Преглед процеса Хабер-Босцх

Тхе Хабер-Босцх процес је процес који фиксира азот са водоником да би се произвео амонијак - критични део у производњи биљних ђубрива. Процес је развијен у раним 1900-има Фритз Хабер, а касније је модификован да би постао индустријски поступак за прављење гнојива од Царл Босцх-а. Хабер-Босцхов процес многи научници и научници сматрају једним од најважнијих технолошких достигнућа 20. века.

Процес Хабер-Босцх је изузетно важан јер је први од развијених процеса који је људима омогућио масовну производњу биљних ђубрива због производње амонијака. То је уједно и један од првих индустријских процеса развијених за коришћење високог притиска за стварање хемијске реакције (Рае-Дупрее, 2011). То је пољопривредницима омогућило узгој више хране, што је заузврат омогућило пољопривреда да подржи већу популацију. Многи сматрају да је процес Хабер-Босцх одговоран за Земљину струју нагли развој популације као „отприлике половина протеина данашњих људи потиче од азота фиксираног Хабер-Босцх процесом“ (Рае-Дупрее, 2011).

До периода од индустријализација људска популација је знатно порасла, и као резултат тога, појавила се потреба за повећањем производње житарица, а пољопривреда је започела у новим областима попут Русије, Америке и Аустралије (Моррисон, 2001). Да би усјеви били продуктивнији у овим и другим областима, пољопривредници су почели да траже начине додавања азота у тло, а употреба стајског гноја и касније гвано и фосилних нитрата је расла.

Крајем 1800-их и почетком 1900-их, научници, углавном хемичари, почели су тражити начине за развој гнојива вештачким фиксирањем азота на начин на који махунарке праве своје корење. 2. јула 1909. Фритз Хабер је произвео континуирани проток течног амонијака из водоника и азота гасови који су доведени у врућу жељезну цев под притиском преко метал-катализатора осмијума (Моррисон, 2001). То је био први пут да је неко могао да развије амонијак на овај начин.

Касније је Царл Босцх, металург и инжењер, радио на усавршавању овог процеса синтезе амонијака тако да се може користити у свјетским размјерима. 1912. године у Оппау у Немачкој започела је изградња фабрике комерцијалне производње. Постројење је могло да произведе тону амонијака у пет сати и до 1914. године је производило 20 тона употребљивог азота дневно (Моррисон, 2001).

Са почетком од Први светски рат, производња азота за ђубрива у постројењу је обустављена, а производња је прешла на експлозивну материју за роњење. Касније је отворена друга творница у Саксонији, у Њемачкој, како би подржала ратне напоре. На крају рата обје су се биљке вратиле на производњу гнојива.

Процес делује данас слично као што је био првобитно коришћењем екстремно високог притиска да би се изазвала хемијска реакција. Делује фиксирањем азота из ваздуха и водоника из природног гаса да би се произвео амонијак (дијаграм). Процес мора да користи висок притисак јер се молекули азота држе заједно са јаким троструким везама. Хабер-Босцх поступак користи катализатор или посуду израђену од гвожђа или рутенијума са унутрашњом температуром преко 800 Ф (426 Ц) и притисак од око 200 атмосфера да би заједно форсирали азот и водоник (Рае-Дупрее, 2011). Елементи се затим пребацују из катализатора у индустријске реакторе, где се елементи на крају претварају у течни амонијак (Рае-Дупрее, 2011). Течни амонијак се затим користи за стварање ђубрива.

Данас, хемијска гнојива доприносе око половине азота који се уноси у глобалну пољопривреду, а тај број је већи у развијеним земљама.

Данас су места са највише потражње за тим ђубривом такође места на којима светска популација расте најбрже. Неке студије показују да је око „80 одсто глобалног повећања потрошње азотних ђубрива између 2000. и 2009. године дошло из Индије и Кине“ (Мингле, 2013).

Упркос расту у највећим земљама на свету, велики раст становништва од глобалног доба Развој процеса Хабер-Босцх показује колико су важне промене у глобалу Популација.

Тренутни процес фиксације азота такође није у потпуности ефикасан и велика количина се губи након што се нанесе на поља услед отјецања када пада киша и природно гасење док сједи поља. Његово стварање је такође изузетно енергетски интензивно због високог температурног притиска потребног за прекид молекуларних веза душика. Научници тренутно раде на развијању ефикаснијих начина за завршетак процеса и стварању еколошки прихватљивијих начина за подршку светској пољопривреди и растућем становништву.