Dažkārt saukts par nozīmīgāko 20. gadsimta tehnoloģisko progresu, Hābera-Bosa process ļauj ekonomiski masveidā sintēzi amonjaku (NH3) no slāpekļa un ūdeņraža. To nedaudz pirms Pirmā pasaules kara izstrādāja Frics Hābers un Karls Bošs, kuri bija vācu ķīmiķi. Hābers 1918. gadā ieguva Nobela prēmiju ķīmijā par saviem atklājumiem, un Bošs 1931. gadā saņēma Nobela prēmiju ar Frīdrihu Berģiju par darbu augstspiediena ķīmisko reakciju jomā. Sākotnēji tas bija Vācijas nacionālais noslēpums, jo 1920. gadsimta 1930. un XNUMX. gados amonjaka efektīvas sintēzes pamatā esošā ķīmija un paņēmieni izplatījās pārējā pasaulē.
Augsts spiediens, augsta temperatūra
Amonjaks ir svarīgs, jo tas ir galvenā mākslīgā mēslojuma sastāvdaļa, bez kura mūsdienu lauksaimniecības raža nebūtu iespējama. Dažkārt saukts par Hābera amonjaka procesu, Hābera-Boša process bija pirmais rūpnieciskais ķīmiskais process, kurā tika izmantots ārkārtīgi augsts spiediens: 200–400 atmosfēras. Papildus augstam spiedienam procesā tiek izmantota arī augsta temperatūra aptuveni 750–1,200 ° Fārenheita (apmēram 400–650 ° C). Reakcijas efektivitāte ir atkarīga no spiediena un temperatūras; lielāka raža tiek iegūta pie augstāka spiediena un zemākas temperatūras vajadzīgajā diapazonā.
vēsture
20. gadsimta pirmajā desmitgadē tika pētīta mākslīgā nitrātu sintēze, jo pastāv bažas, ka pasaules fiksētā slāpekļa piedāvājums strauji samazinās, salīdzinot ar pieprasījumu. Slāpeklis neaktīvā, atmosfēras gāzes formā ir ļoti daudz, bet lauksaimniecībā noderīgus “fiksētos” slāpekļa savienojumus tolaik bija grūtāk iegūt. Lai iegūtu labu ražu, lauksaimniecības darbībām ir nepieciešams liels fiksētā slāpekļa daudzums. 20. gadsimta sākumā visām pasaules attīstītajām valstīm bija masveidā jāieved nitrāti no lielākā pieejamā avota — salpetra (NaNO3) no Čīles —, un daudzi zinātnieki bija noraizējušies par slāpekļa savienojumu piegādes samazināšanos.
Haber-Bosch process nodrošināja risinājumu fiksētā slāpekļa trūkumam. Izmantojot ārkārtīgi augstu spiedienu un katalizatoru, kas sastāv galvenokārt no dzelzs, kritiskās ķīmiskās vielas, ko izmantoja gan mēslošanas līdzekļu, gan sprāgstvielu ražošanā, tika padarītas Vācijai ļoti pieejamas, ļaujot šai valstij turpināt cīņu Pirmajā pasaules karā. Kā Hābera-Boša process globālā lietošanā tas kļuva par primāro procedūru, kas ir atbildīga par ķīmisko mēslošanas līdzekļu ražošanu.
Pašreizējā ražošana
21. gadsimta sākumā Hābera-Boša process tika izmantots, lai gadā saražotu vairāk nekā 500 miljonus tonnu (453 miljardus kilogramu) mākslīgā mēslojuma. Tās ražošanai tika izmantots aptuveni 1 procents pasaules enerģijas, un tā uzturēja aptuveni 40 procentus Zemes iedzīvotāju.