mi a Haber Bosch folyamat? Mennyire fontos a műtrágyagyártás számára a növények termesztése és a világ táplálása? Miért ökológiailag káros, és a Haber Bosch-folyamat milyen más alternatívái vannak odakint? Nézzük meg.
mi a Haber Bosch folyamat?
A Haber-Bosch-folyamat olyan technika, amely az ammóniát közvetlenül úgy szintetizálja, hogy a légkörben a természetben gazdag nitrogént megragadja, és hidrogénnel reagálja., Az akadémiai sajtóban megjelent tanulmány szerint az ammóniát elsősorban vas-katalizátor segítségével állítják elő magas, nagyon magas hőmérsékleten és nyomáson (400-500°c, 15-20 MPa).
- kapcsolódó: hogyan kapcsolódik a Haber Bosch folyamat az erdőirtáshoz?
A Haber Bosch-folyamat Reaktánsai: hidrogén és nitrogén
annak megértése, hogy a Haber Bosh-folyamat reaktánsai hogyan érhetők el, segít annak ökológiai hatásának további magyarázatában., Sem hidrogén, sem nitrogén nem létezik egyedül az univerzumban, és ezek megszerzése kémiai manipulációt, energiafelhasználást, valamint speciális infrastruktúrák és eszközök használatát igényli.
A Haber Bosh-folyamat során a hidrogén előállításának módja
a hidrogént jellemzően vízhidrolízissel nyerték, amely a vízen áthaladó és az oxigént a hidrogéntől elválasztó elektromos áramból áll. Ennek ellenére ma a gőz metán reformálása, amelyben a metánt túlhevített gőzzel keverik, a leggyakoribb módszer a nagyobb hatékonyság és az alacsonyabb költség miatt., Ily módon a hidrogént általában metánon keresztül nyerik-ez a gáz 84-szer erősebb, mint a szén-dioxid az EFA szerint.
nitrogén előállítása A Haber Bosh-folyamat során
a nitrogént a cseppfolyósított levegő frakcionált desztillációjával nyerjük (kevesebb, mint-200º Celciusra hűtve), majd a szén, az oxigén és a nyomgáz szűrések felett.,
Miért a Haber Bosh Folyamat, valamint a Szükséges Műtrágyák
az elején a 20 században a világ népesség exponenciálisan növekszik, így volt a várható élettartam, köszönhetően orvosi fejlődés, technológiai fejlesztések. Ennek következtében a világ élelmiszerellátása nem tudott lépést tartani a népesség növekedésének ütemével, a tudósok pedig elkezdték keresni a talaj termelékenységének növelésére szolgáló módszereket.,
miután a tudósok felfedezték, hogy a makrotápanyag-nitrogén elérhetősége korlátozza a növények növekedését, a gazdák elkezdték trágyát és állati hulladékot teríteni a talajukra, hogy nitrátokat adjanak hozzá. Olyan fajokat is ültettek, amelyek természetesen segítenek a nitrogén rögzítésében a talajban, például szója vagy földimogyoró. Ennek ellenére ez a módszer nem nyújtott lényeges nitrátokat a növénynövekedés növeléséhez és az élelmiszerigény kielégítéséhez.
1909-ben Haber rájött, hogy sikeresen rögzítheti a légköri nitrogént ammóniává alakításával., Néhány évvel később Haber megállapításainak felhasználásával a Bosch kifejlesztette a Haber Bosch – folyamat első ipari szintű alkalmazását, és a nitrogénműtrágyákat nagy léptékben kezdték termelni, hogy növeljék a növénytermesztést és táplálják a világot. Ma A Haber Bosch folyamat kulcsfontosságú része a hagyományos növénytermesztési folyamatnak világszerte.,
A Hátránya a Haber-Bosch Folyamat
A Haber-Bosch Folyamat Vezet az Eutrofizálódás, illetve a biológiai sokféleség csökkenésének
A Haber-Bosch Folyamat egy ökológiai hatása, mivel a talaj műtrágyák könnyen oldódik vízben, ennek következtében könnyen szállítható a kijelölt talaj elfolyó vizek. Amikor elérik a nagy víztesteket, az eutrofizáció néven ismert jelenség történik – az algák exponenciális, természetellenes növekedése, amely lefedi a víztest felületét, megakadályozva, hogy a napfény elérje az elmerült fajokat.,
ennek következtében az elmerült szervezetek képtelenek fotoszintézist végezni és meghalni. Sőt, az algák is fogyasztanak leginkább a víz oxigén, gyakran vezető halak pusztulnak az oxigénhiánytól, valamint további hatások egész ökoszisztéma miatt ezek hiányában
Magas Energia-Fogyasztás Szinten Használják a Haber-Bosch Folyamat
Szerint a folyóiratban CellPress elérhető a ScienceDirect, az ammónia előállítása keresztül a Haber-Bosch folyamat “a legtöbb energia-intenzív vegyi áru, felelős 1%-2% a globális energia-fogyasztásra 1.,A CO2-kibocsátás 44% – a”.
Nishibayashi, a Tokiói Egyetem Rendszerinnovációs Tanszékének professzora szerint A Haber-Bosch folyamat az összes előállított földgáz (fosszilis üzemanyag) 3-5 százalékát is elfogyasztja.
A Haber Bosch folyamat és a Blue Baby szindróma vagy a Methaemoglobinemia
a Methaemoglobinemia a vér oxigénszállító képességének csökkenése a normál hemoglobin csökkent szintje miatt., Az egyik leggyakoribb ok az ivóvízben lévő nitrát, amelyet a nitrogén műtrágya talajvíz-ivóvízbe történő szivárgása okozhat.
mivel ez különösen azokat a csecsemőket érinti, akik a kéz, a száj és a láb körüli kékség jeleit mutatják, a szindrómát Blue Baby szindrómának kellett nevezni. Az Egészségügyi Világszervezet szerint néhány gyermeknek légzési nehézségei lehetnek, valamint hányás és hasmenés. Szélsőséges esetekben jelentős letargia, a nyál termelésének növekedése, eszméletvesztés, görcsök, sőt halál.,
SWAP: A Haber Bosch folyamat alternatívája?
Nishibayashi, a Tokiói Egyetem professzora szerint a Nature-ben megjelent tanulmányban egy új módszert találtak az ammónia szintetizálására, amely sokkal tisztább, könnyebb és olcsóbb, mint a Haber Bosch-folyamat. Nishibayashi szerint a “cserefolyamat a Haber-Bosch-folyamat 300-500-szorosára, 90 százalékos hatékonyságra hoz létre ammóniát”.,
ezenkívül a felfedezett Szamárium-víz ammónia-előállítási (SWAP) folyamat csak könnyen hozzáférhető laboratóriumi berendezéseket és újrahasznosítható vegyi anyagokat igényel, míg a Haber-Bosch eljárás nagyméretű ipari berendezéseket igényel.
Nishibayashi azt sugallja, hogy bárki, aki a megfelelő alapanyagokkal rendelkezik, cserét végezhet egy asztali kémiai laborban., Szuverenitás szempontjából a SWAP technika ígéretesnek tűnik abban az értelemben, hogy azokat azok használhatják, akiket egyébként megállítanának a HB-folyamat esetében szükséges nagy tőkebefektetések, az ammónia-termelés decentralizálásával.
- kapcsolódó: az avokádó fenntartható? Milyen Következményekkel Jár Az Avokádó Termelése?