milliards de kilogrammes) d’engrais artificiels par an. Environ 1 pour cent de l’énergie mondiale a été utilisée pour la produire, et elle a soutenu environ 40 pour cent de la population de la Terre.