Den tidligere fremgangsmåten Haber-Bosch begynner med oppfinnelsen av homonymous kjemisk prosess ved begynnelsen av XX th -tallet. Den Haber-Bosch-prosessen gjør det mulig å fastsette, på en økonomisk måte, atmosfæriske dinitrogen i form av ammoniakk , som igjen tillater syntesen av forskjellige sprengstoffer og nitrogenholdig gjødsel . På alle punkter, synspunkt demografisk er trolig den viktigste industrielle metoden noensinne er utviklet i løpet av XX th århundre.
Lenge før starten på den industrielle revolusjonen visste bønder som "fetter jorden" på forskjellige måter fordelene med å gi viktige næringsstoffer for plantevekst. Arbeidet til Justus von Liebig gjorde det mulig på 1840-tallet å identifisere viktigheten av nitrogenforsyning for dette formålet. Videre kunne den samme kjemiske forbindelsen allerede være transformert til salpetersyre , en forløper for pyroksylerte pulver og kraftige eksplosiver som TNT og nitroglyserin . Imidlertid, mens det da er kjent at nitrogen er en dominerende del av jordens atmosfære , har uorganisk kjemi ennå ikke etablert en prosess for å fikse det.
Da den tyske kjemikeren Fritz Haber i 1909 lyktes med å fikse atmosfærisk nitrogen i laboratoriet, var oppdagelsen hans av militær , økonomisk og landbruksmessig interesse samtidig . Det er derfor ikke overraskende at i 1913 , bare fem år senere, utviklet et forskerteam fra BASF ledet av Carl Bosch den første industrielle anvendelsen av Habers arbeid: Haber-Bosch-prosessen . Denne prosessen vil tjene som en modell, både teoretisk og praktisk, for en hel del av moderne industriell kjemi , høytrykkskjemi .
Industriell ammoniakkproduksjon forlenget første verdenskrig ved å gi Tyskland forløperen til moderne røykfrie pulver og eksplosiver som var nødvendige for krigsinnsatsen, selv om landet ikke lenger hadde tilgang til tradisjonelle nitrogenressurser, hovedsakelig utnyttet i Sør-Amerika. I mellomkrigstiden bidro syntesen, til en lavere kostnad, av ammoniakk fra det nesten uuttømmelige reservoaret av atmosfærisk nitrogen til utviklingen av intensivt jordbruk og støttet verdens befolkningsvekst . Under andre verdenskrig var innsatsen for å industrialisere Haber- prosessen i stor grad til fordel for Bergius-prosessen , som gjorde det mulig for IG Farben- selskapet å syntetisere drivstoff på vegne av Nazityskland , og dermed redusere oljeimporten.
På begynnelsen av XXI - tallet har prosesseffektiviteten Haber-Bosch (og dets analoger) forbedret seg til det punktet som oppfyller over 99% av den globale etterspørselen etter syntetisk ammoniakk, som deretter økes til mer enn 100 millioner tonn per år. Den nitrogengjødsel syntetisk avledet, som urea og ammoniumnitrat , er en av bærebjelkene i industriell jordbruk og har blitt viktig for tilførsel av minst to milliarder mennesker. Industrielle anlegg som implementerer denne prosessen har betydelig økologisk innvirkning . I tillegg forbrukes syntetisk nitrogengjødsel i stor skala, og halvparten av det tilførte nitrogenet blir ikke assimilert av planter. De finnes da i vassdrag så vel som i jordens atmosfære i form av ustabile kjemiske forbindelser.
Bønder har kjent i århundrer at visse næringsstoffer er essensielle for plantevekst. I forskjellige deler av verden utviklet de teknikker for å fete jorden. I Kina var avfall produsert av mennesker utbredt i rismarker . I XIX th århundre, den engelske band flakket kontinentet for å grave opp skjeletter , som var grunnen til gjødsel. Justus von Liebig , tysk kjemiker og grunnlegger av industrielt landbruk , hevdet at England hadde "stjålet" 3,5 millioner skjeletter fra hele Europa. I Paris , en million opptil tonn hestemøkk ble samlet årlig til fatten byens hager. Fortsatt i XIX th århundre, bein av bison drept i amerikanske Vesten ble brakt til fabrikkene i East Coast .
Fra 1820-tallet til 1860-tallet ble Chincha-øyene i Peru utnyttet for deres guano , en førsteklasses gjødsel . Den ble hovedsakelig eksportert til USA , Frankrike og Storbritannia . Peru så i flere tiår sin økonomiske aktivitet øke betydelig. Da forekomsten var oppbrukt, var det utvunnet cirka 12,5 millioner tonn.
Forskning ble startet for å finne andre kilder til gjødsel. Den Atacama ørkenen , i Peru område på den tiden, inneholdt store mengder av “chilenske Nitrat” ( natriumnitrat ). På tidspunktet for denne oppdagelsen hadde dette produktet begrenset landbruksnytte. På den annen side, klarte en kjemiker til å utvikle en kjemisk prosess transformere det til kvalitet salpeter , et produkt som brukes til å lage krutt . Denne salpeteren kunne i sin tur forvandles til salpetersyre , en forløper for kraftige eksplosiver , som nitroglyserin og dynamitt . Med økningen i eksporten økte spenningen mellom Peru og nabolandene.
I 1879 gikk Bolivia , Chile og Peru i krig for besittelse av Atacama-ørkenen: det var " nitratkrigen ". De bolivianske styrkene ble raskt beseiret av chilenerne. I 1881 hadde Chile også beseiret peruanske styrker og tok kontroll over utnyttelsen av nitrater fra Atacama-ørkenen. Forbruket av chilensk salpeter til landbruksformål ble stadig høyere. Chilenerne så igjen sin levestandard øke betydelig.
Den teknologiske utviklingen i Europa satte en stopper for disse El Dorados . I det XXI th århundre, mineralene fra denne regionen er en "liten del" av tilførsels globale nitrogen.
På slutten av XIX - tallet spådde kjemikere, inkludert William Crookes , president for British Association for the Advancement of Science i 1898, at etterspørselen etter nitrogenforbindelser, enten i form av gjødsel eller eksplosiver , ville overstige tilbudet i nær fremtid.
Etter arbeidet med Claude-Louis Berthollet publisert i 1784, vet kjemikere at ammoniakk er sammensatt av nitrogen. De første forsøkene på syntese av ammoniakk ble gjort i 1795 av Georg Friedrich Hildebrandt . Flere andre vil bli laget i løpet av XIX - tallet.
På 1870-tallet var ammoniakk et biprodukt som gassindustrien ikke visste hva de skulle gjøre med. Dens betydning kom senere, til det punktet at industrien endret sine fasiliteter på 1900-tallet for å produsere den fra koks . Imidlertid kunne denne produksjonen ikke imøtekomme etterspørselen. For eksempel nådde produksjonen av nitrogen som ble fiksert av koksovner i 1910 rundt 230 000 tonn, mens Chile eksporterte rundt 370 000 tonn.
I 1900 produserte Chile, med sine saltpeteravsetninger , to tredjedeler av all gjødsel som forbrukes på planeten. Imidlertid ville disse innskuddene løpe ut, utnyttelsen av dem ble dominert av et oligopol og kostnadene for saltpeter fortsatte å øke. For å sikre matvaresikkerheten til den voksende europeiske befolkningen var det viktig å finne en økonomisk og pålitelig produksjonsmetode.
Spørsmålet om matsikkerhet var spesielt akutt for Tyskland. Jorda hennes var ufruktbar, og imperiet hennes klarte ikke å gi henne den rikdommen hun trengte. Stor forbruker av salpeter fra Chile, importerte den 350 000 tonn i 1900. Tolv år senere var den 900 000 tonn. Samme år forbrukte USA halvparten så mye som Tyskland hadde omtrent 20 millioner flere innbyggere.
På 1890- og 1900-tallet, med kjemi fremover på flere fronter, forsøkte forskere å fikse nitrogen i atmosfæren. I 1895 i Tyskland lyktes kjemikerne Adolph Frank og Nikodem Caro å reagere kalsiumkarbid med dinitrogen for å oppnå kalsiumcyanamid , en kjemisk forbindelse som kan brukes som gjødsel . Industriell utnyttelse av den Frank-Caro prosessen startet i 1905. I 1918, 35 syntese sider fast ca 325 000 tonn nitrogen. I dag brukes cyanamid hovedsakelig som et herbicid .
Wilhelm Ostwald , ansett som en av de beste tyske kjemikere i begynnelsen XX th -tallet, prøvde syntese av ammoniakk 1900 fra en anordning av sin egen oppfinnelse. Det interesserte BASF , som ba Carl Bosch , en nylig ansatt apotek, om å validere enheten. Etter flere tester hevdet Bosch at ammoniakken kom fra selve enheten, og ikke fra atmosfæren. Ostwald bestred Boschs konklusjon, men Bosch beviste påstanden sin med sikkerhet og Ostwald måtte bøye seg.
I 1901 lyktes Henry Le Chatelier , basert på hans prinsipp , å syntetisere ammoniakk fra luft. Etter å ha fått patent hevdet han at det var mulig å oppnå bedre utbytte ved å øke presset. Da en av hans assistenter ble drept som et resultat av en utilsiktet eksplosjon av en enhet, satte han en stopper for søket.
I USA utviklet Bradley og Lovejoy, spesialister innen elektrokjemi , en metode basert på produksjon av elektriske buer . Industriell produksjon av salpetersyre basert på metoden startet i 1902. Deres virksomhet ble avsluttet i 1904 fordi strømforbruket gjorde produksjonskostnadene for høye.
I 1905 utviklet den norske fysikeren Kristian Birkeland , med økonomisk støtteteknikk og industriell Sam Eyde , metoden Birkeland-Eyde som gjør det mulig å fiksere atmosfærisk nitrogen i form av nitrogenoksider . Denne prosessen bør utnyttes på steder der strømkostnadene er lave: Norge hadde flere nettsteder som var i stand til å oppfylle dette kravet. Norsk Hydro ble grunnlagt den2. desember 1905å utnytte det kommersielt. I 1913 fikset alle installasjonene 12.000 tonn nitrogen, eller omtrent 5% av volumet som ble festet av industrielle koksovner som var i drift på den tiden.
Flere lignende prosesser ble utviklet på dette tidspunktet. Schönherr, ansatt av BASF , jobbet med en prosess i 1905. I 1919 var Badische- prosessen i bruk på Norsk Hydro-anlegg. Samme år var Pauling- prosessen i bruk i Tyskland og USA .
De ble erstattet av Haber-Bosch-prosessen , billigere per tonn syntetisert ammoniakk.
I 1905, den tyske kjemikeren Fritz Haber publisert Thermodynamik Technischer Gasreaktionen ( De termodynamikk av Teknisk Gass reaksjoner ), et arbeid som fokuserer mer på industriell anvendelse av kjemi enn på sin teoretiske studier. Haber inkluderte resultatene av sine studier av denne kjemiske ligningen i likevekt:
N 2 (g)+ 3 H2 (g)⇌ 2 NH3 (g) + ΔHVed 1000 ° C i nærvær av en jernkatalysator , "små" mengder av ammoniakk ble produsert fra nitrogen og hydrogengass. Disse resultatene motet ham fra å fortsette videre i denne retningen. Imidlertid, i 1907, resultatet av en vitenskapelig rivalisering mellom ham og Walther Nernst , ble nitrogenfiksering igjen en prioritet for Haber.
Noen år senere, utnytter resultatene publisert av Nernst av den kjemiske likevekten av ammoniakk, og etter å ha blitt kjent med både kjemiske prosesser som krever høye trykk og en luftkondenseringsprosess , Haber lyktes i å utvikle en ny prosess. Han hadde ikke noen presis informasjon om verdiene som skulle pålegges systemet, men på slutten av sin forskning kunne han fastslå at et effektivt ammoniakkproduksjonssystem må:
For å mestre problemene knyttet til høyt trykk, henvendte Haber seg til talentene til Robert le Rossignol, som designet de enhetene som var nødvendige for å lykkes i prosessen. Tidlig i 1909 oppdaget Haber at osmium kunne fungere som en katalysator. Senere slo han fast at uran også kunne fungere som en katalysator . I tillegg oppnådde Haber gode resultater med jern , nikkel , mangan og kalsium . I den forrige kjemiske ligningen er den direkte reaksjonen eksoterm . Denne varmen kan brukes til å varme opp reaktantene før de kommer inn i den kjemiske reaktoren . Haber-ansatte utviklet et system for å resirkulere varmen som produseres på denne måten.
I Mars 1909Haber demonstrerte for laboratoriekollegaene at han endelig hadde funnet en prosess som var i stand til å fiksere nitrogen i atmosfæren i tilstrekkelig mengde til å vurdere industrialiseringen.
De 23. mars 1909Haber informerte BASF om suksessen, men forskningsdirektør August Bernthsen kunne ikke tro at BASF ønsket å gå i gang med et slikt prosjekt. Faktisk, til tross for de lave sjansene for suksess, hadde selskapet skaffet seg rettighetene til Haber- prosessen i 1908. Ifølge Bernthsen klarte ingen industrielle apparater å tåle så høyt trykk og temperatur i lang tid. I tillegg var den katalytiske kraften til osmium i fare for å forsvinne ved bruk, noe som krevde å bytte den regelmessig når dette metallet er lite på jorden.
Men Carl Engler , kjemiker og universitetsprofessor, skrev til BASF president Heinrich von Brunck å overbevise ham til å snakke med Haber. Von Brunck dro sammen med Bernthsen og Carl Bosch til Habers laboratorium for å avgjøre om BASF skulle delta i industrialiseringen av prosessen. Da Bernthsen fikk vite at det var behov for enheter som tåler minst 100 atm (ca. 10 M Pa ), utbrøt han: “Hundre atmosfærer! Bare i går eksploderte en autoklav ved syv atmosfærer i ansiktet vårt! " . Før han bestemte seg, spurte Von Brunck Bosch om råd.
Sistnevnte hadde tidligere arbeidet med metallurgi, og faren hans hadde opprettet et mekanisk verksted hjemme, der unge Carl hadde lært å bruke forskjellige verktøy. Han hadde jobbet med nitrogenfiksering i flere år, uten å ha oppnådd signifikante resultater. Han visste at prosessene som ble brukt til elektriske lysbueovner, for eksempel prosess Birkeland-Eyde , krevde enorme mengder strøm, noe som gjorde den økonomisk mindre levedyktig utenfor Norge . For å fortsette å vokse måtte BASF finne en mer økonomisk metode for å fikse. Bosch sa: “Jeg tror det kan fungere. Jeg vet nøyaktig hva stålindustrien kan gjøre. Vi bør ta sjansene våre. "
I Juli 1909, Kom BASF-ansatte til åstedet for å verifisere Barbers suksess nok en gang: laboratorieinnretningene fikserte nitrogen fra luften, i form av flytende ammoniakk , med en hastighet på ca. 250 milliliter annenhver time. BASF bestemte seg for å industrialisere prosessen, selv om det var knyttet til Norsk Hydro å drive Schönherr- prosessen . Carl Bosch , fremtidig leder for industrialisering av prosessen, rapporterte at nøkkelfaktoren som fikk BASF til å gå denne veien, var forbedringen i effektiviteten som ble forårsaket av bruken av katalysatorer.
Fritz Haber, en kontroversiell kjemiker |
---|
Så mye som Fritz Haber fikk skryt for sitt arbeid med nitrogenfiksering, ble han vanhelliget for sitt arbeid med kjemiske våpen .
De svært vanskelige forholdene Haber måtte jobbe med (på den tiden var det ingen laboratorieinnretninger designet for å tåle dette høye trykket og den høye temperaturen, akkurat som det knapt var noen publiserte resultater om disse ekstreme forholdene), kan ikke vektlegges for mye. I 1920 mottok han Nobelprisen i kjemi for året 1918 for utvikling av en metode for "fiksering av atmosfærisk nitrogen" . På den annen side deltok han under første verdenskrig i utviklingen av ulike kjemiske våpen. Senere ble han av denne grunn katalogisert som krigsforbryter. |
På den tiden var høytrykkskjemi et nytt kunnskapsfelt, så industrialiseringen var desto vanskeligere. Imidlertid hadde BASF utviklet en industriell prosess for å syntetisere indigo fargestoff . Innsatsen hadde tatt 15 år, men lønnet seg: Denne prosessen gjorde BASF til en industriell gigant.
I sin tale før han aksepterte Nobelprisen i kjemi i 1931, indikerte Carl Bosch at tre store hindringer måtte overvinnes før industriell syntetisering av ammoniakk:
Da Bosch begynte utviklingen av den industrielle prosessen , i 1909, var det mulig å oppnå en gassformig blanding, tilstrekkelig ren, av hydrogen og nitrogen i de rette proporsjoner. Imidlertid var det ingen kilde som kunne levere et industriområde til en tilstrekkelig lav pris. Å utvikle en økonomisk kilde var viktig fordi ifølge Bosch var det meste av kostnadene for å produsere ammoniakk i 1908 eller 20 år senere avhengig av kostnadene for hydrogen. Han og hans samarbeidspartnere lyktes i å utvikle en katalytisk kjemisk prosess som var i stand til å levere hydrogen til BASFs anlegg, og dermed finne en erstatning for kloralkaliprosessen . I det XXI th århundre, mesteparten av dihydrogen kreves er fremstilt av det metan som er tilstede i naturgass, for heterogen katalyse : denne ekstraksjon krever betydelig mindre energi enn andre metoder.
Da industrialiseringsprosjektet ble lansert, avviste Bosch osmium som en katalysator , siden dette kjemiske elementet ikke er mye brukt. Det avviste også uran fordi det reagerer lett med oksygen og vann, begge til stede i luften.
Bosch tildelte Alwin Mittasch å finne en stabil og billig katalysator: han og hans kolleger studerte nesten alle kjemiske grunnstoffer i det periodiske systemet for å finne en bedre katalysator. ISeptember 1909, oppdaget de en jernbasert forbindelse som viste interessante egenskaper. Urenhetene i forbindelsen forårsaket en katalytisk effekt, men Mittasch var ikke klar over den nøyaktige ordningen. Etter to års innsats oppdaget han en katalysator, fortsatt basert på jern, mye billigere og mer stabil enn osmium. Da han sluttet å lete etter en ideell katalysator i 1920, estimerte Mittasch at han hadde testet rundt 20.000 forbindelser. Hans innsats åpnet en ny æra innen kjemi: kjemikere anerkjente betydningen av promotorer , det vil si urenheter som øker den katalytiske effekten ti ganger.
I følge Bosch ble alle jernbaserte katalysatorer som ble brukt i 1931 brukt i syntesen av ammoniakk. Han nevnte også at molybden hadde utmerkede katalytiske egenskaper.
Bosch Laget ble også utforme industrielle enheter som kan operere i nye forhold ved: et trykk på ca. 20 M Pa og en temperatur på omkring 600 ° C . I følge Bosch var det ingen tilsvarende i bransjen (prosessen med kondensering av Linde , fysisk, var det som var nærmere). For å dekke deres behov måtte de opprette et produksjonsverksted fra bunnen av. Bosch og hans samarbeidspartnere replikerte Barbers prototype for å gjennomføre eksperimentene. Denne enheten kunne ikke fungere på en industriell måte: de designet nye enheter og 24 av disse ble tatt i bruk dag og natt i årevis.
Da Bosch mente teamet hans hadde fått nok erfaring med bordplatenheter, fikk han bygget to større kjemiske reaktorer. Hver var 2,44 meter høy og hadde en vegg på mer enn 2,5 centimeter . Disse sylindrene ble bygget av den beste tyske våpenprodusenten av tiden: Krupp .
Under eksperimentene oppdaget de at legeringer som er kjent for å være faste mistet elastisiteten under disse driftsforholdene. Spontant mente Bosch at kjemisk korrosjon, forårsaket av nitrogen, var ansvarlig for dette fenomenet. For å bekrefte mistankene appellerte han til en nyhet den gangen i et industrielt miljø: metallografisk analyse . Det avslørte at hydrogen ved høyt trykk og høy temperatur var skyldige: det trengte inn i reaktorens vegger, laget av stål , og svekket dem og dannet en ny legering .
De prøvde å løse dette problemet ved å redusere reaktortemperaturen, men katalysatoren var drift ved temperaturer over 400 ° C . De dekket de innvendige veggene med varmeisolatorer, men hydrogen diffunderer lett inn i disse materialene og er ved høyt trykk en utmerket varmeleder . De prøvde også forskjellige stål som var kommersielt tilgjengelig på den tiden, uten å lykkes.
Programmet var i fare fordi seks måneder etter at problemet først dukket opp, var det fortsatt ingen levedyktig og permanent løsning. Det var til slutt Bosch som fant en, original: å skille mellom to funksjoner som tilbys av reaktorhylsen. Faktisk tjener konvolutten (1) for å opprettholde det indre trykket, veldig høyt, og (2) for å forhindre diffusjon av gassblandingen utenfor reaktoren. En reaktor utstyrt med to vegger, montert sammen som russedukker , gjør det mulig å skille disse to funksjonene. Hydrogen diffunderer gjennom innerveggen og har sitt trykk kraftig redusert på den andre siden, der det er betydelig mindre sannsynlighet for å korrodere ytterveggen. For å lette strømmen av hydrogen ble ytterveggene gravert med små takrenner på de indre ansiktene. På den annen side var det mulig for hydrogen å samle seg mellom de to veggene. Bosch lurte på hvordan man kunne forhindre risikoen for eksplosjoner forårsaket av slike lommer. Løsningen dukket opp for ham da han innså at små mengder hydrogen kunne rømme gjennom ytterveggen uten å redusere trykket i den kjemiske reaktoren betydelig. Han boret små hull i ytterveggen. Bosch hevdet at denne løsningen fortsatt var i bruk i 1931. Korrosjon kan også reduseres ved å sirkulere nitrogengass mellom de to veggene.
Flere medlemmer av Bosch-teamet var veteraner i de dager da BASF hadde utviklet forskjellige syntetiske fargestoffprosesser, inkludert indigo . De visste at det kunne ta år å utvikle en industriell prosess. Derfor ble de ikke spesielt skuffet da det oppstod et problem. Programmet gikk imidlertid jevnt og trutt, noe som holdt ansattes moral høy.
På den tiden var det ingen industripumpe som kunne levere et trykk i størrelsesorden 20 M Pa . Lindes flytende prosess brukte for eksempel luftpumper, men for små i størrelse. I tillegg ble luftlekkasjer tolerert. I Haber-Bosch-prosessen var hydrogenlekkasjer utålelige på grunn av eksplosjonsfare. I tillegg økte enhver lekkasje kostnadene for ammoniakkproduksjon. Etter flere års arbeid klarte ansatte under Bosch å sette i bruk forseglede pumper på rundt 2240 kilowatt som kunne kjøre kontinuerlig i 6 måneder før de gjennomgikk vedlikehold, som ennå ikke var utført.
Da Bosch og teamet hans eksperimenterte med å lage nye enheter, eksploderte noen under press. De ville da utføre en " obduksjon " av rusk for å bestemme hva som hadde forårsaket bruddet. Dette tillot dem å designe sterkere, mer pålitelige enheter. For å opprettholde den fysiske integriteten til produksjonsenhetene, måtte produksjonssystemet raskt legges ned i tilfelle brudd: de utviklet et sett med instrumenter ment for å overvåke den kontinuerlige utviklingen av kjemiske reaksjoner, en annen nyhet på den tiden. I følge Bosch måtte produksjonsstedet kjøre problemfritt kontinuerlig: Enhver nedstengning på et hvilket som helst tidspunkt på stedet ville føre til at den stengte helt, og det ville ta flere timer før den kunne starte på nytt, noe som gjorde produksjonen mindre lønnsom.
Det er endelig 7. mai 1911i Oppau , Tyskland, ble offisielt startet byggingen av BASFs første industrielle synteseside. Bosch hadde tilsyn med prosjektet og sørget for at det gikk greit. På stedet gikk arbeiderne med kompressorer av " lokomotivets størrelse " , de største kjemiske reaktorene fire ganger det som var vanlig andre steder i den kjemiske industrien, en "mini-fabrikk" for å trekke ut dinitrogenluften og rense den før den injiseres reaktorer, kilometer av rør , en komplett elektrisk system inkludert dens generatorer , en port avsendersystem festet til en oppstillings verksted , drives et laboratorium ved 180 forskere assistert av en 1000 assistenter, samt boliger som kan romme mer enn 10.000 arbeidere.
Selskapet var i stand til å produsere ammoniakk industrielt fra 1913. Oppau- fabrikken startet produksjonen videre9. september. Samme år klarte den å produsere opptil 30 tonn ammoniakk per dag. I 1914 produserte anlegget 8700 tonn ammoniakk, som ble brukt til å drive en naboenhet, som produserte 36.000 tonn ammoniumsulfat .
Oppau-nettstedet var ikke bare en stadig viktigere inntektskilde for BASF, ettersom den stadig voksende produksjonen fullstendig var utsolgt, fungerte den også som et laboratorium. Nettstedet ga muligheten til å utvikle den nye høytrykkskjemiteknologien . Bosch og hans medarbeidere sto overfor utfordringer du aldri har sett før, men kunne utforske forskjellige tilnærminger uten å bekymre seg for kostnadene forbundet med utviklingen.
Det vesentlige bidraget til Carl Bosch |
---|
Carl Boschs bidrag til den første industrialiseringen av Haber- prosessen kan ikke overvurderes. Det var faktisk hans mening som bestemte ledelsen i BASF å gå ut på denne veien. Fra 1909 til 1913 ledet han flere forskerteam ved BASF, inkludert Alwin Mittasch som oppdaget en stabil og billig katalysator. Det var Bosch som fant en løsning på et problem som hadde vart i seks måneder og truet programmet. Han overvåket også byggingen av Oppau-anleggene, et industriområde med stor kompleksitet.
WJ Landis, direktør for American Cyanamid Company , hevdet i 1915 at "for mange æresbevisninger kan ikke tildeles de modige kjemikerne som har lykkes med å gjøre [ Habers ] prosess til en kommersiell virkelighet" . I tillegg til å motta forskjellige priser (inkludert fem doktorgrader honoris causa ), mottok Carl Bosch i fellesskap Nobelprisen i kjemi 1931 "for [hans] bidrag til oppfinnelsen og utviklingen av kjemiske høytrykksmetoder" . |
Ved starten av første verdenskrig i 1914 var Chiles saltpeterforekomster avgjørende for den tyske og de alliertes krigsinnsats. Tyskland sendte noen få skip ledet av kontreadmiral Maximilian von Spee til området . De1 st november 1914, utenfor kysten av Chile, måtte skvadronen hans møte britiske skip under slaget ved Coronel . Mer moderne, Von Spees skvadron sank to britiske skip og tok kontroll over denne regionen. Von Spee visste imidlertid at han ikke kunne opprettholde sin posisjon, så han vendte tilbake til Tyskland, men skvadronen hans måtte møte bedre bevæpnede britiske skip og ble ødelagt den8. desember 1914under slaget ved Falklandslandet . På dette tidspunktet fikk de allierte tilbake kontrollen over Chiles nitratforekomster. Tyskland, som ikke klarte å importere nitrater fra Chile, måtte finne andre kilder til nitrogen for produksjon av eksplosiver .
Fra 1914 begynte tyske forretningsmenn, som hevdet suksessen til forskjellige produksjonsanlegg for cyanamid , å be den tyske regjeringen om å finansiere byggingen av andre steder. I øynene til krigende Tyskland var hovedfeilen i den billigere Haber-Bosch- prosessen at den ikke kunne produsere salpetersyre , en forløper for eksplosiver. I praksis er det vanskelig å omdanne ammoniakk direkte til salpetersyre, men Bosch innså at ammoniakk kunne omdannes til chilensk salpeter som igjen kunne omdannes til salpetersyre. Den andre transformasjonen ble mestret industrielt i Tyskland, men ikke den første.
I September 1914Bosch ga et dristig løfte. Oppau-området ville produsere 5000 tonn salpeter per måned fraMars 1915, og øk deretter produksjonen til 7500 tonn per måned. Denne salpeteren ble omdannet til salpetersyre, en forløper for eksplosiver. Til gjengjeld skulle den tyske regjeringen finansiere byggingen av anleggene til en kostnad på seks millioner mark . Da "Saltpeter Promise" ble signert, ble cyanamid- lobbyen mindre innflytelsesrik. BASF klarte nesten å oppfylle Boschs løfte. Faktisk, den1 st mai 1915, kunngjorde sistnevnte til tjenestemennene i krigsdepartementet at Oppau-området kunne produsere salpetersyre .
Den tyske hæren forbrukte all Oppaus produksjon, og likevel klarte den ikke å opprettholde lageret av eksplosiver. I tillegg måtte Oppau gjennomgå luftbombardementer , en annen nyhet på den tiden. Den tyske regjeringen kunne ikke risikere å miste sin eneste viktige kilde til fast nitrogen: den ba BASF bygge et nytt produksjonssted.
BASF, til tross for sin størrelse og forsikringen om at ammoniakkproduksjonen ville bli fullstendig utsolgt, ønsket ikke å bære kostnadene for bygging alene. Selskapet fryktet spesielt at prisen på ammoniakk ville kollapse etter krigen. Faktisk vil nettstedet til slutt kunne produsere dobbelt så mye som Oppaus. Etter flere måneders forhandlinger tilbød den tyske regjeringen, som ble fanget i en skyttergravskrig som den ikke hadde forventet, BASF en fordelaktig kontrakt: den lånte den ut 30 millioner mark og tilførte den forskjellige fordeler. Til gjengjeld skulle prisen på ammoniakk forbli uendret, og lånet ville bli tilbakebetalt når BASF ga et overskudd.
Så snart avtalen ble inngått, begynte Bosch og hans medarbeidere prosessen med å bygge det andre stedet. De hadde valgt byen Leuna nær Merseburg , som ligger lenger inn i landet fra Tyskland, fordi Oppau, nær den franske grensen, regelmessig ble bombardert av allierte styrker. Energien som trengs for å kjøre kompressorene, kom fra dampmotorer : stedet lå nær en elv, Saale , i en region rik på brunkullavsetninger , Sachsen- dalen .
Som i Oppau måtte alt bygges fra bunnen av: hydrogenrenseanlegg, nye kjemiske reaktorer, varmevekslere, enheter for å konvertere ammoniakk til nitrater , jernbanesystemer for transport av forskjellige stoffer, bygninger og boliger for ansatte. Til tross for enhetens størrelse og kompleksitet ble arbeidet fullført på 12 måneder under tilsyn av Carl Krauch , kjemiker og fremtidig industri. Bosch, en fan av effektivitet, var overrasket over at nettstedet ble bygget så raskt. Kjemiske reaktorer ble startet på27. april 1917. Dagen etter ble bilene fylt med ammoniakk.
Størrelsen på Leuna-området, et høyt integrert industrikompleks, var 3,2 km og 1,6 km . Nettstedet produserte 36 000 tonn ammoniakk i 1917, året etter var det 160 000 tonn. Nesten all produksjonen var ment for den tyske hæren. Den teknologi for elektrisk lysbue ovner Norsk Hydro, dyrere energi og i stand til å fikse på beste noen få titusener av tonn nitrogen per år og at cyanamid , dyrere energi også var for alle praktiske formål skredet.
I følge Smil var de to avtalene som ble inngått mellom den tyske regjeringen og BASF, opprinnelsen til maktøkningen til moderne militærindustrielle komplekser . For Hager ble BASF, ved å signere Saltpeter-løftet, en del av det tyske militærindustrielle komplekset . I følge Jeffreys gjorde "nitratsyntese-programmet" og utviklingen av et kjemisk våpenprogram at den tyske kjemiske industrien og den tyske regjeringen var avhengige av hverandre.
Første verdenskrig avsluttet offisielt 11. november 1918. Tyskland beseiret var likevel i mye bedre stand enn Frankrike, som krevde oppreisning. Flere tyske tjenestemenn kom til at noe av verdi i Tyskland sannsynligvis ville bli plyndret, inkludert BASF-anlegg. Dessuten hadde et faktum ikke rømt lederne i de allierte landene: Tyskland hadde forlenget krigen med minst ett år takket være stedene Oppau og Leuna.
Da krigen var over, grep de allierte de industrielle hemmelighetene til den tyske kjemiske industrien : deres industri hadde virkelig et betydelig teknologisk forsinkelse etter tyske selskaper. Denne kontrollen gikk gjennom inndragning av patentene og disseksjon av installasjonene, som skjuler mange viktige tekniske detaljer, men som ikke er i patentene. Hvis enhetene som ble brukt til syntese av ammoniakk ble dissekert, ville kunnskapen til BASF bli offentlig, mens de franske styrkene okkuperte Ludwigshafen og Oppau fra6. desember 1918.
På den tiden visste militæreksperter overalt at Haber-Bosch-prosessen hadde gjort det mulig for Tyskland å utvide sin krigsinnsats . Under første verdenskrig , den amerikanske kongressen stemte for en multi-million dollar budsjett for å bygge en ammoniakksyntese sted på amerikansk jord, men prosjektet mislyktes. Britene hadde også prøvd å gjøre det samme, uten å lykkes. Mestring av prosessen medførte nødvendigvis demontering og studier av Oppau-installasjonene.
Siden den franske okkupasjonen ikke strakte seg utover Rhinen , organiserte BASF transport av forskjellige varer til den andre siden av elven. Til tross for selskapets beste innsats, fikk franske styrker mange syntetiske fargestoffer og sendte dem til Frankrike. I Oppau lot Bosch ammoniakk-syntesesentrene stenge, og hevdet mangel på kull , noe som delvis var sant. Da franskmennene krevde å se fasilitetene i gang, protesterte advokater fra Bosch og BASF og sa at franskmennene lette etter forretningshemmeligheter . Avtalene mellom europeiske land fastslo at seierherrene hadde rett til å stille spørsmål og få svar om industrielle materialer, men ikke om prosesser. Tyskland hadde med andre ord rett til å bevare sin teknologi.
Britene sendte også "inspeksjons" -lag til Oppau-nettstedet. For dem var det en ammunisjonsfabrikk . Bosch hevdet at nettstedet hadde et sivilt kall siden det produserte gjødsel. Franskmenn og britere ønsket å demontere anleggene siden stedet hadde blitt brukt til krigsinnsatsen, men Bosch motsatte seg dette ved å hevde retten til eiendom i fredstid.
For å hevde sin overlegenhet installerte franskmennene en okkupasjonsmakt i Oppau. De krevde regnskap for varelagerene. Nettstedsarbeidere ble fotografert som om de var krigsfanger. Blant soldatene som var til stede på stedet, ble kjemikere og ingeniører betalt av franske selskaper: de målte de forskjellige enhetene i Oppau og Ludwigshafen, og noterte deres observasjoner.
Da franske "inspektører" nærmet seg, stoppet de ansatte all aktivitet og stoppet enhetene (produksjonen av syntetiske fargestoffer ble opprettholdt). Vektene ble trukket tilbake og skivene til viktige målere ble tilslørt. Hvis franskmennene ikke kunne se enhetene i bevegelse, ville de ikke være i stand til å bestemme hvordan de fungerte.
Bosch og kollegene hans visste at teknologien var for kompleks til å forstå på få måneder, enn si noen få uker. Bosch brukte alle lovlige midler til rådighet for å dempe arbeidet til de franske "inspektørene". Da de klaget over holdningen til BASF-ansatte, svarte den at de franske soldatene misbrukte jentene i landsbyen, røykt i fasilitetene, skapt en eksplosjonsfare eller spilt fotball på forsøksgårdene. Bosch ledet en vanskelig kamp: på den ene siden, ønsket han å begrense sjansene for det franske mestring ammoniakk syntese teknologi, men på den annen side ble BASF fasiliteter ikke å tjene penger, og selskapet var å miste millioner av dollar. Tegn å beholde ledige ansatte. Bosch ønsket også å begrense innflytelsen fra forkjemperne for bolsjevismen på de ansatte. Han lanserte et flott prosjekt med renovering, reparasjoner og konstruksjoner. Når franskmennene dro, i beste fall om et år, i verste tiår, ville Oppau-anleggene være klare til å operere med full kapasitet.
Våren 1919, bestemt på å mestre prosessen, sendte det britiske selskapet Brunner Mond "inspektører" til Oppau. Som med franskmennene motarbeidet BASF-ansatte de britiske kravene: det var ikke snakk om å starte ammoniakk-syntesesiden eller demontere enheter. Da britene ba om samarbeid mellom franske styrker, truet BASF-selskapet å stenge nettstedet helt og skyte tusenvis av ansatte. Franskmennene måtte takle konsekvensene.
I Mars 1919ble forhandlinger om Versailles-traktaten innledet. Da Bosch ankom Versailles som en tysk delegat, ble han satt i forebyggende forvaring: faktisk var det et luksuriøst fengsel. Ved forhandlingsbordene så de tyske delegatene at Tyskland ville bli tvunget til å ha en fredsavtale . I motsetning til Frankrike og Belgia, led Tyskland liten ødeleggelse under krigen. Det var derfor i teorien i stand til å betale for gjenoppbygging i de berørte landene. Franskmennene ønsket å "bringe sin mangeårige fiende på kne" : de involverte beløpene var "enorme", og alt som kunne betale for gjenoppbygging ble brukt. Det ville ta flere tiår før Tyskland kom seg økonomisk.
Franskmennene ønsket også å ødelegge den tyske våpenindustrien, inkludert nettstedene Oppau og Leuna. Bosch hevdet at de allierte trengte en sunn tysk industri. Faktisk, hvis den tyske befolkningen ble fratatt arbeid, mat og andre varer, ville det forårsake kaos. På den annen side ville en okkupert tysk befolkning være mindre tiltrukket av bolsjevismen . Til slutt, hvis disse fabrikkene ble stengt, hvordan kunne Tyskland betale de skyldte beløpene? Alle disse argumentene ble høflig ignorert.
En natt gled Bosch stille ut av hotellet og passerte gjennom piggtråd . Han dro til et hemmelig møte med en høytstående tjenestemann i den franske kjemiske industrien. Den franske regjeringen krevde en eksklusiv kommersiell lisens for Haber-Bosch-prosessen for hele Frankrike. Det krevde et sted som kunne syntetisere 100 tonn ammoniakk per dag. Alle forbedringene BASF har gjort i prosessen, vil bli gjort tilgjengelig for franske nettsteder i de neste femten årene. Til gjengjeld krevde Bosch at fasilitetene på Oppau og Leuna ble spart. I tillegg vil BASF motta 5 millioner franc og en royalty på hvert produsert tonn ammoniakk. Kontraktene ble signert på årsdagen for våpenhvilen . Noen få uker senere trakk franske styrker seg fra Oppau. Bosch hadde reddet nettstedene til Oppau og Leuna.
Som anerkjennelse for sin innsats i Versailles ble Bosch utnevnt til direktør for BASF. Han lengtet etter jobben, fordi han bare levde for BASF, men var motvillig til å okkupere den, fordi han hatet møter som det var mange av.
Syntetiske fargestoffer, som hadde skapt formuer for tyske kjemiske selskaper, ble nå laget i Frankrike, Storbritannia og USA. For å overleve og vokse måtte BASF utvikle nye markeder. Bosch økte produksjonen av ammoniakk og begynte å søke etter et viktigere produkt.
I 1919 BASF , Bayerische Stickstoffwerke AG og andre tyske selskaper for å danne en “ nitrogen union ” . Kontrollere 98% av det tyske markedet, det etablerte salgspris av nitrogen, samt eksportkvoter . I de første årene av eksistensen ble unionen støttet av den tyske regjeringen i navnet " nasjonal interesse ". Med unntak av BASF, kunne alle medlemmene produsere så mye de ønsket. Til tross for sin heterogene sammensetning, kunne den vare til 1945.
I 1920 utviklet Bosch og Wilhelm Meiser Bosch-Meiser-prosessen som syntetiserer urea fra ammoniakk. Sammenlignet med annen nitrogengjødsel har urea (1) en høyere konsentrasjon av nitrogen, (2) kommer i krystallform (f.eks. Granuler), noe som gjør det lettere å transportere, (3) er løselig i vann, (4) når det påføres, spaltes til ammoniakk og karbondioksyd , (5) er luktfri, (6) ikke tennes, (7) er ikke- eksplosiv og (8) fordamper så "ubetydelig" ved en temperatur på 20 ° C . Siden den er i solid form, krever den ikke en installasjon under trykk for transport og bevaring. På den annen side krever produksjonen av ammoniakk et overskudd av energi (ca. 35% av ammoniakk). På grunn av disse fordeler, er urea-nitrogengjødsel den mest brukte i verden ved begynnelsen av XXI th århundre. Siden 1997 har de fleste ammoniakk-synteseområder en integrert produksjonsenhet for urea.
Våren 1921 overtok BASF-ansatte, påvirket blant annet av den kommunistiske diskursen , kontrollen over Leuna-nettstedet. Selskapet kalte inn politiet for å få slutt på deres handlinger: flere streikende ble drept. Politiet gjennomsøkte hjem og arresterte hundrevis av arbeidere. Uten unntak ble alle ansatte sagt opp. BASF ansatt de tidligere ansatte på nytt, unntatt de som er i faresonen. I disse tider med stor økonomisk uro var folk desperate etter arbeid. Produksjonen på stedet gikk tilbake til full kapasitet.
Like etter muret BASF nettstedet og ringte inn en sikkerhetsstyrke: hver av de 30 000 ansatte som kom inn eller ut av stedet måtte fremvise et identitetskort. Hver dag ble det søkt etter tilfeldig utvalgte ansatte. For å finne ut mer, bestemte en tysk journalist seg for å gå inn på siden og forkle seg som en ansatt. I følge ham var Leuna helvete . Det var en metall labyrint minner ham om en "stor jern orm . " Ansatte ble betalt av oppgaven, mange tok sykefravær fra tid til annen for å hvile. Carl Bosch så Leuna annerledes: det var toppen av teknisk perfeksjon. De ansatte jobbet hardt, men de demonstrerte hva mennesker var i stand til.
Under første verdenskrig ble Oppau- området modifisert for å produsere ammoniumnitrat , en forløper for eksplosiver . Dette produktet ble lagret i nærheten av andre kjemiske forbindelser, inkludert ammoniumsulfat (som kan brukes som gjødsel). I 1921 skjedde en stor eksplosjon i en silo som inneholdt omtrent 4000 tonn nitrert ammoniumsulfat . Den Oppau eksplosjon forårsaket dødsfallet til hundrevis av mennesker og ødelagt byen.
Carl Bosch, oppgitt, trakk seg tilbake til villaen sin i Heidelberg i flere måneder og forlot løytnantene sine for å ta seg av den daglige virksomheten til BASF. Til en pris av rundt 500 millioner Papiermarks ble Oppau-nettstedet satt i drift igjen på tre måneder under tilsyn av Carl Krauch .
I 1924 kom to tredjedeler av BASFs inntekt fra produksjonen av ammoniakk på Oppau og Leuna. Selskapet investerte i forskning og utvikling for å forbedre produksjonen, og gjøre nettsteder mer produktive, mer stabile og mer lønnsomme. Disse forbedringene gjorde det mulig for BASF å konkurrere med franske syntesesider, men andre konkurrenter begynte å delta i løpet.
Det britiske selskapet Brunner Mond , som hadde prøvd å forhandle om en lisens for Haber-Bosch-prosessen , foretrakk å anskaffe teknologien ulovlig. To Alsace- ingeniører leverte planene for de to stedene til en sum av 12.500.000 franc . Ved julen 1923 drev Brunner Mond to ammoniakk-syntesesites, og hadde ikke betalt noe til BASF. Det amerikanske selskapet DuPont bestemte seg for å ansette seniorteknikere fra BASF. Noen måneder senere syntetiserte hun også ammoniakk uten å ha betalt BASF en eneste krone.
Andre mindre konkurrenter gjorde også sitt utseende. Litt før 1920 utviklet den italienske Giacomo Fauser en prosess som tillot å syntetisere ammoniakk med en hastighet på 100 kg per dag. Hans arbeid ble industrialisert og førte til Fauser-Montecatini-prosessen , forlatt etter at Montecatini- gruppen forsvant på 1960-tallet. I 1921 grunnla italienske Luigi Casale det sveitsiske selskapet Ammonia Casale SA i Lucerne med det mål å markedsføre sin synteseprosess. I 2009 hevdet selskapet å ha installert mer enn 200 syntesesider over hele verden. Rundt 1920 utviklet Georges Claude , grunnlegger av Air Liquide , en prosess for syntese av ammoniakk som krever et trykk på mellom 70 og 100 MPa omtrent. Tyskeren Friedrich Uhde på sin side utviklet Mont Cenis-Uhde- prosessen, en lavtrykksprosess designet for å dra nytte av gassene som produseres av koksovnene i drift ved Mont Cenis i Herne, Tyskland . Den amerikanske Nitrogen Engineering Company også utviklet en lignende prosess på 1920-tallet. På 1960-tallet, de fleste av disse prosessene var fortsatt i handelen. Andre prosesser ble utviklet i løpet av 1980- og 1990-tallet.
I 1939, av de 110 syntetiske områdene i drift, brukte omtrent 90% disse konkurrerende prosessene, men halvparten av den syntetiske ammoniakkproduksjonen kom fra Haber-Bosch-prosessen . Etter andre verdenskrig ble Haber-Bosch-prosessen og dens analoger stadig viktigere for å formørke andre prosesser.
I 1924 utviklet BASF-ansatte Mittasch - Pier -Winkler-prosessen, som syntetiserer metanol fra syngas . Leuna-nettstedet ble modifisert for å produsere det, og BASF la dermed til en ekstra inntektskilde. Som med Haber-Bosch-prosessen krever det høyt trykk. På 1920-tallet klarte BASF-forskere på initiativ av Bosch å utvikle en industriell prosess som konverterer metan (CH 4 ) til dihydrogen (H 2 ): det er dampreformering , som gjorde det mulig å redusere spesielt kostnadene ved å produsere ammoniakk. Det er fortsatt brukes i XXI th århundre.
I løpet av 1920-tallet så tyske kjemiske selskaper sin økonomiske betydning avta. I et forsøk på å motveie britiske og amerikanske selskaper (hovedsakelig Imperial Chemical Industries i Storbritannia og Allied Chemical and Dye Corporation i USA), bestemte lederne for BASF , Bayer og Hoechst å møte for å fullføre et forslag som hadde spist for en stund: det å slå sammen aktivitetene sine. Under en serie forhandlinger iNovember 1924ble dette forslaget modulert til en Interessengemeinschaft ("økonomisk interessegruppe"), som fødte høsten 1925 en verdensgigant: IG Farben . Medlemsbedrifter forble fritt til å markedsføre produktene sine under merkevarene sine, men delte sine forskningslaboratorier og administrative strukturer.
I 1926 hadde IG Farben en markedsverdi på 1,4 milliarder Reichsmarks og sysselsatte rundt 100.000 mennesker. 65% av "enorme fortjeneste" kom fra syntesen av ammoniakk, men BASFs forsknings- og utviklingskostnader var "enorme". Heinz Beike anslår i 1960 at utviklingen av syntesesidene hadde kostet rundt 820 millioner papirmerker avJanuar 1919, halvparten lånt fra den tyske regjeringen.
Carl Bosch, utnevnt til direktør for IG Farben da den ble grunnlagt, var i stand til å gjennomføre et prosjekt som var så viktig, om ikke mer, enn industrialiseringen av Haber- prosessen : syntesen av bensin . Han hadde tilgang til enorm forskningskapital, kunne dra nytte av all teknologien som ble utviklet av de forskjellige kjemiske selskapene i IG Farben , inkludert industriell mestring av Haber-Bosch og Mittasch-Pier-Winkler- prosessene , og hadde tilgang til imponerende forskningslaboratorier. Etter å ha anskaffet Friedrich Bergius ’ patenter på hydrogenering , satte IG Farben i gang et stort forskningsprogram om denne prosessen.
På slutten av 1920-tallet ble det oppdaget et oljefelt i Oklahoma , USA. Først trodde etterforskere at det var et lite felt, men Øst-Texas var mer et "hav av olje" . I 1930 så Texas og Louisiana sitt territorium dekket av pumpestasjoner. Prisen på bensin steg til ni amerikanske cent for 3,785 liter . Det syntetiske drivstoffet til IG Farben , Leunabenzin (bokstavelig talt "Leuna bensin"), kunne ikke konkurrere.
Den økonomiske krisen i 1929 forstyrret all IG Farbens aktiviteter . Etterspørselen etter alle produktene gikk ned. Det for syntetisk ammoniakk falt med en tredjedel i 1930. Tre år senere, i 1933, ble IG Farbens inntekter halvert.
Heinrich Brüning ble utnevnt til Tysklands forbundskansler i 1930. Han og Bosch kom godt overens, IG Farben oppnådde fordeler fra den tyske regjeringen, som tillot gruppen å selge sin produksjon av Leunabenzin i Tyskland. I tillegg erklærte Brünings kabinett en embargo mot import av nitrogenholdig gjødsel, som tillot IG Farben å øke prisen på sine syntetiske gjødsel i Tyskland.
Til tross for konkurranse i utlandet solgte IG Farben all sin syntetiske ammoniakkproduksjon. I tillegg etablerte den noen få syntesesider i USA, Frankrike og Norge . Hans ekspertise innen høytrykkskjemi tillot ham å vurdere produksjonen av forskjellige produkter, for eksempel syntetisk gummi ( Buna ) og plast . Fram til 1930 var IG Farben verdens største produsent av syntetisk ammoniakk. I 1927 produserte den rundt 500.000 tonn. Fra 1929 til 1932 var det omtrent en million tonn per år.
Paul von Hindenburg , president for Reich for Weimar-republikken , fikk Heinrich Brünings avgang iMai 1932. Etter flere politiske omveltninger, Adolf Hitler ble kansler i30. januar 1933. Ifølge Bosch trengte Tyskland alle sine forskere, til og med jøder. Under et en-til-en-møte reagerte Hitler voldsomt på Boschs forslag, og Bosch var ikke lenger velkommen i følget til Führer , heller ikke blant tyske dignitarier.
Styret i IG Farben , som var ivrig etter å øke selskapets salg, satte seg for å forbedre forholdet til naziregimet. I 1935 ble Bosch degradert til en ærespost. Så ble IG Farben fullstendig satt under regimet for tjenesten, og leverte bensin, gummi og nitrat, alt syntetisk. I likhet med BASF i første verdenskrig ble IG Farben en del av det tyske militærindustrielle komplekset .
I 1936 kunngjorde Hermann Göring offentlig fireårsplanen : Det tredje riket var å utvikle en industri som var i stand til å opprettholde den kommende krigsinnsatsen. Og i henhold til linjene i planen var de kjemiske selskapene de som hadde mest behov for tyske statlige midler. Faktisk bare de kunne produsere syntetiske erstatninger for importerte materialer, som bensin, gummi og nitrogenholdige produkter forløpere for eksplosiver. I løpet av de første seks månedene av programmet mottok IG Farben omtrent 70% av milliardene riksmarkene som ble brukt. I perioden 1936-1939 kom 40% av økningen i IG Farbens salg direkte fra subsidier betalt av den tyske regjeringen under planen.
Mellom 1936 og 1939 utviklet forskere ved IG Farben en ny metode for delvis oksidasjon . Det gjør at ethvert (eller nesten) hydrokarbon kan transformeres til en kilde med tilstrekkelig rent hydrogen for behovene til Haber-Bosch-prosessen . Deres H : C- forhold er lavere enn for naturgass , og prosessering av disse hydrokarboner krever større installasjoner. I industriell praksis foretrekkes tunge fyringsoljer på grunn av lavere kostnader.
Den USA offisielt inn i krigen etter angrepet på Pearl Harbor i7. desember 1941. Imidlertid hadde den amerikanske føderale regjeringen , som var klar over militærbehovet når krig herjet i Europa, allerede satt i gang et stort program for bygging av syntesesider. Den første ble fullført i 1941. Ti flere ble bygget, og tilførte 880 kiloton ammoniakk til USAs årlige produksjon.
Under andre verdenskrig produserte Leuna-området Leunabenzin for den tyske hæren. Andre steder ble også bygget, ettersom Leuna møtte en fjerdedel av den tyske etterspørselen. I 1939 importerte Tyskland mer enn to tredjedeler av drivstoffet. På begynnelsen av 1944, til tross for fire år med krig og en embargo mot importen, hadde den like mye drivstoff i reserve. Nettstedet syntetiserte også nitrogenforbindelser, forløpere for gjødsel og eksplosiver.
I 1944 var størrelsen på Leuna-området ca. 7,77 km 2, og stedet sysselsatte omtrent 35 000 mennesker, hvorav en fjerdedel var fanger eller slaver . På den tiden var det sannsynligvis det mest strategisk viktige stedet i Europa. Sterkt beskyttet, ble det omgitt av eksplosjonsvegger og batterier av luftvernvåpen . Andre steder i Tyskland besto luftfartsbatterier av 6 til 12 våpen. I Leuna besto hvert batteri av 32 kanoner ledet av en radar , et Grossbatterie . Røykfugler skjulte stedet delvis, og han var omgitt av jagerfly som var klare til å ta av for å forsvare ham. IG Farben- kadre trente 5000 mennesker som frivillige brannmenn og ytterligere 20.000 ble trent til å betjene luftvernkanoner.
Nettstedet ble bombet for første gang den 12. mai 1944 : det var begynnelsen på slaget ved Leuna som varte i nesten et år, og som var en del av en militær kampanje som skulle redusere reservene til tyske petroleumsprodukter . Etter angrepet på12. maible stedet restaurert på tre dager og tiltak ble iverksatt for å styrke beskyttelsen. Senere i mai tildelte tyske generaler 350 000 arbeidere, inkludert 7 000 hæringeniører, til å vedlikeholde og reparere stedet. Bruddene forårsaket av bombeflyene ble raskt reparert. De amerikanske styrkene opprettholdt sine luftangrep til tross for tapene. Faktisk ble mange bombefly ødelagt eller skadet under disse angrepene. Imidlertid iOktober 1944, møtte de liten motstand i tre uker på rad. Noen dager senere ødela tyske fly flere amerikanske bombefly i et "massivt angrep" . Men det var ikke tilstrekkelig til å stoppe angrepene: Mot slutten av krigen produserte Leuna-området bare 15% av sin nominelle kapasitet. Under slaget ved Leuna lanserte amerikanske styrker 22 ”massive luftangrep”, og sendte over 6000 bombefly, som kastet 18.000 tonn bomber. Etter krigen erklærte Tysklands Albert Speer , minister for våpen og ammunisjon, at hvis allierte styrker hadde ødelagt alle produksjonsanlegg for syntetisk bensin, ville krigen ha avsluttet om åtte uker.
Diffusjonen av forskjellige ammoniakk-synteseteknologier ble bremset av krigen, men kapasiteten til allerede bygde steder ble økt.
Fra 1927 til 1933, mens han jobbet i IG Farben , utviklet Leonid Andrussow Andrussow- prosessen for å syntetisere hydrocyansyre fra metan og ammoniakk . Utviklingen av prosessen, som delvis foregår ved høy temperatur, ble mulig takket være ekspertisen til BASF. Denne prosessen tillot industriell produksjon av Zyklon B , et plantevernmiddel som spesielt ble brukt til å drepe fanger i tyske konsentrasjonsleirer under andre verdenskrig.
For deres aktive deltakelse i Shoah ble flere seniorledere for IG Farben prøvd i 1947 under IG Farben-rettssaken . Selskapet ble demontert fraAugust 1950og BASF ble igjen et fullverdig selskap. På begynnelsen av XXI - tallet var BASF det største kjemiske selskapet i verden etter inntekt.
På slutten av andre verdenskrig var infrastrukturen i Europa og Japan i ruiner. I Asia hadde flere land blitt utsatt for betydelig ødeleggelse. USA, spart ødeleggelsen, hadde det økonomisk bedre.
Presidenten til USA Harry S. Truman , fryktet sovjetiske intriger overalt på planeten, formaliserte12. mars 1947det som skal kalles Truman-doktrinen . Dette var en av faktorene som førte til den kalde krigen .
De 3. april 1948, omtrent tre år etter krigens slutt, ble Marshall-planen offisielt lansert for å hjelpe gjenoppbyggingen i Europa. Han la til rette for det franske økonomiske miraklet og det tyske økonomiske miraklet . På den tiden hadde det amerikanske folket, husket Pearl Harbor Attack , liten sympati for Japan, som derfor ikke kunne håpe på økonomisk hjelp fra USA. Under koreakrigen ble japanske næringer imidlertid en viktig militærleverandør, som tillot landet å komme seg økonomisk. Det var starten på det japanske økonomiske miraklet .
I etterkant av andre verdenskrig, i 1945, var verdensproduksjonen av syntetisk ammoniakk på det nivået som ble nådd på slutten av 1920-tallet. Det var fra 1950-tallet at den begynte å øke betydelig igjen. Flere hovedårsaker forklarer denne endringen: (1) slutt på matrasjonering i Europa, (2) gjennomsnittlig økning i kjøpekraft i Vesten , (3) økning i forbruk av kjøttprodukter i Vesten og (4) distribusjon i USA Forent av en rekke hybridkorn som bruker mye nitrogengjødsel.
Det var også fra 1950-tallet at konstruksjonen av ammoniakk-synteseområder ble virksomheten til noen få ingeniørselskaper som inneholdt både ekspertise og patenter . De tilbød sine tjenester innen design, konstruksjon og oppstart av nettsteder over hele kloden. Trendene som tok form i USA ble senere karakteristiske for de nye stedene: (1) naturgass er deres primære kilde til hydrogen, (2) de er bygget både i nærheten av en brønn eller en rørledning med naturgass og en befarbar strøm og (3), i tillegg til ammoniakk, produserer de forskjellige gjødselvæsker og faste stoffer.
På 1960-tallet begynte prosessene for å syntetisere ammoniakk, og dets derivater, å spre seg utenfor de såkalte utviklede land. Installasjoner ble bygget i regioner som er rike på naturgass ( Karibia og Midtøsten ), så vel som i såkalte underutviklede folkerike land ( Kina , India , Pakistan og Indonesia ). Mao Zedong lanserte sitt store sprang fremover i 1958. På den tiden vokste den kinesiske befolkningen raskt. Dette politiske programmet tvang kineserne til å danne landbrukskommuner og straffet de som ønsket å opprettholde en familiehage. Det forårsaket sult i Kina og drepte minst 15 millioner kinesere fra 1958 til 1962. Kinesiske myndigheter tillot igjen dyrking ved hjelp av tradisjonelle metoder.
I 1963 lanserte de kinesiske myndighetene et stort program for å bygge ammoniakk-syntesesteder. Hydrogen kom fra delvis oksidasjon av kull . Effektiviteten var 120 G J per tonn ammoniakk, mens på 1950-tallet forbrukte de mest effektive nettsteder kull 85 GJ per tonn. På 1960-tallet forbrukte naturgass nettsteder rundt 45 GJ per tonn. Til tross for dette lave utbyttet ble de kinesiske kullstedene holdt i drift (i 1997 syntetiserte de for eksempel 18,75 Mt ammoniakk).
Disse forbedringene var ikke nok, Kina var fortsatt gjenstand for matrasjonering tidlig på 1970-tallet. Trettifem år senere, i 2008, taklet Kina en moderne svøpe: fedme . Etter Richard Nixons besøk fra 21 til28. februar 1972relasjoner avslappet med Vesten. Kinesiske myndigheter bestilte 13 ammoniakk- syntesekomplekser . De ønsket den mest effektive teknologien og de største kompleksene som var tilgjengelige. I løpet av få år doblet mengden nitrogenholdig gjødsel i Kina. Kinesiske myndigheter bestilte andre komplekser. I 2008 var Kina både den største produsenten og den største forbrukeren av syntetisk ammoniakk. Befolkningen var større der enn på Maos tid, og likevel hadde kineserne tilgang på mer mat enn forrige generasjon.
På begynnelsen av 1960-tallet, India var "på randen av katastrofe" : befolkningen fortsatte å vokse og bøndene, som dyrket som i middelalderen , var ikke i stand til å møte etterspørselen. En tilbakevendende hungersnød bosatte seg i landet. Den daværende statsministeren, Jawaharlal Nehru , lanserte deretter et stort program for agrar modernisering. Monkombu Swaminathan , genetiker og agronom, var ansvarlig for koordinering av prosjektet. På råd fra den amerikanske agronomen Norman Borlaug , "far" til den grønne revolusjonen , importerte landet massivt gjødsel og frø med høy avling, og indiske bønder brukte de intensive dyrkingsteknikkene som ble brukt i Europa og Nord-Amerika. I løpet av noen få måneder doblet kornproduksjonen : det var starten på den " indiske grønne revolusjonen ". Mot alle forventninger kunne indianerne begynne å spise mett igjen i 1968. Førti år senere, i 2004, var India verdens ledende produsent av melk og te og ble nummer to for ris og hvete . Det var den tredje største eksportøren av bomull .
På 1960-tallet økte verdensproduksjonen av syntetisk ammoniakk med en faktor på 2,3 og nådde rundt 42 M t / år . På 1970-tallet økte den nesten like mye. Denne etterspørselen ble støttet av land i Asia og Sør-Amerika som dyrket massivt nye sorter av ris , hvete og mais . Det ble gjort lettere ved å oppdage og utnytte store forekomster av naturgass i Sentral-Asia og Sibir . I løpet av 1980- og 1990-tallet var veksten mindre betydelig, men fortsatte. Meld fra denne sterke vekst, evne globale ammoniakkproduksjonen i 1990 var 120 Mt , mens i 1999 var det 160 Mt .
Inntil de tidlige 1950-tallet, fremstilling av syntesegass, en blanding av H- 2og N 2, ble gjort i innretninger som arbeidet under et trykk av størrelsesorden 1 M Pa . Deretter gjorde nye legeringer og mer presise konstruksjonsteknikker det mulig å øke trykket opp til 4 MPa . Som et resultat ble (1) størrelsen på utstyret redusert, (2) mengden katalysator som ble redusert ble redusert, (3) mengden energi som var nødvendig for kompresjon ble også redusert og (4) hastigheten på gjenværende varmeutvinning var økt. Disse forbedringene gjorde det mulig å redusere kostnadene ved å fremstille syntesegassen betydelig. Den MW Kellogg selskapet (MWK) var den første, i 1953, for å bruke denne teknologien.
Texaco i 1954 og Shell i 1956 kommersialiserte nye prosesser for utvinning av hydrogen fra flytende hydrokarboner . Denne teknologien er interessant i regioner der naturgass ikke er rikelig.
Utviklingen av jetmotorer , uavhengig av britiske Frank Whittle og tyske Hans von Ohain på 1930- og 1940-tallet, førte også til sin andel av innovasjoner, som for eksempel opprettelsen av gasturbinen og kompressoren. Sentrifugal . De første industrielle ammoniakkesyntese-prosessene, lisensiert fra IG Farben eller utviklet etter første verdenskrig , anvendte prinsippene skissert av Haber. Som et resultat var stempelkompressorteknologi , opprinnelig opprettet av samarbeidspartnere fra Carl Bosch , den eneste som ble brukt på syntesesider til slutten av andre verdenskrig . Utviklingen av sentrifugalkompressorer i flere trinn tillot betydelige besparelser når det gjelder energiforbruk. En enkelt kompressor av denne typen kan faktisk erstatte flere stempelkompressorer. Stempelkompressorer er i stand til å oppnå et trykk i størrelsesorden 100 MPa og har en høy virkningsgrad (opptil 87%), men er både dyre å installere og bruke. Sentrifugalkompressorer er i stand til å håndtere større luftmengder, men må operere med 70% eller mer av kapasiteten til å forsyne et synteseområde effektivt.
I industrisjargong kalles en enhet som brukes til å produsere ammoniakk et "tog": det består av (1) syntesegasspreparasjonsenheten, (2) den kjemiske reaktoren der syntese, (3) av lagringsenheten og (4 ) av rørene som brukes til sirkulasjon av væsker ( blant annet gass og varmeoverføringsvæsker ). For eksempel hadde Leuna-nettstedet da det stengte i 1990 18 tog. Det var derfor 18 stempelkompressorer i drift.
Tidlig på 1960-tallet var maksimalt kapasiteten til et tog 300 tonn ammoniakk per dag. Før introduksjonen av sentrifugalkompressorer stengte syntesesteder så mange tog som trengs for å møte et fall i etterspørselen fordi det var få økonomiske måter å lagre flytende ammoniakk på. Kommersialiseringen av industrielle kjøleskap for væsker, samt installasjon av rørledninger og kjølebeholdere, gjorde det mulig å se for seg en forbedring av prosessen.
På 1960-tallet, basert på ulike innovasjoner, bestemte MWK-ingeniører seg for å bruke damp til å transportere energi til de forskjellige enhetene på et sted "med et helt nytt design" . De utnyttet dermed energien som ble frigitt under syntesen av ammoniakk. Alle kompresjonsbehov på stedet blir levert av en enkelt sentrifugalkompressor, som drives av en dampturbin . De minimerte også varmetap i forskjellige enheter. All denne innsatsen gjorde det mulig å lage et sted som kunne være selvforsynt med energi. Også den aktive overflaten av katalysatorene ble forbedret, og innføringen av metanatoren førte til dannelsen av en renere syntesegass. Alle disse endringene gjorde det mulig å designe syntesesider som krever mindre trykk. Før 1963 var det vanligvis i området 30 til 35 MPa . Deretter ble den redusert til 15 MPa eller mindre. Denne reduksjonen virker ugunstig på den direkte reaksjonen av N 2 (g)+ 3 H2 (g)⇌ 2 NH3 (g), men tillater billigere installasjoner. Som et resultat er kostnadene for å produsere syntetisk ammoniakk desto lavere.
Den nye teknologien som ble utviklet av ingeniørene i MWK, ble kalt “ ett-tog ammoniakk-anlegg ” , som kan oversettes som “ enkel-tog ammoniakk- syntese-sted”. Selskapet opprettet et første nettsted i Texas City iDesember 1963. Noen få måneder senere installerte hun et sekund i Luling, Louisiana , deretter et tredje i Yazoo City , Mississippi . Det var det første stedet som kunne produsere 1000 korte tonn (omtrent 900 tonn ) ammoniakk per dag. Mot slutten av 1960-tallet hadde MWK etablert 28 slike nettsteder i USA, noe som bidro med halvparten av den amerikanske produksjonen. Det var denne teknologien som ble implementert i de 13 kompleksene som Kina bestilte i 1973.
Andre ingeniørfirmaer gjorde også betydelig forsknings- og utviklingsarbeid på dette området, inkludert British Imperial Chemical Industries , danske Haldor Topsoe , tyske Kruppe Uhde , Japanese Chiyoda Corporation og Indian Kinetics Technology India . Likevel er KBR , sammensmelting av noen amerikanske selskaper med MWK, fortsatt det tidlige XXI - tallet det viktigste selskapet på dette feltet. I 1999 var mer enn 150 "MWK" -steder i 30 land og bidro med mer enn halvparten av økningen i global kapasitet siden midten av 1960-tallet. For eksempel drev Esso Chemie , et datterselskap av Exxon , mange 1969 til 1973 ( og sannsynligvis de påfølgende årene) et synteseside på Europoort i Nederland . På en enkelt produksjonslinje kunne stedet produsere opptil 1350 tonn flytende ammoniakk per dag . Hydrogenet kom fra oljefeltene i Nordsjøen . Det høyt automatiserte stedet kan levere salpetersyre , urea og ammoniumnitrat .
Adopsjonen av MWK-teknologi gjorde det mulig å øke kapasiteten til syntesesider betydelig. For eksempel økte modalstørrelsen på de nylig igangsatte stedene fra 200-400 tonn ammoniakk per dag tidlig på 1960-tallet til 800-1000 tonn per dag på begynnelsen av 1970-tallet, deretter til 1200-1,400 tonn. Per dag på 1980-tallet. I 2001 var det flere steder som kunne fikse over en million tonn ammoniakk per år:
På 1970-tallet benyttet BASF seg av aminer for å behandle gasser med aminer , som hadde startet på 1930-tallet, for ytterligere å redusere tilstedeværelsen av karbondioksid i syntesegass. Deretter forbedret hun teknologien ved å utnytte egenskapene til aktivert N- metyldietanolamin (aMDEA). På 1990-tallet vil den tilpasse sin teknologi med suksess for å behandle flytende naturgass . I løpet av de samme årene utviklet KBR- selskapet en ny teknologi for syntese av ammoniakk. Den bruker en ny katalysator, ruthenium på et grafittlag , som gjør det mulig å betjene enhetene ved et trykk på rundt 9 M Pa . Sammenlignet med tilsvarende industrielle prosesser i drift, vil det kreve mindre mekaniske påkjenninger og redusere produksjonskostnadene for ammoniakk, mens produksjonen øker med 40%. Denne teknologien ble spesielt implementert i Point Lisas , Trinidad og Tobago , i 1998.
Alle innovasjonene til den opprinnelige Haber-Bosch- prosessen har redusert energien som kreves for syntesen av ammoniakk. I 2000 var hun best på 26 G J per tonn, mens det teoretisk er 20,9 GJ . I 1962 var det i beste fall 45 GJ per tonn, og i løpet av de første årene av Oppau-området var det rundt 100 GJ per tonn.
Selv med disse store energibesparelser, syntesen av nitrogengjødsel er mer energiintensiv enn fremstillingen av fosfatgjødsel og kaliumgjødsel . For eksempel på midten av 1990-tallet krevde syntesen av alle nitrogenholdige gjødsel omtrent 9 ganger mer energi enn de to andre sammen . Til tross for denne forskjellen er det ikke i fare, fordi planeten inneholder for eksempel nok kull til å dekke det globale energibehovet i flere tiår, om ikke flere århundrer (kostnadene for disse gjødselene ville være høyere). Også bedre spredningsteknikker og erstatning av mer energiintensive steder vil redusere denne energikostnaden.
Under den kalde krigen ble Leuna- syntesesiden satt i drift igjen av østtyskere . Selv om det ble slukket i 1990, er byen Leuna fortsatt en viktig industriell kjemisk området i XXI th århundre.
Også i samme århundre er katalysatoren utviklet av Alwin Mittasch , med noen mindre modifikasjoner, fortsatt i bruk. Kjemiske reaktorer er større: levetiden Carl Bosch, de hadde en høyde på ca 9 meter , i begynnelsen av XXI th århundre de nådde ca 30 meter høy. I noen områder er mengden syntetisert gjødsel så høy at toget ikke lenger er tilstrekkelig til å transportere det, det er erstattet av rørledninger .
I 1938 var det i gjennomsnitt behov for 1600 arbeidere for å produsere 1000 tonn ammoniakk per dag. I 2001 var det behov for 55. Mengden energi som kreves for å produsere tonn nitrogengjødsel ble redusert med fire.
I løpet av 1990-tallet var syntesen av ammoniakk den nest viktigste i masse, overgått av svovelsyre . I 1998 ble 129 Mt av hver forbindelse syntetisert. Mengden syntetisk ammoniakk har fortsatt å øke siden den gang. For eksempel var den 133,5 Mt i 2003 og 159 Mt i 2007. Den globale produksjonen i 2018 var 175 millioner tonn. Kina produserte 28,5% av denne mengden, etterfulgt av Russland med 10,3%, USA med 9,1% og India med 6,7%. På 2010-tallet ble 3 til 5% av naturgassen som produseres årlig i verden, brukt til produksjon av syntetisk nitrogengjødsel.
I 2005, som et resultat av angrepene 11. september 2001 , ble sikkerhetsstandardene for ammoniumnitrat skjerpet i USA, fordi det kan brukes til å produsere eksplosiver (spesielt ANFO ). Denne endringen fikk flere selskaper til å forlate denne produksjonen.
Gerhard Ertl mottok 2007 Nobelprisen i kjemi for sitt arbeid med overflatekjemi. Takket være bruken av elektronmikroskopet lyktes han i å "forklare mekanismen for syntese av ammoniakk på overflaten av en jernbasert katalysator" .
Samme år 2007 nådde verdensproduksjonen av syntetisk ammoniakk 131 millioner tonn (tidligere år var produksjonen lavere). Sammenlignet med jordens atmosfære er denne massen ubetydelig.
I 2009, ifølge administrerende direktør i BASF, uten nitrogenholdig gjødsel avledet av ammoniakk produsert av Haber-Bosch-prosessen , ville halvparten av verdens befolkning sulte. Likevel ijanuar 2009, stengte BASF- selskapet visse ammoniakk-syntesesider etter den globale økonomiske krisen i 2008 og påfølgende år .
Denne tankbilen transporterer vannfri ammoniakk. Foto tatt på5. september 2011.
Vogn i Japan . Foto tatt på18. juni 2007.
Fartøy som brukes til transport ved lav temperatur av væsker: flytende petroleumsgass , ammoniakk eller vinylklorid . Foto tatt på19. juni 2009.
Rørledning som forbinder Togliatti , Russland, til Odessa , Ukraina. Foto tatt på31. mai 2006.
Storskala bruk av syntetisk nitrogengjødsel forårsaker ulike skadelige effekter på miljøet . I følge en FN-rapport publisert i 2007, er påføring av gjødsel en av faktorene som forårsaker "ødeleggelse av fiskehabitater, kystforurensning og en skadelig spredning av alger" .
Ved begynnelsen av XXI th århundre, vil mengden av syntetisk fiksert nitrogen er ekvivalent med den som bestemmes av de nitrifiserende bakterier og lyn , som har revolusjonert den nitrogensyklusen . Halvparten av det syntetisk faste nitrogenet absorberes ikke av planter, det finnes hovedsakelig i vann i form av nitrater . For eksempel ble konsentrasjonen av nitrater firedoblet mellom 1900 og 2000 i Mississippi-elven i USA og doblet seg i Rhinen i Tyskland. Virkningen av denne høye konsentrasjonen blir studert, men det er liten sikkerhet.
Nitrater fremme veksten av alger , og overflaten akvatiske ugress , som dekker hele eller en del av vannet. Dette fører til en betydelig reduksjon i mengden solskinn i vannet under vann. Denne mangelen på lys fører til at undervannsplanter dør. Deres forfall reduserer mengden oppløst oksygen , som igjen forårsaker død av levende ting på havbunnen, for eksempel bløtdyr og sjømat , som trenger dette oksygenet for å leve.
I havområder som mottar vann fra forskjellige elver som bærer disse nitratene, er oksygenivået så lavt at bunnen er foret med døde oksygenkrevende bakterier . Dette er for eksempel tilfellet med Østersjøen , Middelhavet , Svartehavet og Great Barrier Reef . Utenfor Louisiana i 2008 utvidet en slik dødsone seg over et område som tilsvarer området New Jersey , omtrent 22 000 km 2 . Den nøyaktige rollen til nitrater er ukjent, men er viktig.
Rollen til nitrogen som var spredt i luften, var også lite kjent i 2008. Det sprer seg i form av NO , NO 2 og annet NO x , noe som bidrar til luftforurensning . Noen av disse NO x kommer fra forbrenning av fossilt brensel , men mellom 15 og 50% vil komme fra produkter avledet av syntetisk ammoniakk. Iaugust 2009, en studie publisert av National Oceanic and Atmospheric Administration sier at lystgass , som blant annet frigjøres fra nitrogengjødsel, var den primære kilden til ozonnedbrenning i 2009.
I følge en rapport utgitt av FNs mat- og jordbruksorganisasjon ioktober 2009vil verdens befolkning være 9,1 milliarder mennesker i 2050. For å mate den ekstra befolkningen, vil det for eksempel være nødvendig å øke verdens kornproduksjon med omtrent 1 milliard tonn per år (i 2009 var det omtrent 2, 1 milliard tonn). Iseptember 2012, en amerikansk forsker, basert på forskning publisert i 1972 ( The Limits to Growth ), hevder at den totale produktiviteten til terrestriske planter har nådd et platå de siste årene, uavhengig av menneskelig innsats for å øke den.
I 2019 kunngjorde selskapet EuroChem oppstart av et ammoniakk-syntesekompleks som kostet det 1 milliard dollar og kan produsere 1 million tonn ammoniakk per år. Den bruker teknologi utviklet av KBR- selskapet , som hevder at komplekset er det største det noensinne har installert i Europa.
Med mindre det skjer en radikal endring i produksjonsforholdene eller et stort gjennombrudd i industriell kjemi , er det høyst sannsynlig at Haber-Bosch-prosessen (og dens analoger) vil fortsette å spille en ledende rolle i mattryggheten i verden.
“ Mineraliserte forekomster av natrium- og kaliumnitrater, funnet i Atacama-ørkenen i Chile, bidrar minimalt til den globale nitrogenforsyningen. "
“ Mineraliserte forekomster av natrium- og kaliumnitrater, funnet i Atacama-ørkenen i Chile, bidrar minimalt til den globale nitrogenforsyningen. "
: dokument brukt som kilde til denne artikkelen.