Haber-Bosch süreci bitki gübrelerinin üretiminde kritik bir kısım olan amonyak üretmek için azotu hidrojenle sabitleyen bir işlemdir. Süreç, 1900'lerin başında Fritz Haber tarafından geliştirildi ve daha sonra Carl Bosch tarafından gübre yapmak için endüstriyel bir süreç haline getirildi. Haber-Bosch süreci, birçok bilim adamı ve bilim adamı tarafından 20. yüzyılın en önemli teknolojik gelişmelerinden biri olarak kabul edilmektedir.
Haber-Bosch süreci son derece önemlidir, çünkü insanların amonyak üretimi nedeniyle bitki gübreleri üretmesine izin veren süreçlerin ilki olmuştur. Aynı zamanda kimyasal reaksiyon oluşturmak için yüksek basınç kullanmak için geliştirilen ilk endüstriyel süreçlerden biriydi (Rae-Dupree, 2011). Bu, çiftçilerin daha fazla yiyecek yetiştirmesini mümkün kıldı ve bu da tarım daha büyük bir nüfusu desteklemek. Birçoğu Haber-Bosch sürecinin Dünya'nın akımından sorumlu olduğunu düşünüyor nüfus patlaması "günümüz insanlarında proteinin yaklaşık yarısı Haber-Bosch süreci ile sabitlenen azottan kaynaklanmıştır" (Rae-Dupree, 2011).
Haber-Bosch Sürecinin Tarihçesi ve Gelişimi
Döneminde sanayileşme insan nüfusu önemli ölçüde artmıştı ve sonuç olarak, Rusya, Amerika ve Avustralya gibi yeni alanlarda başlayan tahıl üretimini ve tarımı artırmaya ihtiyaç vardı (Morrison, 2001). Bu ve diğer alanlarda bitkileri daha verimli hale getirmek için çiftçiler toprağa azot eklemenin yollarını aramaya başladı ve gübre ve daha sonra guano ve fosil nitrat kullanımı büyüdü.
1800'lerin sonlarında ve 1900'lerin başında, bilim adamları, özellikle kimyagerler, baklagillerin köklerinde yaptığı gibi azotu yapay olarak sabitleyerek gübre geliştirmenin yollarını aramaya başladılar. 2 Temmuz 1909'da Fritz Haber hidrojen ve azottan sürekli sıvı amonyak akışı üretti bir osmiyum metal katalizörü üzerinde sıcak, basınçlı bir demir tüpe beslenen gazlar (Morrison, 2001). İlk defa herkes bu şekilde amonyak geliştirebildi.
Daha sonra, bir metalürji ve mühendis olan Carl Bosch, bu amonyak sentezi sürecini mükemmelleştirmek için çalıştı, böylece dünya çapında kullanılabilir. 1912 yılında Almanya'nın Oppau kentinde ticari üretim kapasitesine sahip bir tesisin inşasına başlandı. Bitki beş saat içinde bir ton sıvı amonyak üretebildi ve 1914'e kadar bitki günde 20 ton kullanılabilir azot üretiyordu (Morrison, 2001).
Başlangıcı ile birinci Dünya Savaşı, fabrikadaki gübreler için azot üretimi durdu ve üretim, hendek savaşı için patlayıcıların üretimine geçti. Savaş çabalarını desteklemek için Almanya'nın Saksonya kentinde ikinci bir tesis daha açıldı. Savaşın sonunda her iki bitki de gübre üretmeye geri döndü.
Haber-Bosch Süreci Nasıl Çalışır?
Süreç günümüzde kimyasal reaksiyonu zorlamak için son derece yüksek basınç kullanarak olduğu gibi çalışıyor. Amonyak üretmek için havadan azotu doğal gazdan hidrojenle sabitleyerek çalışır (diyagram). İşlem yüksek basınç kullanmalıdır, çünkü azot molekülleri güçlü üçlü bağlarla birlikte tutulur. Haber-Bosch işlemi, iç sıcaklığı fazla olan demir veya rutenyumdan yapılmış bir katalizör veya konteyner kullanır 800 F (426 ° C) ve azot ve hidrojeni birlikte zorlamak için yaklaşık 200 atmosferlik bir basınç (Rae-Dupree, 2011). Elementler daha sonra katalizörden dışarı çıkar ve elementlerin sonunda sıvı amonyağa dönüştürüldüğü endüstriyel reaktörlere gider (Rae-Dupree, 2011). Sıvı amonyak daha sonra gübreler oluşturmak için kullanılır.
Günümüzde kimyasal gübreler, küresel tarıma katılan azotun yaklaşık yarısına katkıda bulunmaktadır ve bu sayı gelişmiş ülkelerde daha yüksektir.
Nüfus Artışı ve Haber-Bosch Süreci
Bugün bu gübrelere en fazla talep edilen yerler aynı zamanda dünyanın nüfusu en hızlı büyüyor. Bazı çalışmalar "2000 ve 2009 yılları arasında azotlu gübre tüketimindeki küresel artışın yaklaşık yüzde 80'inin Hindistan ve Çin'den geldiğini" gösteriyor (Karışmak, 2013).
Dünyanın en büyük ülkelerindeki büyümeye rağmen, dünyadaki büyük nüfus artışı Haber-Bosch sürecinin gelişimi, küresel değişimlerin ne kadar önemli olduğunu gösteriyor nüfus.
Haber-Bosch Sürecinin Diğer Etkileri ve Geleceği
Mevcut azot fiksasyonu işlemi de tamamen verimli değildir ve büyük miktarda kaybolur yağmur yağdığında akıntı ve otururken doğal gaz çıkışı nedeniyle tarlalara uygulandıktan sonra alanlar. Azotun moleküler bağlarını kırmak için gereken yüksek sıcaklık basıncı nedeniyle oluşumu son derece enerji yoğundur. Bilim adamları şu anda süreci tamamlamak için daha verimli yollar geliştirmek ve dünya tarımını ve büyüyen nüfusu desteklemek için daha çevre dostu yollar oluşturmak için çalışıyorlar.