Haber-Bosch prosessinformasjon

Pressefoto / Wikimedia Commons

Haber-prosessen eller Haber-Bosch-prosessen er den primære industrielle metoden som brukes til å lage ammoniakk eller fikse nitrogen . Haber-prosessen reagerer nitrogen og hydrogen gass ​​for å danne ammoniakk:

N_to+ 3 H_to→ 2 NH₃(ΔH = -92,4 kJ·mol⁻¹)

Historien om Haber-prosessen

Fritz Haber, en tysk kjemiker, og Robert Le Rossignol, en britisk kjemiker, demonstrerte den første ammoniakksynteseprosessen i 1909. De dannet ammoniakk dråpe for dråpe fra trykkluft. Teknologien eksisterte imidlertid ikke for å utvide trykket som kreves i dette bordplateapparatet til kommersiell produksjon. Carl Bosch, ingeniør ved BASF, løste ingeniørproblemene knyttet til industriell ammoniakkproduksjon. BASFs tyske Oppau-anlegg startet ammoniakkproduksjon i 1913.

Hvordan Haber-Bosch-prosessen fungerer

Habers opprinnelige prosess laget ammoniakk fra luft. Den industrielle Haber-Bosch-prosessen blander nitrogengass og hydrogengass i en trykkbeholder som inneholder en spesiell katalysator for å fremskynde reaksjonen. Fra et termodynamisk synspunkt favoriserer reaksjonen mellom nitrogen og hydrogen produktet ved romtemperatur og trykk, men reaksjonen genererer ikke mye ammoniakk. Reaksjonen er eksotermisk ; ved økt temperatur og atmosfærisk trykk, skifter likevekten raskt til den andre retningen.

Katalysatoren og økt trykk er den vitenskapelige magien bak prosessen. Boschs opprinnelige katalysator var osmium, men BASF slo seg raskt på en rimeligere jernbasert katalysator som fortsatt er i bruk i dag. Noen moderne prosesser bruker en rutheniumkatalysator, som er mer aktiv enn jernkatalysatoren.

Selv om Bosch opprinnelig elektrolyserte vann for å få hydrogen, bruker den moderne versjonen av prosessen naturgass for å oppnå metan, som behandles for å få hydrogengass. Det er anslått at 3-5 prosent av verdens naturgassproduksjon går til Haber-prosessen.

Gassene passerer over katalysatorsjiktet flere ganger siden omdannelsen til ammoniakk er bare rundt 15 prosent hver gang. Ved slutten av prosessen oppnås omtrent 97 prosent omdannelse av nitrogen og hydrogen til ammoniakk.

Viktigheten av Haber-prosessen

Noen anser Haber-prosessen for å være den viktigste oppfinnelsen de siste 200 årene! Den primære grunnen til at Haber-prosessen er viktig er fordi ammoniakk brukes som plantegjødsel, noe som gjør det mulig for bønder å dyrke nok avlinger til å støtte en stadig økende verdensbefolkning. Haber-prosessen leverer årlig 500 millioner tonn (453 milliarder kilo) nitrogenbasert gjødsel, som anslås å gi mat til en tredjedel av menneskene på jorden.

Det er negative assosiasjoner til Haber-prosessen også. I første verdenskrig ble ammoniakken brukt til å produsere salpetersyre for å produsere ammunisjon. Noen hevder at befolkningseksplosjonen, på godt og vondt, ikke ville ha skjedd uten den økte maten som er tilgjengelig på grunn av gjødselen. Også utslipp av nitrogenforbindelser har hatt en negativ miljøpåvirkning.

_Referanser

_{Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production , Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{US Environmental Protection Agency: Human Change of the Global Nitrogen Cycle: Causes and Consequences av Peter M. Vitousek, styreleder, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger og G. David Tilman}

_{Fritz Haber Biografi , Nobel e-Museum, hentet 4. oktober 2013.}