Μερικές φορές ονομάζεται η πιο σημαντική τεχνολογική πρόοδος του 20ου αιώνα, η διαδικασία Haber-Bosch επιτρέπει την οικονομική σύνθεση μάζας αμμωνίας (NH3) από άζωτο και υδρογόνο. Αναπτύχθηκε λίγο πριν τον Α’ Παγκόσμιο Πόλεμο από τους Φριτς Χάμπερ και Καρλ Μπος, που ήταν Γερμανοί χημικοί. Ο Χάμπερ κέρδισε το Νόμπελ Χημείας το 1918 για τις ανακαλύψεις του και ο Μπος μοιράστηκε το βραβείο Νόμπελ με τον Φρίντριχ Μπέρτζιους το 1931 για το έργο του στις χημικές αντιδράσεις υψηλής πίεσης. Ένα γερμανικό εθνικό μυστικό στην αρχή, η χημεία και οι τεχνικές πίσω από την αποτελεσματική σύνθεση της αμμωνίας εξαπλώθηκαν στον υπόλοιπο κόσμο κατά τις δεκαετίες του 1920 και του 1930.
Υψηλή πίεση, υψηλές θερμοκρασίες
Η αμμωνία είναι σημαντική γιατί είναι το κύριο συστατικό των τεχνητών λιπασμάτων, χωρίς τα οποία οι σύγχρονες γεωργικές αποδόσεις θα ήταν αδύνατες. Μερικές φορές ονομάζεται διεργασία αμμωνίας Haber, η διαδικασία Haber-Bosch ήταν η πρώτη βιομηχανική χημική διεργασία που έκανε χρήση εξαιρετικά υψηλών πιέσεων: 200-400 ατμόσφαιρες. Εκτός από τις υψηλές πιέσεις, η διαδικασία χρησιμοποιεί επίσης υψηλές θερμοκρασίες περίπου 750°-1,200° Fahrenheit (περίπου 400°-650°C). Η αποτελεσματικότητα της αντίδρασης είναι συνάρτηση της πίεσης και της θερμοκρασίας. παράγονται μεγαλύτερες αποδόσεις σε υψηλότερες πιέσεις και χαμηλότερες θερμοκρασίες εντός του απαραίτητου εύρους.
Η Ιστορία Μας
Κατά την πρώτη δεκαετία του 20ου αιώνα, η τεχνητή σύνθεση νιτρικών αλάτων ερευνούνταν λόγω των φόβων ότι η παγκόσμια προσφορά σταθερού αζώτου μειώνονταν γρήγορα σε σχέση με τη ζήτηση. Το άζωτο στην ανενεργή, ατμοσφαιρική του μορφή αερίου είναι πολύ άφθονο, αλλά οι γεωργικά χρήσιμες ενώσεις αζώτου «σταθερές» ήταν πιο δύσκολο να βρεθούν εκείνη την εποχή. Οι γεωργικές εργασίες απαιτούν ελεύθερες ποσότητες σταθερού αζώτου για να παράγουν καλές αποδόσεις. Στις αρχές του 20ου αιώνα, όλες οι ανεπτυγμένες χώρες του κόσμου υποχρεούνταν να εισάγουν μαζικά νιτρικά άλατα από τη μεγαλύτερη διαθέσιμη πηγή – το αλάτι (NaNO3) από τη Χιλή – και πολλοί επιστήμονες ανησυχούσαν για τη μείωση της προσφοράς ενώσεων αζώτου.
Η διαδικασία Haber-Bosch έδωσε μια λύση στην έλλειψη σταθερού αζώτου. Χρησιμοποιώντας εξαιρετικά υψηλές πιέσεις και έναν καταλύτη που αποτελείται κυρίως από σίδηρο, κρίσιμες χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται τόσο στην παραγωγή λιπασμάτων όσο και στην παραγωγή εκρηκτικών κατέστησαν εξαιρετικά προσιτές στη Γερμανία, καθιστώντας δυνατή τη συνέχιση των μαχών αυτής της χώρας στον Α’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Όπως η διαδικασία Haber-Bosch διακλαδισμένη σε παγκόσμια χρήση, έγινε η κύρια διαδικασία υπεύθυνη για την παραγωγή χημικών λιπασμάτων.
Τρέχουσα παραγωγή
Στις αρχές του 21ου αιώνα, η διαδικασία Haber-Bosch χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή περισσότερων από 500 εκατομμυρίων τόνων (453 δισεκατομμύρια κιλά) τεχνητού λιπάσματος ετησίως. Περίπου το 1 τοις εκατό της παγκόσμιας ενέργειας χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή του και συντηρούσε περίπου το 40 τοις εκατό του πληθυσμού της Γης.