Procesul Ostwald este o metodă folosită pentru producerea industrială a acidului azotic, patentată de chimistul german/leton Willhelm Ostwald în 1902 și implementată pentru prima dată în 1908. În acest proces, acidul azotic este sintetizat prin oxidarea amoniacului. Înainte de introducerea procesului Ostwald, tot acidul azotic era produs prin distilarea salitrului – azotat de sodiu (NaNO3) sau azotat de potasiu (KNO3) – cu acid sulfuric concentrat. Procesul Ostwald reprezintă acum întreaga producție industrială de acid azotic, o substanță chimică crucială pentru industria îngrășămintelor și a explozivilor.
Prima sinteză a acidului azotic – prin încălzirea unui amestec de salpetru, sulfat de cupru și alaun – este în general atribuită alchimistului arab Jabir ibn Hayyan Geber cândva în secolul al VIII-lea, dar există o anumită incertitudine în acest sens. La mijlocul secolului al XVII-lea, chimistul german Johann Rudolf Glauber a produs acidul prin distilarea salitrului cu acid sulfuric. Acidul azotic a fost de interes în principal datorită capacității sale de a dizolva majoritatea metalelor până la descoperirea, în 8, a nitroglicerinei. Curând după acest punct, odată cu deschiderea unei noi game de explozibili obținute prin nitrarea compușilor organici, acidul azotic – și precursorul său, salitrul – au fost foarte căutați. Până la începutul secolului al XX-lea, toată producția de acid azotic era din salpetru.
În 1901, Willhelm Ostwald, un chimist german născut în Letonia, a dezvoltat o metodă de sinteză a acidului azotic din oxidarea amoniacului prin cataliză. Procesul are loc în trei etape. În primul rând, un amestec de o parte amoniac (NH3) gaz și 10 părți de aer este alimentat în camera catalitică unde, la o temperatură de 1292 până la 1472 °F (700 până la 800 °C) și folosind un catalizator de platină, amoniacul se combină cu oxigen (O2) pentru a produce oxid nitric (NO): 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O. În al doilea rând, în camera de oxidare, la o temperatură de 122 °F (50 °C), oxidul de azot este combinat cu oxigenul pentru a produce dioxid de azot: 2NO + O2 → 2NO2. În final, în camera de absorbție, dioxidul de azot este dizolvat în apă, dând acid azotic (HNO3) și oxid azotic, care pot fi apoi reciclați: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO.
Procesul Ostwald produce acid azotic sub formă de soluție apoasă cu o concentrație de aproximativ 60%. Prin distilare, concentrația este crescută la 68.5%, dând acidul azotic de calitate reactiv care este utilizat în majoritatea scopurilor. Acest acid este un azeotrop al acidului azotic și al apei, ceea ce înseamnă că cei doi compuși fierb la aceeași temperatură – 251.6 ° F (122 ° C), și astfel nu poate fi concentrat în continuare prin distilare simplă. Dacă sunt necesare concentrații mai mari, acestea pot fi obținute prin distilare cu acid sulfuric concentrat — care absoarbe apa — sau direct prin combinația de dioxid de azot, apă și oxigen la presiune ridicată.
Acest proces chimic ar reduce dependența de rezervele în scădere de salpetru, dar necesita o sursă de amoniac, care la acea vreme nu era ușor disponibilă în cantități mari. Problema amoniacului a fost rezolvată prin dezvoltarea procesului Haber, în care acest compus a fost sintetizat folosind azotul atmosferic și hidrogenul din gazul natural. Procesul Ostwald a preluat rapid conducerea ca mijloc principal de producere a acidului azotic.
Aceste două procese industriale dintre ele au permis producția ieftină de acid azotic în cantități uriașe. Acest lucru a condus, la rândul său, la creșterea productivității agricole, deoarece îngrășămintele nitrați puteau fi produse ieftin în cantități vrac. Totuși, a prelungit, de asemenea, Primul Război Mondial, deoarece Germania – tăiată de la majoritatea proviziilor de salpetru în timpul războiului – a putut continua să producă explozibili în cantități mari.