Proces Ostwalda to metoda stosowana do przemysłowej produkcji kwasu azotowego, opatentowana przez niemiecko-łotewskiego chemika Willhelma Ostwalda w 1902 roku i po raz pierwszy wdrożona w 1908 roku. W procesie tym kwas azotowy jest syntetyzowany przez utlenianie amoniaku. Przed wprowadzeniem procesu Ostwalda cały kwas azotowy był wytwarzany przez destylację saletry — azotanu sodu (NaNO3) lub azotanu potasu (KNO3) — ze stężonym kwasem siarkowym. Proces Ostwalda odpowiada obecnie za całą przemysłową produkcję kwasu azotowego, substancji chemicznej kluczowej dla przemysłu nawozowego i materiałów wybuchowych.
Pierwsza synteza kwasu azotowego — poprzez ogrzewanie mieszaniny saletry, siarczanu miedzi i ałunu — jest ogólnie przypisywana arabskiemu alchemikowi Jabirowi ibn Hayyan Geberowi gdzieś w VIII wieku, ale nie ma co do tego pewności. W połowie XVII wieku niemiecki chemik Johann Rudolf Glauber wyprodukował kwas przez destylację saletry kwasem siarkowym. Kwas azotowy wzbudzał zainteresowanie głównie ze względu na jego zdolność do rozpuszczania większości metali aż do odkrycia w 8 r. nitrogliceryny. Wkrótce po tym, wraz z otwarciem nowej gamy materiałów wybuchowych wytwarzanych przez nitrowanie związków organicznych, kwas azotowy — i jego prekursor, saletra — cieszyły się dużym zainteresowaniem. Do początku XX wieku cała produkcja kwasu azotowego odbywała się z saletry.
W 1901 roku Willhelm Ostwald, niemiecki chemik urodzony na Łotwie, opracował metodę syntezy kwasu azotowego z utleniania amoniaku przez katalizę. Proces przebiega w trzech krokach. Po pierwsze, mieszanina jednej części gazowego amoniaku (NH3) i 10 części powietrza jest podawana do komory katalitycznej, gdzie w temperaturze od 1292 do 1472 °F (700 do 800 °C) i przy użyciu katalizatora platynowego amoniak łączy się z tlen (O2) do produkcji tlenku azotu (NO): 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. Po drugie, w komorze utleniania, w temperaturze 122°F (50 °C), tlenek azotu łączy się z tlenem, tworząc dwutlenek azotu: 2NO + O2 → 2NO2. Na koniec w komorze absorpcyjnej dwutlenek azotu jest rozpuszczany w wodzie, dając kwas azotowy (HNO3) i tlenek azotu, które można następnie poddać recyklingowi: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO.
Proces Ostwalda wytwarza kwas azotowy w postaci roztworu wodnego o stężeniu około 60%. Przez destylację stężenie zwiększa się do 68.5%, co daje kwas azotowy klasy odczynnikowej, który jest używany do większości celów. Kwas ten jest azeotropem kwasu azotowego i wody, co oznacza, że oba związki wrze w tej samej temperaturze — 251.6 °F (122 °C), więc nie można go dalej zatężać przez prostą destylację. Jeśli wymagane są wyższe stężenia, można je uzyskać przez destylację ze stężonym kwasem siarkowym — który pochłania wodę — lub bezpośrednio przez połączenie dwutlenku azotu, wody i tlenu pod wysokim ciśnieniem.
Ten proces chemiczny zmniejszyłby zależność od zmniejszających się rezerw saletry, ale wymagał źródła amoniaku, który w tamtych czasach nie był łatwo dostępny w dużych ilościach. Problem amoniaku rozwiązał rozwój procesu Habera, w którym związek ten zsyntetyzowano za pomocą azotu atmosferycznego i wodoru z gazu ziemnego. Proces Ostwalda szybko przejął rolę głównego środka produkcji kwasu azotowego.
Te dwa procesy przemysłowe między nimi umożliwiły tanią produkcję kwasu azotowego w ogromnych ilościach. To z kolei doprowadziło do zwiększenia wydajności rolnictwa, ponieważ nawozy azotowe można było tanio produkować w ilościach hurtowych. Przedłużyło to jednak również I wojnę światową, ponieważ Niemcy — odcięte w czasie wojny od większości dostaw saletry — były w stanie kontynuować produkcję materiałów wybuchowych w dużych ilościach.