Informations sur le processus Haber-Bosch

Le procédé Haber ou Haber-Bosch est la principale méthode industrielle utilisée pour fabriquer de l'ammoniac ou fixer de l'azote. Le procédé Haber fait réagir l'azote et l'hydrogène gazeux pour former de l'ammoniac:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃  (ΔH = −92,4 kJ · mol^-1)

Histoire du processus Haber

Fritz Haber, un chimiste allemand, et Robert Le Rossignol, un chimiste britannique,a démontré le premier processus de synthèse d'ammoniac en 1909. Ils ont formé l'ammoniac goutte à goutte à partir de l'air sous pression. Cependant, la technologie n'existait pas pour étendre la pression requise dans cet appareil de table à la production commerciale. Carl Bosch, ingénieur chez BASF, a résolu les problèmes d'ingénierie liés à la production industrielle d'ammoniac. L'usine allemande d'Oppau de BASF a commencé la production d'ammoniac en 1913.

Fonctionnement du processus Haber-Bosch

Le procédé original de Haber fabriquait de l'ammoniac à partir de l'air. Le procédé industriel Haber-Bosch mélange de l'azote gazeux et de l'hydrogène gazeux dans un récipient sous pression qui contient un catalyseur spécial pour accélérer la réaction. D'un point de vue thermodynamique, la réaction entre l'azote et l'hydrogène favorise le produit à température et pression ambiantes, mais la réaction ne génère pas beaucoup d'ammoniac. La réaction est exothermique; à température et pression atmosphérique accrues, l'équilibre bascule rapidement dans l'autre sens.

Le catalyseur et l'augmentation de la pression sont la magie scientifique derrière le processus. Le catalyseur d'origine de Bosch était l'osmium, mais BASF a rapidement opté pour un catalyseur à base de fer moins cher qui est toujours utilisé aujourd'hui. Certains procédés modernes utilisent un catalyseur au ruthénium, qui est plus actif que le catalyseur au fer.

Bien que Bosch ait électrolysé l'eau à l'origine pour obtenir de l'hydrogène, la version moderne du processus utilise du gaz naturel pour obtenir du méthane, qui est traité pour obtenir de l'hydrogène gazeux. On estime que 3 à 5% de la production mondiale de gaz naturel va au procédé Haber.

Les gaz passent plusieurs fois sur le lit de catalyseur, car la conversion en ammoniac n'est que d'environ 15% à chaque fois. À la fin du processus, environ 97 pour cent de conversion de l'azote et de l'hydrogène en ammoniac est atteint.

Importance du processus Haber

Certaines personnes considèrent le processus Haber comme l'invention la plus importante des 200 dernières années! La principale raison pour laquelle le processus Haber est important est que l'ammoniac est utilisé comme engrais pour les plantes, permettant aux agriculteurs de cultiver suffisamment de cultures pour soutenir une population mondiale en constante augmentation. Le processus Haber fournit 500 millions de tonnes (453 milliards de kilogrammes) d'engrais à base d'azote par an, ce qui devrait permettre de nourrir un tiers des habitants de la planète..

Il existe également des associations négatives avec le processus Haber. Pendant la Première Guerre mondiale, l'ammoniac était utilisé pour produire de l'acide nitrique pour fabriquer des munitions. Certains soutiennent que l'explosion démographique, pour le meilleur ou pour le pire, n'aurait pas eu lieu sans l'augmentation de la nourriture disponible à cause de l'engrais. De plus, la libération de composés azotés a eu un impact environnemental négatif.

_{Les références}

_{Enrichir la Terre: Fritz Haber, Carl Bosch et la transformation de la production alimentaire mondiale, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{US Environmental Protection Agency: Altération humaine du cycle global de l'azote: causes et conséquences par Peter M. Vitousek, président, John Aber, Robert W. Howarth, Gene E. Likens, Pamela A. Matson, David W. Schindler, William H. Schlesinger et G. David Tilman}

_{Fritz Haber Biography, Nobel e-Museum, récupéré le 4 octobre 2013.}