¿Qué es el Proceso Haber-Bosch?

El proceso Haber-Bosch, o simplemente el proceso Haber, es un procedimiento utilizado en la fabricación a gran escala de amoníaco. Este proceso lleva el nombre de Fritz Haber y Carl Bosch, los dos químicos alemanes que inventaron el proceso a principios del siglo XX. El proceso de Haber-Bosch se desarrolló para reemplazar los métodos menos eficientes que se usaron anteriormente en la producción de amoníaco, como el proceso de Frank-Caro. Hoy en día, el proceso de Haber-Bosch se usa principalmente en la producción del amoníaco usado en los fertilizantes, a diferencia de los años de su invención cuando se usó para proporcionar amoníaco para explosivos que se usaron en la primera guerra.

Fondo

El proceso de Haber-Bosch se inventó para satisfacer las altas demandas de amoníaco en el siglo XIX. La demanda de amoníaco aumentó debido a su requerimiento de fertilizantes y fabricación de alimentos para el ganado. A principios del siglo XX, Haber decidió idear un método alternativo para sostener la demanda de amoníaco. Haber Fritz, junto con su asistente, idearon un proceso que requería el uso de catalizadores y un dispositivo de alta presión. El proceso de demostración fue a pequeña escala a nivel de laboratorio. El proceso de demostración tuvo lugar en el verano de 1909. El amoníaco se generó en forma de gotas a una velocidad de 125 ml por hora. Este proceso recibió reconocimiento y fue comprado por BASF, una compañía química con sede en Alemania. A Carl Bosch se le asignó el deber de garantizar que el proceso se actualizara a un nivel industrial, lo que hizo con éxito en 1910. La producción a gran escala de amoníaco comenzó en 1913 en la planta de Oppau, que era propiedad de BASF. La planta multiplicó la producción de amoníaco que alcanzó las 20 toneladas diarias en 1914. El proceso de Haber-Bosch fue un activo para Alemania durante la Primera Guerra Mundial. Haber ganó un Premio Nobel en 1913 y Bosch ganó el mismo premio en 1931.

El proceso

El amoníaco se forma a través de un proceso que involucra la reacción de nitrógeno e hidrógeno. El proceso ocurre bajo temperaturas de entre 400 y 500 grados centígrados. El nitrógeno y los gases de hidrógeno se pasan sobre los catalizadores, con regulaciones de temperatura constante para mantener el equilibrio estable. Los gases pasan por cuatro conjuntos de catalizadores. En cada serie, aproximadamente el 15% del gas reacciona para formar amoníaco. Los gases que no han reaccionado se pasan una y otra vez a través de los catalizadores. Al final, casi el 97% de los gases han reaccionado. El nitrógeno no es reactivo debido a los fuertes enlaces triples que mantienen unidas a sus moléculas. Para asegurarse de que reacciona con el hidrógeno, se requieren altas temperaturas y catalizadores. El hidrógeno utilizado en el proceso de Haber-Bosch se obtiene principalmente del metano. Para obtener hidrógeno del metano, se lleva a cabo un proceso de reformado con vapor mediante el cual el gas se somete a altas temperaturas y presión y un catalizador de níquel. Para aumentar la tasa de producción, el amoníaco producido se elimina frecuentemente del sistema. Los catalizadores comúnmente utilizados en el proceso de Haber incluyen los catalizadores a base de hierro, el uranio y el osmio.

Aspectos económicos y ambientales.

Después de que se inventó el proceso de Haber-Bosch, tuvo que competir con el proceso de cianamida. El proceso de cianamida fue ineficaz porque utilizó grandes cantidades de poder y trabajo. El proceso de Haber se ha intensificado a un nivel que lleva a la producción de aproximadamente 450 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados por año. La gran producción de fertilizantes ha llevado a grandes extensiones de tierra sometidas a la agricultura. El fertilizante con amoníaco ha aumentado los rendimientos agrícolas y la amplia oferta de alimentos, lo que ha llevado a un aumento de las tasas de crecimiento de la población.

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