jaký je proces Haber Bosch? Jak důležité je pro výrobu hnojiv pěstovat plodiny a krmit svět? Proč je to ekologicky škodlivé a jaké další alternativy k procesu Haber Bosch jsou tam venku? Pojďme se podívat.
jaký je proces Haber Bosch?
proces Haber-Bosch je technika, která přímo syntetizuje amoniak zachycením přirozeně hojného dusíku v atmosféře a jeho reakcí s vodíkem., Podle článku publikovaného v akademickém tisku se amoniak vyrábí převážně pomocí železného katalyzátoru při vysokých velmi vysokých teplotách a tlacích (400-500°C, 15-20 MPa).
- SOUVISEJÍCÍ: Jak souvisí proces Haber Bosch s odlesňováním?
Reaktanty z Haber Bosch Proces: Vodík a Dusík
Pochopení toho, jak reaktanty pro Haber Bosh procesu jsou získány pomáhá dále vysvětlit jeho ekologický dopad., Ani vodík ani dusík ve vesmíru neexistují samy a jejich získání vyžaduje chemickou manipulaci, utrácení energie a použití specifických infrastruktur a nástrojů.
Jak se Vodík Získává pro Haber Bosh Proces
Vodík byl obvykle získán prostřednictvím hydrolýza vody, který se skládá z elektrického proudu procházejícího vodou a oddělení kyslíku od vodíku. Dnes je však reformování parního metanu, ve kterém je metan smíchán s přehřátou párou, nejčastější metodou kvůli jeho vyšší účinnosti a nižším nákladům., Tímto způsobem se vodík běžně získává metanem-plynem 84krát účinnějším než oxid uhličitý podle EDF.
Získání Dusíku pro Haber Bosh Proces
Dusíku je dosaženo pomocí frakční destilace vzduchu, který je zkapalněný (ochlazením na méně než 200 ° Celsia) a jde přes uhlíku, kyslíku a stopových plynů filtrace.,
proč proces Haber Bosh a potřeba hnojiv
na začátku 20. století světová populace exponenciálně rostla, a tak byla očekávaná délka života díky lékařskému pokroku a technologickému vývoji. V důsledku toho, že světové zásoby potravin nemohl držet krok s tempem obyvatel zvyšovat, a vědci začínají hledat způsoby, jak zvýšit úrodnost půdy.,
jakmile vědci zjistili, že dostupnost makro-živného dusíku omezuje růst rostlin, zemědělci začali na své půdě šířit hnůj a živočišný odpad, aby do něj přidali dusičnany. Zasadili také druhy, které přirozeně pomáhají fixovat dusík v půdě, jako je sója nebo arašídy. Tato metoda však neposkytovala základní dusičnany, které by zvýšily růst rostlin a uspokojily poptávku po potravinách.
v roce 1909 Haber zjistil, že by mohl úspěšně fixovat atmosférický dusík přeměnou na amoniak., O několik let později, pomocí Haber je zjištění, Bosch vyvinul první průmyslové aplikace Haber Bosch proces a dusíkatých hnojiv se začala vyrábět ve velkém měřítku na podporu růstu plodin a krmiv na světě. Dnes je proces Haber Bosch klíčovou součástí konvenčního procesu pěstování plodin po celém světě.,
Zápory Haber Bosch Proces
Haberův Bosch Proces Vede k Eutrofizaci a Ztrátě biologické Rozmanitosti
Haberův Bosch Proces má ekologický dopad, jelikož půdní hnojiva jsou snadno rozpustná ve vodě a v důsledku toho snadno přepravovat z jejich určené půdy v run-off vody. Když se dostanou do velkých vodních útvarů, stane se fenomén známý jako eutrofizace – exponenciální, nepřirozený růst řas, který pokrývá povrch vodního útvaru a zabraňuje slunečnímu záření dosáhnout ponořených druhů.,
v důsledku toho nejsou ponořené organismy schopny fotosyntézu a zemřít. Kromě toho, řasy také konzumovat většina vody je kyslík, což často vede k ryby umírají z nedostatku kyslíku, a dále dopady v celém ekosystému v důsledku jejich nepřítomnosti,
Vysoké Úrovně Spotřeby Energie Jsou Používány v Haber Bosch Proces
Podle dokumentu, který byl zveřejněn v CellPress a jsou k dispozici v ScienceDirect, výroba amoniaku prostřednictvím Haber-Bosch proces, „je nejvíce energeticky náročných komodit, chemických, zodpovědný za 1%-2% globální spotřeby energie a 1.,44% emisí CO2“.
podle profesora Nishibayashiho z Tokijské univerzity pro inovace systémů proces Haber-Bosch také spotřebuje 3 až 5 procent veškerého vyrobeného zemního plynu (fosilního paliva).
proces Haber Bosch a syndrom Blue Baby nebo methemoglobinemie
methemoglobinemie je popsána jako snížená schopnost krve přenášet kyslík v důsledku snížených hladin normálního hemoglobinu., Jednou z nejčastějších příčin je dusičnanů v pitné vodě, které mohou být vytvořené leeching dusíkatých hnojiv do podzemních vod-pitné vody.
vzhledem k tomu, že postihuje zejména kojence, kteří vykazují známky modrosti kolem rukou, úst a nohou, syndrom musel být znám jako syndrom modrého dítěte. Podle Světové zdravotnické organizace mohou mít některé děti potíže s dýcháním, stejně jako zvracení a průjem. V extrémních případech, tam je označen letargie, zvýšení produkce slin, ztráta vědomí a křeče, a dokonce i smrt.,
SWAP: alternativa k procesu Haber Bosch?
Podle Profesora Nishibayashi z University of Tokyo, on a jeho tým zjistili, že ve studii publikované v Přírodě, nový způsob syntézy amoniaku, která je mnohem čistší, jednodušší a levnější než Haber Bosch proces. Podle Nishibayashi, “ SWAP proces vytváří amoniak na 300-500 násobek rychlosti procesu Haber-Bosch a na 90 procent účinnosti,“.,
objevený proces Samarium-Water amoniak vyžaduje pouze snadno dostupné laboratorní vybavení a recyklovatelné chemikálie, zatímco proces Haber-Bosch vyžaduje rozsáhlé průmyslové vybavení.
Nishibayashi naznačuje, že každý, kdo má správné zdrojové materiály, může provádět výměnu na stolní chemické laboratoři., Z hlediska svrchovanosti, ODKLÁDACÍ technika vypadá slibně v tom smyslu, že může být používán těmi, kteří by jinak zastavil u velké kapitálové investice nutné v případě, že HB proces, decentralizaci procesu výroby čpavku.
- související: jsou avokádo udržitelné? Jaké Jsou Důsledky Produkce Avokáda?