Le procédé Haber‑Bosch expliqué :révolutionner la synthèse de l'ammoniac

Parfois considéré comme l’avancée technologique la plus importante du XXe siècle, le procédé Haber-Bosch permet la synthèse massive et économique d’ammoniac (NH3) à partir d’azote et d’hydrogène. Il a été développé peu avant la Première Guerre mondiale par Fritz Haber et Carl Bosch, chimistes allemands. Haber a remporté le prix Nobel de chimie en 1918 pour ses découvertes, et Bosch a partagé le prix Nobel avec Friedrich Bergius en 1931 pour ses travaux sur les réactions chimiques à haute pression. Au départ secret national allemand, la chimie et les techniques derrière la synthèse efficace de l'ammoniac se sont répandues dans le reste du monde au cours des années 1920 et 1930.

Haute pression, hautes températures

L'ammoniac est important car c'est le principal ingrédient des engrais artificiels, sans lequel les rendements agricoles modernes seraient impossibles. Parfois appelé procédé Haber à l'ammoniac, le procédé Haber-Bosch a été le premier procédé chimique industriel à utiliser des pressions extrêmement élevées :200 à 400 atmosphères. En plus des pressions élevées, le processus utilise également des températures élevées d'environ 750° à 1 200° Fahrenheit (environ 400° à 650° Celsius). L'efficacité de la réaction dépend de la pression et de la température; des rendements plus élevés sont produits à des pressions plus élevées et des températures plus basses dans la plage nécessaire.

Historique

Au cours de la première décennie du XXe siècle, la synthèse artificielle des nitrates a fait l'objet de recherches en raison des craintes que l'offre mondiale d'azote fixe ne diminue rapidement par rapport à la demande. L'azote sous sa forme gazeuse atmosphérique inactive est très abondant, mais les composés azotés « fixes » utiles en agriculture étaient plus difficiles à trouver à cette époque. Les opérations agricoles nécessitent de grandes quantités d’azote fixe pour produire de bons rendements. Au début du XXe siècle, tous les pays développés du monde étaient tenus d'importer massivement des nitrates provenant de la plus grande source disponible – le salpêtre (NaNO3) du Chili – et de nombreux scientifiques s'inquiétaient de la diminution des réserves de composés azotés.

Le procédé Haber-Bosch a apporté une solution au manque d'azote fixe. En utilisant des pressions extrêmement élevées et un catalyseur composé principalement de fer, les produits chimiques essentiels utilisés à la fois dans la production d'engrais et d'explosifs ont été rendus hautement accessibles à l'Allemagne, permettant à ce pays de continuer à combattre pendant la Première Guerre mondiale. À mesure que le procédé Haber-Bosch s'est répandu dans le monde entier, il est devenu le principal procédé responsable de la production d'engrais chimiques.

Production actuelle

Au début du 21e siècle, le procédé Haber-Bosch était utilisé pour produire plus de 500 millions de tonnes (453 milliards de kilogrammes) d'engrais artificiel par an. Environ 1 pour cent de l’énergie mondiale a été utilisée pour la produire, et elle a permis de nourrir environ 40 pour cent de la population mondiale.

About Mechanics s’engage à fournir des informations précises et dignes de confiance. Nous sélectionnons soigneusement des sources réputées et employons un processus rigoureux de vérification des faits pour maintenir les normes les plus élevées. Pour en savoir plus sur notre engagement envers l’exactitude, lisez notre processus éditorial.

Par Michael Anissimov

Michael Anissimov est un contributeur dédié à About Mechanics et apporte à ses articles son expertise en paléontologie, physique, biologie, astronomie, chimie et futurisme. Blogueur passionné, Michael est profondément passionné par la recherche sur les cellules souches, la médecine régénérative et les thérapies de prolongation de la vie. Son expérience professionnelle comprend un travail avec la Fondation Methuselah, le Singularity Institute for Artificial Intelligence et la Lifeboat Foundation, démontrant ainsi son engagement en faveur du progrès scientifique.