science >> Wetenschap >  >> Chemie

Ammoniaksynthese - de grootste innovatie van de 20e eeuw

Aanpassing van de innovatiestappen betrokken bij de ammoniaksynthese. Krediet:A. Barona et al./Sci. Ing. Ethiek (foto's uit het Archiv der Max-Planck-Gesellschaft, Berlijn

Behalve dat het een bekend schoonmaakmiddel is, ammoniak is essentieel bij de productie van meststoffen. Het chemische proces om ammoniak te synthetiseren is in 100 jaar nauwelijks veranderd, en is nog steeds essentieel, hoewel wetenschappers niet weten hoe ze de negatieve gevolgen voor het milieu kunnen verzachten.

Wanneer, in de zomer van 1909, de Duitse chemicus Fritz Haber bereikte de synthese van ammoniak uit stikstof en waterstof, weinig kon hij de enorme betekenis van zijn innovatie voorzien. Jaren later, zijn landgenoot Carl Bosch kon het op industriële schaal produceren met behulp van katalysatoren en hogedrukreactoren.

Haber en Bosch, die de Nobelprijs kregen voor hun onderzoek, gaven hun naam aan het ammoniakproductieproces dat sindsdien in gebruik is. In feite, het Haber-Bosch-proces is misschien wel de belangrijkste innovatie van de 20e eeuw.

Dat blijkt uit de studie die onderzoekers van de Universiteit van Baskenland in het tijdschrift hebben gepubliceerd Wetenschap en technische ethiek , waarin ze een historisch overzicht geven en de drie activiteiten beschrijven die betrokken zijn bij elk innovatieproces:het verwerven en/of genereren van kennis, industriële productie, en marketing.

"Toen de Eerste Wereldoorlog eindigde, ammoniak kwam naar voren als een onvervangbare chemische stof voor de productie van meststoffen op grote schaal, die op beslissende wijze hebben bijgedragen aan de toename van de voedselproductie en de wereldbevolking; en, zelfs vandaag, we zijn nog steeds afhankelijk van dit proces, " zegt Astrid Barona, een van de auteurs.

Maar ondanks het belang ervan, het massale gebruik van stikstofmeststoffen brengt een grote paradox met zich mee. Aan de ene kant, ze zijn essentieel voor het verzekeren van de grote hoeveelheid voedsel, maar aan de andere kant, ze hebben een negatieve impact op het milieu.

De reden is dat het efficiënte gebruik van de stikstof die wordt gebruikt bij de industriële synthese van meststoffen erg slecht is, wat betekent dat de resterende grote hoeveelheid bijdraagt ​​aan milieuvervuiling die de eutrofiëring van water veroorzaakt, verlies van biodiversiteit en negatieve verandering van het atmosferische evenwicht.

"Hoewel het Haber-Bosch-proces, die veel energie verbruikt, niet voldoet aan de huidige duurzaamheidseisen, er is geen vervangend alternatief, "Barona zegt, "en het evenwicht tussen menselijke behoeften en natuurlijke hulpbronnen laat nog op zich wachten."