導入
ハーバー・ボッシュプロセスの歴史は20世紀初頭に始まり、 21世紀まで続きます。ハーバー・ボッシュプロセスにより、大気中の窒素をアンモニアの形で経済的に固定することが可能になり、アンモニアはさまざまな窒素肥料やさまざまな爆発物の製造に使用されます。
農家は何世紀にもわたって、植物の成長に不可欠な栄養素があることを知っていました。世界のさまざまな地域で、彼らは土地を肥やすためのさまざまな技術を開発しました。 1840 年代のユストゥス フォン リービッヒの研究により、植物の成長を促進する要因、特に窒素供給についての理解を深めることができました。
19世紀、ペルーのチンチャ諸島では、当時高級肥料であったグアノが採掘されました。また、アタカマ砂漠では、化学的に肥料に変換できるチリ硝石が採掘されました。それらの搾取はヨーロッパの人口の増加に有利に働きましたが、少なくとも 3 か国 (ドイツ、フランス、イギリス) が20世紀初頭、南部から輸入されたこれらの肥料に大きく依存していたため、食糧安全保障が不確実になりました。アメリカ。
ドイツの化学者フリッツ・ハーバーは、1909 年に大気中の窒素からアンモニアを合成できる化学プロセスの開発に成功しました。これがハーバー法です。彼の研究は、無機化学において、大気中の窒素を低コストで固定し、ほぼ無尽蔵の窒素貯蔵庫へのアクセスを提供するという、約100年続いた「聖杯の探求」に終止符を打った。このプロセスは、現代の工業化学、高圧化学の全分野の理論的および実践的なモデルとして機能しました。
カール・ボッシュ率いるBASF社の研究チームは、1913 年にハーバープロセスの最初の産業応用であるハーバー ボッシュプロセスの開発に成功しました。ボッシュは、スーパーバイザーと設計者の両方としての役割を果たし、開発中に生じた特定の問題に対して独自のソリューションを提供しました。
長年にわたり、このプロセス (およびその類似プロセス) の効率は向上し、ほぼ 100 年後には1 億トン以上に増加する世界の合成アンモニア需要の 99% 以上を満たすまでになりました。 21世紀初頭の年間。
このようにして生成されたアンモニアは、主に工業的農業に不可欠な尿素や硝酸アンモニウムなどの合成窒素肥料を製造するために使用されます。人口統計の観点から見ると、これは20世紀に世界人口の大幅な増加を可能にしたため、おそらくこれまでに開発された最も重要な産業プロセスです。 21世紀初頭、これらの肥料は少なくとも 20 億人を養うために不可欠です。
アンモニアは火薬や高性能爆薬 (TNT やニトログリセリンなど) の前駆体である硝酸に変換できるため、このプロセスは軍事的にも一定の重要性を持っています。たとえば、ドイツは第一次世界大戦を少なくとも 1年延長することができたでしょう。
少なくとも 1990 年代初頭以来、ハーバー・ボッシュプロセス (およびその類似プロセス) を使用する産業設備は、環境に重大な影響を与えてきました。高温と高圧を必要とする地球上のすべての設備は、 21世紀に生産されるエネルギーの約 1% を消費します。また、合成窒素肥料はその低コストのため大量に消費され、合成窒素肥料の半分は植物によって吸収されず、水路や地球の大気中にも存在するため、重大な環境問題を引き起こしています。不安定な化合物の形態。
