Η σύνθεση αμμωνίας είναι η παραγωγή αμμωνίας από το συνδυασμό αερίων υδρογόνου και αζώτου. Το μεγαλύτερο μέρος της παραγόμενης αμμωνίας χρησιμοποιείται ως λίπασμα, αν και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για άλλους σκοπούς, όπως η κατασκευή εκρηκτικών. Η διαδικασία αναπτύχθηκε στη Γερμανία στις αρχές του 1900.
Η ατμόσφαιρα είναι γεμάτη αέριο άζωτο, αλλά δεν αντιδρά και γενικά δεν συνδυάζεται με άλλα στοιχεία. Η βασική στρατηγική για την παραγωγή αμμωνίας, NH3, είναι ο συνδυασμός αερίου υδρογόνου, H2, με αέριο άζωτο, N2, σε υψηλή θερμοκρασία και υπό υψηλή πίεση. Από χημική άποψη, αυτή είναι μια δύσκολη αντίδραση, επομένως απαιτεί έναν παράγοντα για να επιταχύνει τη διαδικασία.
Ο καταλύτης είναι μια ένωση που κάνει μια αντίδραση να προχωρήσει πιο γρήγορα. Στη σύνθεση αμμωνίας, ο καταλύτης που χρησιμοποιείται είναι γενικά ο σίδηρος. Ο τύπος σιδήρου που χρησιμοποιείται είναι ανηγμένο μετάλλευμα μαγνητίτη. Υπάρχουν και άλλες χημικές ουσίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες, αλλά ο σίδηρος είναι ο πιο κοινός.
Η πηγή του αερίου υδρογόνου είναι συνήθως φυσικό αέριο, γνωστό και ως μεθάνιο, CH4. Αυτό περιγράφει τη βασική διαδικασία της σύνθεσης αμμωνίας. Πολλά άλλα βήματα λαμβάνουν χώρα σε μια μονάδα σύνθεσης αμμωνίας. Οι ενώσεις θείου αφαιρούνται πρώτα από το φυσικό αέριο αντιδρώντας με οξείδιο του ψευδαργύρου, το οποίο μετατρέπεται σε θειούχο ψευδάργυρο. Αυτό αφήνει ελεύθερο μεθάνιο, το οποίο περνάει από αρκετούς ακόμη μετασχηματισμούς για να παράγει αέριο υδρογόνο.
Η θερμοκρασία που χρησιμοποιείται είναι περίπου 1482° F (400° C). Η πίεση που χρησιμοποιείται είναι μικρότερη από αυτή που είναι βέλτιστη για την αντίδραση. Για λόγους ασφαλείας, χρησιμοποιείται πίεση περίπου 200 ατμοσφαιρών (atm). Η απόδοση είναι περίπου 10-20% υπό αυτές τις συνθήκες. Καθώς το μείγμα φεύγει από τον αντιδραστήρα, ψύχεται, έτσι ώστε η αμμωνία να γίνει υγρό. Η θερμότητα δεσμεύεται και επαναχρησιμοποιείται για τη θέρμανση των εισερχόμενων αερίων.
Αυτή η μέθοδος σύνθεσης αμμωνίας είναι γνωστή ως διαδικασία Haber, επειδή δημιουργήθηκε από τον Γερμανό χημικό Fritz Haber, ο οποίος ανέπτυξε τις συνθήκες για τη χημική αντίδραση. Το ανέπτυξε κατά τη διάρκεια μιας έλλειψης λιπασμάτων που περιέχουν άζωτο στις αρχές του 1900 και επειδή η Γερμανία χρειαζόταν εκρηκτικά για τον Α’ Παγκόσμιο Πόλεμο. Επί του παρόντος, η αμμωνία παράγεται σε μεγάλη κλίμακα σε όλο τον κόσμο.
Ένας εναλλακτικός τρόπος για να γίνει το υδρογόνο για την αντίδραση είναι μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού. Η ηλεκτρόλυση χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για τη διάσπαση των ενώσεων. Σε αυτή την περίπτωση, το νερό διασπάται σε υδρογόνο και οξυγόνο. Αυτό έχει γίνει σε συνδυασμό με την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από υδροηλεκτρικά εργοστάσια. Ήδη από το 1911, η ηλεκτρόλυση του νερού έχει χρησιμοποιηθεί για την παροχή υδρογόνου για τη σύνθεση της αμμωνίας.
Ορισμένοι μικροοργανισμοί είναι σε θέση να χρησιμοποιούν αέριο άζωτο από τον αέρα για να παράγουν αμμωνία. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται δέσμευση αζώτου. Σε αυτή την περίπτωση οι καταλύτες είναι πολύπλοκα ένζυμα γνωστά ως νιτρογενάσες. Τα βακτήρια που πραγματοποιούν αυτή τη διαδικασία ζουν στις ρίζες των οσπρίων, όπως τα φυτά μπιζελιού. Η δέσμευση με άζωτο έχει βελτιώσει σημαντικά τη θρεπτική κατάσταση πολλών εδαφών.