Informacije o procesu Haber-Bosch

Haber postupak ili Haber-Bosch postupak je primarna industrijska metoda koja se koristi za dobivanje amonijaka ili popraviti dušik. Haberov proces reagira dušik i vodik plin za stvaranje amonijaka:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (ΔH = −92,4 kJ · mol⁻¹)

Fritz Haber, njemački kemičar, i Robert Le Rossignol, britanski kemičar, demonstrirali su prvi postupak sinteze amonijaka 1909. godine. Formirali su amonijak kap po kap iz zraka pod pritiskom. Međutim, tehnologija ne postoji kako bi se pritisak ovog stolnog aparata proširio na komercijalnu proizvodnju. Carl Bosch, inženjer na BASF-u, riješio je inženjerske probleme povezane s industrijskom proizvodnjom amonijaka. Njemačko postrojenje Oppau BASF započelo je proizvodnju amonijaka 1913. godine.

Haberov originalni postupak napravio je amonijak iz zraka. Industrijski Haber-Bosch postupak miješa dušični plin i vodikov plin u posudi pod tlakom koja sadrži poseban katalizator za ubrzavanje reakcije. S termodinamičkog stajališta, reakcija između dušika i vodika pogoduje proizvodu na sobnoj temperaturi i tlaku, ali reakcija ne stvara puno amonijaka. Reakcija je

Katalizator i povećani tlak su znanstvena magija ovog procesa. Boschov izvorni katalizator bio je osmij, ali se BASF brzo snalazio na jeftinijem katalizatoru na bazi željeza koji se i danas koristi. Neki moderni procesi koriste katalizator rutenija, koji je aktivniji od katalizatora od željeza.

Iako je Bosch izvorno elektrolizirao vodu za dobivanje vodika, moderna verzija postupka koristi prirodni plin za dobivanje metana koji se obrađuje za dobivanje plina vodika. Procjenjuje se da 3-5 posto svjetske proizvodnje prirodnog plina ide prema Haber procesu.

Plinovi višestruko prolaze preko sloja katalizatora, jer svaki put konverzija u amonijak iznosi samo oko 15 posto. Na kraju postupka postiže se oko 97 posto pretvorbe dušika i vodika u amonijak.

Neki smatraju da je Haberov proces najvažniji izum posljednjih 200 godina! Primarni razlog Haberovog procesa je važan jer se amonijak koristi kao biljno gnojivo, omogućavajući poljoprivrednicima da uzgajaju dovoljno usjeva za podršku sve većem svjetskom stanovništvu. Proces Haber godišnje nabavi 500 milijuna tona (453 milijardi kilograma) gnojiva na bazi dušika, za koje se procjenjuje da podržavaju hranu za trećinu ljudi na Zemlji.

Postoje i negativne povezanosti s Haberovim procesom. U Prvom svjetskom ratu amonijak je korišten za proizvodnju dušične kiseline za proizvodnju streljiva. Neki tvrde da se eksplozija stanovništva, na bolje ili gore, ne bi dogodila bez povećane količine hrane zbog gnojiva. Također, oslobađanje dušičnih spojeva imalo je negativnog utjecaja na okoliš.

_Reference

_{Obogaćivanje Zemlje: Fritz Haber, Carl Bosch i transformacija svjetske proizvodnje hrane, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{Američka agencija za zaštitu okoliša: Ljudska promjena globalnog ciklusa dušika: uzroci i posljedice Petera M. Vitousek, predsjednik, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger i G. David Tilman}

_{Fritz Haber Biografija, E-muzej Nobel, preuzeto 4. listopada 2013.}