Informácie o procese Haber-Bosch

Haberov proces alebo Haberov-Boschov proces je primárna priemyselná metóda používaná na výrobu amoniaku alebo fixovať dusík. Haberov proces reaguje dusík a vodík plyn na tvorbu amoniaku:

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

Nemecký chemik Fritz Haber a britský chemik Robert Le Rossignol demonštrovali prvý proces syntézy amoniaku v roku 1909. Z tlakového vzduchu vytvorili kvapku amoniaku. Táto technológia však neexistovala na to, aby sa tlak požadovaný v tomto stolovom prístroji rozšíril na komerčnú výrobu. Carl Bosch, inžinier spoločnosti BASF, vyriešil technické problémy spojené s výrobou priemyselného amoniaku. Nemecká továreň spoločnosti BASF v Oppau začala s výrobou amoniaku v roku 1913.

Haberov pôvodný proces urobil zo vzduchu amoniak. Priemyselný proces Haber-Bosch mieša plynný dusík a plynný vodík v tlakovej nádobe, ktorá obsahuje špeciálny katalyzátor na urýchlenie reakcie. Z termodynamického hľadiska reakcia medzi dusíkom a vodíkom uprednostňuje produkt pri laboratórnej teplote a tlaku, ale reakciou nevzniká veľké množstvo amoniaku. Reakcia je

Katalyzátor a zvýšený tlak sú vedecké kúzlo tohto procesu. Pôvodným katalyzátorom Bosch bolo osmium, ale spoločnosť BASF sa rýchlo usadila na lacnom katalyzátore na báze železa, ktorý sa dodnes používa. Niektoré moderné procesy používajú ruténiový katalyzátor, ktorý je aktívnejší ako železný katalyzátor.

Hoci spoločnosť Bosch pôvodne elektrolyzovala vodu na získanie vodíka, moderná verzia procesu využíva zemný plyn na získavanie metánu, ktorý sa spracúva na plynný vodík. Odhaduje sa, že 3 až 5% svetovej produkcie zemného plynu smeruje k Haberovmu procesu.

Plyny prechádzajú viackrát cez lôžko katalyzátora, pretože premena na amoniak je vždy iba okolo 15 percent. Na konci procesu sa dosiahne asi 97% konverzia dusíka a vodíka na amoniak.

Niektorí ľudia považujú Haberov proces za najdôležitejší vynález za posledných 200 rokov! Hlavným dôvodom Haberovho procesu je skutočnosť, že amoniak sa používa ako rastlinné hnojivo, čo umožňuje poľnohospodárom pestovať dostatok plodín na podporu stále rastúcej svetovej populácie. Haberov proces dodáva ročne 500 miliónov ton (453 miliárd kilogramov) hnojív na báze dusíka, čo podľa odhadov podporuje jedlo pre tretinu ľudí na Zemi.

Existujú aj negatívne súvislosti s Haberovým procesom. V prvej svetovej vojne sa amoniak používal na výrobu kyseliny dusičnej na výrobu munície. Niektorí tvrdia, že k populácii by k lepšiemu alebo horšiemu došlo bez zvýšeného množstva dostupného krmiva kvôli hnojivu. Uvoľňovanie zlúčenín dusíka malo negatívny dopad na životné prostredie.

_Referencie

_{Obohatenie Zeme: Fritz Haber, Carl Bosch a Transformácia svetovej výroby potravín, Václav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{Americká agentúra pre ochranu životného prostredia: Ľudské zmeny globálneho cyklu dusíka: príčiny a dôsledky Peter M. Vitousek, predseda, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger a G. David Tilman}

_{Fritz Haber Životopis, Nobel e-Museum, obnovené 4. októbra 2013.}