ハーバープロセスという用語を見直し、産業、アンモニア、窒素、肥料、エネルギー消費などの説明的な言葉を添えると、ほとんどの場合、工場が部品ごとに稼働し、煙の柱を周囲に放出しているイメージが頭に浮かぶのはほぼ必然です。長い煙突から空気が流れ込み、要するに環境を汚染しているのです。もちろん、その一部は、あるいはたくさんあります。しかし、逆説的ですが、それは実際に根本的なプラスの効果ももたらします。私は単に経済やそれが生み出す雇用について言及しているわけではありません。
正確に言うと、このプロセスはハーバー・ボッシュと呼ばれています。これは、その作成者がフリッツ・ハーバーとカール・ボッシュという二人のドイツ人化学者で、1910 年に協力して大気中の二窒素と二水素の反応によってアンモニアを生成するシステムを開発したためです。高温高圧下での金属触媒。
それまで存在していたビルケラント・アイデやフランク・カロなどのシステムは効率的ではなかったため、工業規模でアンモニアを製造することは困難であったため、この発明は非常に重要でした。
そしてなぜこれほど大量のアンモニアが必要だったのでしょうか?現時点では、それは肥料の基本成分であるため、そう言えます。しかし、20 世紀の最初の数十年間は、爆発物と弾薬の製造が目的でした。この意味で、ドイツは、ますます避けられなくなる戦争に直面して軍拡競争に没頭し、最終的に戦争が勃発したとき、ドイツの兵器産業の原材料の制限を意味する軍拡競争のため、特別な関心を持っていた。連合国がチリからの硝石の輸入を阻止したからです（企業は英国でした）。
実際、前世紀以来、アンモニアと硝酸塩の需要はドイツ騎士団だけでなく世界中で増大していました。前に述べたように、重要な窒素源である私たち自身の空気があり、この元素は 87% を占めていますが、非常に安定しているため、他の化学製品と反応させるのは困難です。だからこそ、彼の改宗を達成することは科学にとっての挑戦でした。フリッツ ハーバーは、空気から一滴ずつアンモニアを生成する高圧装置を製造し、1909 年にそれを正式に発表しました。
ドイツドイツの企業 BASF は、この発明を工業規模で応用するためにこの発明を取得し、カール・ボッシュが翌年この適応を担当し、1913 年にアンモニアの製造を開始しました。 1 日あたり 20 トンのアンモニアが製造され始めたとき、成功は明らかでした。が得られ、希望する量の弾薬を生産できるようになりました。このようにして、ドイツは誰にも頼ることなく第一次世界大戦に臨むことができましたが、ちなみにチリ硝石の売上は 3 分の 2 に減少し、価格は急落しました。
戦争が終わると、起こり得る偏見は脇に置かれ、学術的正義が課せられました。ハーバーとボッシュの研究は功績の一部であり、後に他のテーマの研究で拡張され、1918 年のノーベル化学賞受賞につながりました。と1931年にそれぞれ。
誇り高い愛国者であるハーバーは、第二次イーペルの戦いと東部戦線で使用されたジクロルガスの開発に参加したと言わなければなりません。その代わりに、彼はキリスト教徒でありながらユダヤ人の子孫だったため、ナチスのために働くことを拒否した（皮肉なことに、彼らは彼のガスを最終解決に使用した）。ボッシュも彼らとは取引したくありませんでした。
時代は変わり、今日ではハーバープロセスの主な用途は肥料として使用するアンモニアの製造です。これを行うには、窒素と水素 (炭素原子と水素原子を分離するニッケル触媒を使用して天然ガス中のメタンから得られます) を約 400 度または 500 度の温度、150 ～ 300 気圧の圧力で結合させます。元の一般的な触媒であるオスミウムは後に、より豊富に存在するウランに置き換えられましたが、現在はコストを削減するマグネタイト (酸化鉄粉) ベースの触媒が使用されています。
ハーバーが彼のシステムを考案するまで、工業用肥料は 1898 年にアドルフ フランクとニコデム カロによって発明されたシアナマイド プロセス (したがってフランク カロ プロセスとも呼ばれます) によって製造されていました。それは、1,000度の温度に加熱された大きな鋼製シリンダーの中で行われる炭化カルシウムと窒素との発熱反応(つまり、エネルギー生成)で構成されており、これにより2つのことが引き起こされました。もう 1 つはニトロリム (カルシウムシアナミドの固体混合物で、肥料の元となる白色で無臭の結晶)。
問題は、この方法には大量の電力の消費と膨大な労働力が必要であるため、ハーバープロセスの普及によってそれが背景に追いやられてしまったことです。現在でも使用されていますが、産業分野で最も大きなシェアを占めているのはもう 1 つであり、年間約 4 億 5,000 万トンが生産されています。逆に、これには世界の天然ガスの 3% ～ 5% の使用が必要であり、これは地球のエネルギー供給量の約 1% ～ 2% に相当します。
特に、製造されたアンモニアの 17% だけが消費され、残りは地中、空気中、または水中に残るという事実など、他の誘導体が追加された場合、データは完全に否定的に見える可能性があります。いくつかの研究によれば、それは自然の窒素循環を変えたものです。したがって、アンモニアと硝酸塩の半分以上が土壌に広がり、流出によって川や海に流れ込み、過剰な栄養素を提供することで生物の生息地に影響を与えます。そのため、藻類や細菌は十分な栄養を与えられて増殖し、他の種が必要とする酸素を消費します。これは富栄養化として知られています。
実際、過剰な窒素が対流圏のオゾンを増加させ、成層圏のオゾンを減少させるため、同様のことが大気中でも起こり、大気のバランスが変化します。ガラスが半分満たされているのを見ると、空気中の窒素の割合が高いほど、大きな森林塊では CO2 の捕捉が促進されます。さらに、これらすべての欠点に、世界人口の成長と食糧に関連した、より前向きな第二の解釈を追加することができます。これらの肥料の使用により、前世紀の農地の生産性は 4 倍になり、農地の占有率は 15% 未満になりました。地球の総表面の面積。
このことが人口爆発に影響を及ぼし、住民の数が 1900 年の 16 億人から今日の 70 億人まで増加したことも事実です。しかし、肥料のおかげで、農業と家畜は地球上の人類の 3 分の 1 を養えるほど重要なレベルに達しました。そうでなければ、土地は十分に生産的ではありません。