ハーバー・ボッシュプロセスの説明:アンモニア合成に革命を起こす

20 世紀で最も重要な技術進歩とも呼ばれるハーバー・ボッシュ プロセスは、窒素と水素からアンモニア (NH3) を経済的に大量合成することを可能にします。第一次世界大戦の少し前に、ドイツの化学者であるフリッツ・ハーバーとカール・ボッシュによって開発されました。ハーバーはその発見により 1918 年にノーベル化学賞を受賞し、ボッシュは高圧化学反応に関する研究により 1931 年にフリードリヒ ベルギウスとノーベル賞を共同受賞しました。当初はドイツの国家機密であったアンモニアの効果的な合成の背後にある化学と技術は、1920 年代から 1930 年代にかけて世界中に広がりました。

高圧、高温

アンモニアは人工肥料の主成分であるため重要であり、アンモニアなしでは現代の農業の収量は不可能になります。ハーバー アンモニア プロセスとも呼ばれるハーバー ボッシュ プロセスは、200 ～ 400 気圧という非常に高い圧力を利用した最初の工業用化学プロセスでした。高圧に加えて、このプロセスでは華氏約 750 ～ 1,200 度 (摂氏約 400 ～ 650 度) の高温も使用されます。反応の効率は圧力と温度の関数です。必要な範囲内でより高い圧力とより低い温度でより大きな収率が得られます。

歴史

20 世紀の最初の 10 年間、世界の固定窒素の供給が需要に比べて急速に減少しているという懸念から、硝酸塩の人工合成が研究されていました。不活性な大気ガスの形の窒素は非常に豊富にありますが、当時は農業に有用な「固定」窒素化合物を入手するのが困難でした。農業経営では、良好な収量を得るために十分な量の固定窒素が必要です。 20 世紀初頭、世界のすべての先進国は、利用可能な最大の供給源であるチリ産の硝石 (NaNO3) から硝酸塩を大量輸入する必要があり、多くの科学者は窒素化合物の供給量の減少を懸念していました。

ハーバー・ボッシュ法は、固定窒素の不足に対する解決策を提供しました。非常に高い圧力と主に鉄で構成される触媒を使用することで、肥料と爆発物の両方の製造に使用される重要な化学物質がドイツにとって非常に入手しやすくなり、ドイツが第一次世界大戦で戦い続けることが可能になりました。ハーバー・ボッシュ法が世界的に使用されるようになり、化学肥料の製造を担う主要な手順となりました。

現在の生産状況

21 世紀初頭、ハーバー ボッシュ プロセスは年間 5 億トン (4,530 億キログラム) 以上の人工肥料を生産するために使用されました。世界のエネルギーの約 1 パーセントがその生産に使用され、地球人口の約 40 パーセントを養っていました。

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Michael Anissimov は、「About Mechanics」の熱心な寄稿者であり、古生物学、物理学、生物学、天文学、化学、未来学に関する専門知識を記事に取り入れています。熱心なブロガーであるマイケルは、幹細胞研究、再生医療、延命療法に深い情熱を持っています。彼の専門的な経験には、メトセラ財団、シンギュラリティ人工知能研究所、ライフボート財団での仕事が含まれており、科学の進歩に対する彼の取り組みをさらに示しています。