Présentation du procédé Haber-Bosch

Certains considèrent le processus responsable de la croissance démographique mondiale

Portrait de Fritz Haber en noir et blanc

Agence de presse thématique / Getty Images





La Procédé Haber-Bosch est un processus qui fixe l'azote avec de l'hydrogène pour produire de l'ammoniac - un élément essentiel dans la fabrication d'engrais pour plantes. Le procédé a été développé au début des années 1900 par Fritz Haber et a ensuite été modifié pour devenir un procédé industriel de fabrication d'engrais par Carl Bosch. Le procédé Haber-Bosch est considéré par de nombreux scientifiques et universitaires comme l'une des avancées technologiques les plus importantes du XXe siècle.

Le procédé Haber-Bosch est extrêmement important car il a été le premier des procédés développés qui ont permis aux gens de produire en masse des engrais végétaux grâce à la production d'ammoniac. C'était aussi l'un des premiers procédés industriels développés pour utiliser la haute pression pour créer une réaction chimique ( Rae-Duprée , 2011). Cela a permis aux agriculteurs de produire plus de nourriture, ce qui a permis à son tour agriculture pour soutenir une plus grande population. Beaucoup considèrent que le processus Haber-Bosch est responsable du courant terrestre explosion démographique car « environ la moitié des protéines de l'homme d'aujourd'hui proviennent de l'azote fixé par le processus Haber-Bosch » (Rae-Dupree, 2011).



Histoire et développement du procédé Haber-Bosch

Par la période de industrialisation la population humaine avait considérablement augmenté et, par conséquent, il était nécessaire d'augmenter la production de céréales et l'agriculture a commencé dans de nouvelles régions comme la Russie, les Amériques et l'Australie ( Morisson , 2001). Afin de rendre les cultures plus productives dans ces régions et dans d'autres, les agriculteurs ont commencé à chercher des moyens d'ajouter de l'azote au sol, et l'utilisation de fumier et plus tard de guano et de nitrate fossile s'est développée.

À la fin des années 1800 et au début des années 1900, des scientifiques, principalement des chimistes, ont commencé à chercher des moyens de développer des engrais en fixant artificiellement l'azote comme le font les légumineuses dans leurs racines. Le 2 juillet 1909, Fritz Haber a produit un flux continu d'ammoniac liquide à partir d'hydrogène et d'azote gazeux qui ont été introduits dans un tube de fer chaud et sous pression sur un catalyseur en métal d'osmium (Morrison, 2001). C'était la première fois que quelqu'un était capable de développer de l'ammoniac de cette manière.



Plus tard, Carl Bosch, métallurgiste et ingénieur, a travaillé à perfectionner ce procédé de synthèse d'ammoniac afin qu'il puisse être utilisé à l'échelle mondiale. En 1912, la construction d'une usine avec une capacité de production commerciale a commencé à Oppau, en Allemagne. L'usine était capable de produire une tonne d'ammoniac liquide en cinq heures et en 1914, l'usine produisait 20 tonnes d'azote utilisable par jour (Morrison, 2001).

Avec le début de Première Guerre mondiale , la production d'azote pour les engrais de l'usine s'arrête et la fabrication passe à celle d'explosifs pour la guerre des tranchées. Une deuxième usine a ensuite ouvert ses portes en Saxe, en Allemagne, pour soutenir l'effort de guerre. À la fin de la guerre, les deux usines ont recommencé à produire des engrais.

Comment fonctionne le procédé Haber-Bosch

Le processus fonctionne aujourd'hui comme à l'origine en utilisant une pression extrêmement élevée pour forcer une réaction chimique. Il fonctionne en fixant l'azote de l'air avec l'hydrogène du gaz naturel pour produire de l'ammoniac ( diagramme ). Le processus doit utiliser une pression élevée car les molécules d'azote sont maintenues ensemble par de fortes triples liaisons. Le procédé Haber-Bosch utilise un catalyseur ou un récipient en fer ou en ruthénium avec une température intérieure de plus de 800 F (426 C) et une pression d'environ 200 atmosphères pour forcer l'azote et l'hydrogène ensemble (Rae-Dupree, 2011). Les éléments se déplacent ensuite hors du catalyseur et dans des réacteurs industriels où les éléments sont finalement convertis en ammoniac fluide (Rae-Dupree, 2011). L'ammoniac liquide est ensuite utilisé pour créer des engrais.

Aujourd'hui, les engrais chimiques contribuent à environ la moitié de l'azote mis dans l'agriculture mondiale, et ce nombre est plus élevé dans les pays développés.



Croissance démographique et processus Haber-Bosch

Aujourd'hui, les endroits les plus demandeurs de ces engrais sont aussi ceux où les La population mondiale croît le plus rapidement. Certaines études montrent qu'environ '80 pour cent de l'augmentation mondiale de la consommation d'engrais azotés entre 2000 et 2009 provenaient de l'Inde et de la Chine' ( Se mélanger , 2013).

Malgré la croissance dans les plus grands pays du monde, la forte croissance démographique mondiale depuis le développement du processus Haber-Bosch montre à quel point il a été important pour l'évolution de la population mondiale.



Autres impacts et avenir du procédé Haber-Bosch

Le processus actuel de fixation de l'azote n'est pas non plus complètement efficace et une grande quantité est perdue après son application dans les champs en raison du ruissellement lorsqu'il pleut et d'un gazage naturel lorsqu'il se trouve dans les champs. Sa création est également extrêmement énergivore en raison de la pression à haute température nécessaire pour rompre les liaisons moléculaires de l'azote. Les scientifiques travaillent actuellement à développer des moyens plus efficaces pour compléter le processus et à créer des moyens plus respectueux de l'environnement pour soutenir l'agriculture mondiale et la population croissante.