Visão geral do processo Haber-Bosch

o Processo Haber-Bosch é um processo que fixa nitrogênio com hidrogênio para produzir amônia - uma parte crítica na fabricação de fertilizantes vegetais. O processo foi desenvolvido no início de 1900 por Fritz Haber e mais tarde foi modificado para se tornar um processo industrial de fabricação de fertilizantes por Carl Bosch. O processo Haber-Bosch é considerado por muitos cientistas e estudiosos como um dos mais importantes avanços tecnológicos do século XX.

O processo Haber-Bosch é extremamente importante porque foi o primeiro dos processos desenvolvidos que permitiu às pessoas produzir em massa fertilizantes vegetais devido à produção de amônia. Foi também um dos primeiros processos industriais desenvolvidos para usar alta pressão para criar uma reação química (Rae-Dupree, 2011). Isso possibilitou aos agricultores cultivar mais alimentos, o que, por sua vez, possibilitou agricultura para apoiar uma população maior. Muitos consideram o processo de Haber-Bosch responsável pela atual situação da Terra.

Pelo período de industrialização a população humana cresceu consideravelmente e, como resultado, houve a necessidade de aumentar a produção de grãos e a agricultura começou em novas áreas como a Rússia, as Américas e a Austrália (Morrison, 2001). A fim de tornar as colheitas mais produtivas nessas e em outras áreas, os agricultores começaram a procurar maneiras de adicionar nitrogênio ao solo, e o uso de esterco e, posteriormente, guano e nitrato fóssil cresceu.

No final de 1800 e início de 1900, os cientistas, principalmente químicos, começaram a procurar maneiras de desenvolver fertilizantes, fixando artificialmente o nitrogênio da mesma forma que as leguminosas fazem em suas raízes. Em 2 de julho de 1909, Fritz Haber produziu um fluxo contínuo de amônia líquida a partir de hidrogênio e nitrogênio gases que foram alimentados em um tubo de ferro pressurizado quente sobre um catalisador de metal ósmio (Morrison, 2001). Foi a primeira vez que alguém conseguiu desenvolver amônia dessa maneira.

Mais tarde, Carl Bosch, metalúrgico e engenheiro, trabalhou para aperfeiçoar esse processo de síntese de amônia para que pudesse ser usado em escala mundial. Em 1912, começou a construção de uma planta com capacidade comercial de produção em Oppau, Alemanha. A planta era capaz de produzir uma tonelada de amônia líquida em cinco horas e, em 1914, produzia 20 toneladas de nitrogênio utilizável por dia (Morrison, 2001).

Com o início de Primeira Guerra Mundial, a produção de nitrogênio para fertilizantes na fábrica parou e a fabricação passou para a de explosivos para a guerra de valas. Mais tarde, uma segunda fábrica foi aberta na Saxônia, na Alemanha, para apoiar o esforço de guerra. No final da guerra, ambas as plantas voltaram a produzir fertilizantes.

Hoje, o processo funciona da mesma forma que originalmente, usando pressão extremamente alta para forçar uma reação química. Ele trabalha fixando nitrogênio do ar com hidrogênio do gás natural para produzir amônia (diagrama). O processo deve usar alta pressão porque as moléculas de nitrogênio são mantidas juntas com fortes ligações triplas. O processo Haber-Bosch utiliza um catalisador ou recipiente de ferro ou rutênio com uma temperatura interna acima de 426 ° C (800 F) e uma pressão de cerca de 200 atmosferas para forçar o nitrogênio e o hidrogênio juntos (Rae-Dupree, 2011). Os elementos então saem do catalisador e entram em reatores industriais, onde os elementos são eventualmente convertidos em amônia fluida (Rae-Dupree, 2011). O líquido de amônia é então usado para criar fertilizantes.

Hoje, os fertilizantes químicos contribuem com cerca da metade do nitrogênio aplicado na agricultura global, e esse número é maior nos países desenvolvidos.

Hoje, os locais com maior demanda por esses fertilizantes também são os locais onde os População mundial está crescendo mais rápido. Alguns estudos mostram que "80% do aumento global no consumo de fertilizantes nitrogenados entre 2000 e 2009 veio da Índia e da China" (Mingle, 2013).

Apesar do crescimento nos maiores países do mundo, o grande crescimento populacional globalmente desde o O desenvolvimento do processo Haber-Bosch mostra o quão importante tem sido para as mudanças no mundo população.

O processo atual de fixação de nitrogênio também não é completamente eficiente, e uma grande quantidade é perdida depois de aplicado nos campos devido ao escoamento quando chove e a um gás natural ao se sentar Campos. Sua criação também é extremamente intensiva em energia devido à pressão de alta temperatura necessária para quebrar as ligações moleculares do nitrogênio. Atualmente, os cientistas estão trabalhando para desenvolver maneiras mais eficientes de concluir o processo e criar maneiras mais ecológicas de apoiar a agricultura e a crescente população mundial.