Haber-Bosch prozesua

Haber-Bosch prozesua  industria mailan ezagutzen da amonioa lortzeko metodo erabilena delako. Nitrogenotik (N2) abiatuz amonioa (NH3) lortzen da hidrogenorekin (H2) gauzatutako erreakzio baten bitartez.


Erreakzio hori exotermikoa da, hau da, beroa askatzen du. Hala ere, entropiaren ikuspegitik ez da mesedegarria, lau gas molekulak (N₂ eta 3 H₂) bi produktu molekulatan (2 NH₃) bihurtzen direlako. Horregatik, presio handiak erabiltzen dira oreka amoniakoaren sorreraren alde mugitzeko, horretaz gain, tenperatura altuak behar dira erreakzioa azkarrago gertatzeko. 

Fritz Haber eta Carl Bosch kimikari alemaniarrek garatu zuten prozesua XX.  mendearen lehen hamarkadan. Lehendik zeuden amoniako ekoizteko metodoak, hala nola Birkeland-Eyde eta Frank-Caro prozesuak, hobetzeak aurrerapauso handia ekarri zuen amonio industria ekoizpenean. 

Bai Haber-ek eta bai Bosch-ek kimikako Nobel saria irabazi zuten; Haberrek 1918an amoniako sintesiarengatik eta Boschek 1931n presio handiko ekarpenengatik. 

 Historia 
XX. mendearen hasieran, biztanleria eta bizi-itxaropena nabarmen hazi ziren aurrerapen mediko eta teknologikoei esker. Hala ere, elikagaien ekoizpenak ez zuen erritmo bera jarraitu, eta zientzialariek lurzoruaren emankortasuna handitzeko moduak bilatzen hasi ziren.

Nitrogenoa landareen hazkuntzarako funtsezko baina urriko elikagaia zela ohartu zirenean, nekazariek animalien simaurra eta hondakinak erabiltzen hasi ziren, baita nitrogenoa finkatzen duten landareak, hala nola soja edo kakahuetea.

1909an, Fritz Haberrek nitrogeno atmosferikoa amonio bihurtzea lortu zuen;  handik gutxira, Carl Boschek prozesu hori industria-eskalara zabaldu zuen. Horrela sortu zen Haber-Bosch prozesua, gaur egun ere mundu osoko nekazaritza konbentzionalaren oinarrizko osagaia dena.
 Oinarri kimikoak 

Amoniakoaren sintesi industriala metodo horren bidez bakarrik lortzen da, alegia, erreakzio hau aurrera joateko baldintza berezi batzuk behar ditugu Le Chatelierren printzipioa gerta dadin. Oreka amoniakoaren aldera lerra dadin, presio handia behar da (150-200 atmosfera).  

Tenperatura altuetan gertatzen denean, amoniakoaren errendimendua murrizten da, eta amoniako kantitate txikiak lortzen dira. Erreakzioa ahalik eta tenperatura baxuenetan (300 °C) gauzatzen  bada, amoniakoaren errendimendua altua izango da, baina prozesu industrial batean gauzatzeko mantsoegia da. Horretarako,katalizatzaileak erabiltzen dira erreakzioa azkartzeko. Burdinazko (Fe),  Aluminio oxidozko (Al2O3) eta Potasiozko (K2O) katalizatzaileak dira erabilienak. 

 Aplikazioak 
Haber-Bosch prozesutik sortutako amoniakoak funtsean bi gauza handitarako balio du industrian. Lehenik eta behin, ongarri kimiko gehienak egiteko erabiltzen da, hori da erabilerarik garrantzitsuena, munduan jateko sortzen dugun elikagai gehienaren atzean dagoelako. Bigarrenik, beste produktu kimiko askoren hasierako materiala da, hala nola azido nitrikoarena (lehergaiak edo koloratzaileak egiteko beharrezkoa) eta zenbait plastiko motena; gainera, hozte-sistema industrial handietan erabiltzen da  oso eraginkorra delako, baita garbiketa-likido batzuetan ere.

 Prozesu industriala 
Haber-Bosch prozesua asmatu zenean, amoniakoa  oso merke ekoizteko aukera eman zion industriari, aurretik posible ez zen eskalan. Horri esker, nekazaritza-industriak bere ekoizpen-gaitasuna izugarri handitu ahal izan, eta mundu osoko elikagaien hornikuntza sendotu zuen. Prozesua martxan jartzeko, fabrika erraldoiak eta inbertsio handiak behar izan ziren, eta horrek industria kimikoa gas naturalaren menpe utzi zuen. Beraz, aurrerapen honek nekazaritzako eta lehengai kimikoen merkatu globalak finkatu zituen, baina energia-kostuen kezka iraunkorrak ekarri zituen industriara.  
erdian|thumb|500x500px|Haber Bosch diagrama

 Eraginak 
Amoniakoaren sintesia mundurako pauso handia izan arren, abantaila guztiekin batera hainbat desabantaila ere ekarri zituen. Amonioaren produkzioak energia asko erabiltzen du, urtero munduko energia-kontsumo osoaren % 0,75 prozesu horretarako bideratzen da. Ongarrietako nitrogenoaren zati txiki bat bakarrik heltzen da gure gorputzera. Nitrogeno gehiena airean eta uretan galtzen da, eta horrek arazo asko sortzen ditu. Oxido nitrosoa bezalako konposatuek berotegi-efektuko gas indartsuak dira; gainera, edateko ura kutsatzen dute, euri azidoa sortzen dute, eta biodibertsitatea arriskuan jartzen dute.

 Erreferentziak