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Descripción general del proceso Haber-Bosch

Fritz Haber portrait in black and white

El proceso Haber-Bosch es un proceso que fija nitrógeno con hidrógeno para producir amoníaco & amp; # x2014; Una parte crítica en la fabricación de fertilizantes vegetales. El proceso fue desarrollado a principios de 1900 por Fritz Haber y luego fue modificado para convertirse en un proceso industrial para fabricar fertilizantes por Carl Bosch. El proceso Haber-Bosch es considerado por muchos científicos y académicos como uno de los avances tecnológicos más importantes del siglo XX.

El proceso de Haber-Bosch es extremadamente importante porque fue el primero de los procesos desarrollados que permitió a las personas producir fertilizantes vegetales en masa debido a la producción de amoníaco. También fue uno de los primeros procesos industriales desarrollados para usar alta presión para crear una reacción química (Rae-Dupree, 2011). Esto hizo posible que los agricultores cultivaran más alimentos, lo que a su vez hizo posible que la agricultura apoyara a una población más grande. Muchos consideran que el proceso de Haber-Bosch es responsable de la explosión demográfica actual de Earth & amp; apos; quot; aproximadamente la mitad de la proteína en los humanos de hoy y amp; se originó con nitrógeno fijado a través del proceso de Haber-Bosch & amp; quot; (Rae-Dupree, 2011).

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Historia y desarrollo del proceso Haber-Bosch

Durante el período de industrialización, la población humana había crecido considerablemente y, como resultado, era necesario aumentar la producción de granos y comenzó la agricultura en nuevas áreas como Rusia, América y Australia (Morrison, 2001). Para hacer que los cultivos sean más productivos en estas y otras áreas, los agricultores comenzaron a buscar formas de agregar nitrógeno al suelo, y el uso de estiércol y luego guano y nitrato fósil creció.

A fines de 1800 & amp; apos; sy principios de 1900 & amp; apos; s, los científicos, principalmente los químicos, comenzaron a buscar formas de desarrollar fertilizantes fijando artificialmente nitrógeno como lo hacen las legumbres en sus raíces. El 2 de julio de 1909, Fritz Haber produjo un flujo continuo de amoníaco líquido a partir de gases de hidrógeno y nitrógeno que se alimentaron a un tubo de hierro prensado caliente sobre un catalizador de metal osmio (Morrison, 2001). Era la primera vez que alguien podía desarrollar amoníaco de esta manera.

Más tarde, Carl Bosch, un metalúrgico e ingeniero, trabajó para perfeccionar este proceso de síntesis de amoníaco para que pudiera usarse a escala mundial. En 1912, comenzó la construcción de una planta con capacidad de producción comercial en Oppau, Alemania. La planta era capaz de producir una tonelada de amoníaco líquido en cinco horas y en 1914 la planta producía 20 toneladas de nitrógeno utilizable por día (Morrison, 2001).

Con el comienzo de la Primera Guerra Mundial, la producción de nitrógeno para fertilizantes en la planta se detuvo y la fabricación cambió a la de explosivos para la guerra de trincheras. Una segunda planta se abrió más tarde en Sajonia, Alemania, para apoyar el esfuerzo de guerra. Al final de la guerra, ambas plantas volvieron a producir fertilizantes.

Cómo funciona el proceso Haber-Bosch

El proceso funciona hoy de la misma manera que lo hizo originalmente al usar una presión extremadamente alta para forzar una reacción química. Funciona fijando nitrógeno del aire con hidrógeno a partir de gas natural para producir amoníaco (diagrama). El proceso debe usar alta presión porque las moléculas de nitrógeno se mantienen juntas con fuertes enlaces triples. El proceso Haber-Bosch utiliza un catalizador o recipiente hecho de hierro o rutenio con una temperatura interior de más de 800 F (426 C) y una presión de alrededor de 200 atmósferas para forzar el nitrógeno y el hidrógeno (Rae-Dupree, 2011). Los elementos luego se mueven fuera del catalizador hacia reactores industriales donde los elementos finalmente se convierten en amoníaco fluido (Rae-Dupree, 2011). El amoníaco fluido se usa para crear fertilizantes.

Hoy en día, los fertilizantes químicos contribuyen a aproximadamente la mitad del nitrógeno puesto en la agricultura global, y este número es mayor en los países desarrollados.

Crecimiento de la población y el proceso Haber-Bosch

Hoy, los lugares con mayor demanda de estos fertilizantes son también los lugares donde la población mundial y de la población de Apos; está creciendo más rápido. Algunos estudios muestran que aproximadamente el 80% del aumento global en el consumo de fertilizantes nitrogenados entre 2000 y 2009 provino de India y China y el quot; (Mingle, 2013).

A pesar del crecimiento en el mundo y en los países más grandes de Apos, el gran crecimiento de la población a nivel mundial desde el desarrollo del proceso Haber-Bosch muestra cuán importante ha sido para los cambios en la población mundial.

Otros impactos y el futuro del proceso Haber-Bosch

El proceso actual de fijación de nitrógeno tampoco es completamente eficiente, y se pierde una gran cantidad después de que se aplica a los campos debido a la escorrentía cuando llueve y a un gas natural mientras se encuentra en los campos. Su creación también es extremadamente intensiva en energía debido a la presión de alta temperatura necesaria para romper los enlaces moleculares de nitrógeno y amp; apos; s. Los científicos están trabajando actualmente para desarrollar formas más eficientes de completar el proceso y crear formas más amigables con el medio ambiente para apoyar la agricultura mundial y la creciente población.

& amp; # x203A; Geografía

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