O que é o processo Haber-Bosch?
O processo Haber-Bosch, ou simplesmente o processo Haber, é um procedimento usado na fabricação em larga escala de amônia. Este processo recebeu o nome de Fritz Haber e Carl Bosch, os dois químicos alemães que inventaram o processo no início do século XX. O processo Haber-Bosch foi desenvolvido para substituir os métodos menos eficientes que foram usados anteriormente na produção de amônia, como o processo Frank-Caro. Hoje, o processo Haber-Bosch é usado principalmente na produção de amônia usada em fertilizantes, ao contrário de seus anos de invenção, quando foi usado para fornecer amônia para explosivos que foram usados na primeira guerra.
fundo
O processo Haber-Bosch foi inventado para atender às altas demandas de amônia no século XIX. A demanda de amônia aumentou devido a sua necessidade de fertilizantes e fabricação de alimentos para animais. No início do século 20, Haber decidiu propor um método alternativo para sustentar a demanda de amônia. Haber Fritz, juntamente com seu assistente, surgiu com um processo que exigia o uso de catalisadores e um dispositivo de alta pressão. O processo de demonstração foi de pequena escala em nível de laboratório. O processo de demonstração ocorreu no verão de 1909. A amônia foi gerada como gotas a uma taxa de 125ml por hora. Este processo recebeu reconhecimento e foi comprado pela BASF, uma empresa química alemã. Carl Bosch recebeu o dever de garantir que o processo fosse atualizado para um nível industrial, o que ele fez com sucesso em 1910. A produção em grande escala de amônia começou em 1913 na fábrica de Oppau, que era de propriedade da BASF. A fábrica multiplicou a produção de amônia, que atingiu 20 toneladas por dia em 1914. O processo Haber-Bosch foi um trunfo para a Alemanha durante a Primeira Guerra Mundial. Haber ganhou o Prêmio Nobel em 1913 e a Bosch ganhou o mesmo prêmio em 1931.
O processo
A amônia é formada através de um processo que envolve a reação de nitrogênio e hidrogênio. O processo ocorre sob temperaturas entre 400 e 500 graus Celsius. Gases de nitrogênio e hidrogênio são passados sobre catalisadores, com constantes regulações de temperatura para manter o equilíbrio estável. Os gases são passados por quatro conjuntos de catalisadores. Em cada conjunto, aproximadamente 15% do gás reage para formar amônia. Os gases que não reagiram são repassados de novo e de novo pelos catalisadores. No final, quase 97% dos gases reagiram. O nitrogênio não é reativo devido às fortes ligações triplas que mantêm suas moléculas juntas. Para garantir que reaja com o hidrogênio, altas temperaturas e catalisadores são necessários. O hidrogênio utilizado no processo Haber-Bosch é adquirido principalmente a partir do metano. Para obter hidrogênio a partir do metano, o processo de reforma a vapor é realizado onde o gás é colocado sob altas temperaturas e pressão e um catalisador de níquel. Para aumentar a taxa de produção, a amônia produzida é freqüentemente removida do sistema. Os catalisadores comumente usados no processo Haber incluem os catalisadores à base de ferro, urânio e ósmio.
Aspectos Econômicos e Ambientais
Depois que o processo Haber-Bosch foi inventado, ele teve que competir com o processo de cianamida. O processo de cianamida foi ineficaz porque utilizou grandes quantidades de energia e trabalho. O processo Haber se intensificou a um nível que leva à produção de aproximadamente 450 milhões de toneladas de fertilizantes nitrogenados por ano. A grande produção de fertilizantes fez com que grandes extensões de terra fossem colocadas sob a agricultura. O fertilizante de amônia aumentou os rendimentos agrícolas e o amplo suprimento de alimentos, levando a um aumento nas taxas de crescimento populacional.
