Haber-Boschi protsessiteave

Haberi või Haber-Boschi protsess on peamine tööstuslik meetod, mida kasutatakse ammoniaagi või ammoniaagi valmistamiseks fikseerige lämmastik. Haberi protsess reageerib lämmastik ja vesinik gaas ammoniaagi moodustamiseks:

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

Saksa keemik Fritz Haber ja Briti keemik Robert Le Rossignol demonstreerisid esimest ammoniaagi sünteesi protsessi 1909. aastal. Nad moodustasid survestatud õhust tilkhaaval ammoniaaki. Siiski ei eksisteerinud tehnoloogiat, mis laiendaks selles lauatapis nõutavat survet kommertstootmisele. BASF-i insener Carl Bosch lahendas tööstusliku ammoniaagi tootmisega seotud inseneriprobleemid. BASF-i Saksa Oppau tehas alustas ammoniaagi tootmist 1913. aastal.

Haberi algne protsess valmistas õhust ammoniaagi. Haber-Boschi tööstuslik protsess segab lämmastiku ja vesiniku gaasi surveanumas, mis sisaldab reaktsiooni kiirendamiseks spetsiaalset katalüsaatorit. Termodünaamilisest seisukohast soosib lämmastiku ja vesiniku vaheline reaktsioon produkti toatemperatuuril ja rõhul, kuid reaktsioon ei tekita palju ammoniaaki. Reaktsioon on

Katalüsaator ja suurenenud rõhk on protsessi teaduslik maagia. Boschi algne katalüsaator oli osmium, kuid BASF arveldas kiiresti odavama rauapõhise katalüsaatori peal, mis on endiselt kasutusel tänapäeval. Mõnes kaasaegses protsessis kasutatakse ruteeniumkatalüsaatorit, mis on aktiivsem kui raudkatalüsaator.

Kuigi Bosch elektrolüüsis vett algselt vesiniku saamiseks, kasutab protsessi kaasaegne versioon metaani saamiseks maagaasi, mida töödeldakse vesiniku gaasi saamiseks. Arvatakse, et 3–5 protsenti kogu maagaasi tootmisest läheb Haberi protsessi.

Gaasid läbivad mitu korda katalüsaatorikihi, kuna muundamine ammoniaagiks on iga kord ainult umbes 15 protsenti. Protsessi lõpuks on lämmastiku ja vesiniku muutumine ammoniaagiks umbes 97 protsenti.

Mõned inimesed peavad Haberi protsessi viimase 200 aasta kõige olulisemaks leiutiseks! Haberi protsessi peamine põhjus on see, et ammoniaaki kasutatakse taimeväetisena, mis võimaldab talupidajatel kasvatada piisavalt põllukultuure, et toetada üha suurenevat maailma rahvastikku. Haberi protsess tarnib aastas 500 miljonit tonni (453 miljardit kilogrammi) lämmastikupõhist väetist, mis toetab hinnanguliselt kolmandikku Maa elanikest.

Ka Haberi protsessiga on negatiivseid seoseid. Esimeses maailmasõjas kasutati ammoniaaki lämmastikhappe tootmiseks lahingumoona tootmiseks. Mõni väidab, et elanikkonna plahvatus - paremaks või halvemaks - poleks juhtunud, kui väetise tõttu oleks saadaval rohkem toitu. Samuti on lämmastikuühendite eraldumine avaldanud negatiivset keskkonnamõju.

_Viited

_{Maa rikastamine: Fritz Haber, Carl Bosch ja maailma toidutootmise ümberkujundamine, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{USA keskkonnakaitseagentuur: globaalse lämmastikutsükli muutmine inimesel: põhjused ja tagajärjed, autor Peter M. Vitousek, juhataja, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger ja G. David Tilman}

_{Fritz Haberi elulugu, Nobeli e-muuseum, hangitud 4. oktoobril 2013.}