Che cos’è il processo Haber Bosch? Quanto è importante per la produzione di fertilizzanti coltivare colture e nutrire il mondo? Perché è ecologicamente dannoso e quali altre alternative al processo Haber Bosch sono là fuori? Diamo un’occhiata.

Che cos’è il processo Haber Bosch?

Il processo Haber-Bosch è una tecnica che sintetizza direttamente l’ammoniaca catturando l’azoto naturalmente abbondante nell’atmosfera e facendolo reagire con l’idrogeno., Secondo un articolo pubblicato sulla stampa accademica, l’ammoniaca viene prodotta prevalentemente con l’aiuto di un catalizzatore di ferro ad alte temperature e pressioni molto elevate (400-500°C, 15-20 MPa).

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I reagenti del processo Haber Bosch: idrogeno e azoto

Capire come si ottengono i reagenti per il processo Haber Bosh aiuta a spiegare ulteriormente il suo impatto ecologico., Né l’idrogeno né l’azoto esistono da soli nell’universo, e ottenerli richiede una manipolazione chimica, spendendo energia e utilizzando infrastrutture e strumenti specifici.

Come si ottiene l’idrogeno per il processo Haber Bosh

L’idrogeno è stato tipicamente ottenuto tramite idrolisi dell’acqua, che consiste in una corrente elettrica che passa attraverso l’acqua e separa l’ossigeno dall’idrogeno. Tuttavia, oggi, il reforming del metano a vapore, in cui il metano viene miscelato con vapore surriscaldato, è il metodo più comune a causa della sua maggiore efficienza e del suo costo inferiore., In questo modo, l’idrogeno viene comunemente ottenuto tramite metano-un gas 84 volte più potente dell’anidride carbonica secondo il FES.

Ottenere azoto per il processo Haber Bosh

L’azoto viene ottenuto tramite la distillazione frazionata dell’aria che viene liquefatta (raffreddandola a meno di-200º Celsius) e supera le filtrazioni di carbonio, ossigeno e gas di traccia.,

Perché il processo Haber Bosh e la necessità di fertilizzanti

All’inizio del 20 ° secolo la popolazione mondiale stava crescendo in modo esponenziale, così come l’aspettativa di vita grazie al progresso medico e agli sviluppi tecnologici. Di conseguenza, l’approvvigionamento alimentare mondiale non è riuscito a tenere il passo con l’aumento della popolazione e gli scienziati hanno iniziato a cercare modi per aumentare la produttività del suolo.,

Una volta che gli scienziati hanno scoperto che la disponibilità dell’azoto macro-nutriente stava limitando la crescita delle piante, gli agricoltori hanno iniziato a spargere letame e rifiuti animali sul loro terreno per aggiungere nitrati ad esso. Hanno anche piantato specie che aiutano naturalmente a fissare l’azoto nel terreno come la soia o le arachidi. Tuttavia, questo metodo non ha fornito nitrati essenziali per aumentare la crescita delle piante e soddisfare la domanda di cibo.

Nel 1909, Haber capì di poter riparare con successo l’azoto atmosferico convertendolo in ammoniaca., Alcuni anni dopo, utilizzando i risultati di Haber, Bosch sviluppò la prima applicazione su scala industriale del processo Haber Bosch e i fertilizzanti azotati iniziarono a essere prodotti su larga scala per aumentare la crescita delle colture e nutrire il mondo. Oggi, il processo Haber Bosch è una parte fondamentale del processo convenzionale di coltivazione delle colture in tutto il mondo.,

Gli svantaggi del processo Haber Bosch

Il processo Haber Bosch porta all’eutrofizzazione e alla perdita di biodiversità

Il processo Haber Bosch ha un impatto ecologico poiché i fertilizzanti del suolo sono facilmente solubili in acqua e, di conseguenza, facilmente trasportabili dal loro suolo designato nelle acque di deflusso. Quando raggiungono grandi corpi idrici si verifica un fenomeno noto come eutrofizzazione: la crescita esponenziale e innaturale delle alghe che coprono la superficie del corpo idrico, impedendo alla luce solare di raggiungere le specie sommerse.,

Di conseguenza, gli organismi sommersi non sono in grado di fare la fotosintesi e morire. Inoltre, le alghe consumano la maggior parte dell’acqua di ossigeno, che spesso conduce alla morte dei pesci da deprivazione di ossigeno e di ulteriori impatti attraverso l’ecosistema a causa della loro assenza

Alti Livelli di Consumo di Energia Sono Utilizzati in Haber Bosch Processo

Secondo un articolo pubblicato nel CellPress e disponibile in ScienceDirect, la produzione di ammoniaca via di Haber-Bosch processo, “è la più alta intensità di energia prodotto chimico di base, responsabile del 1%-2% del consumo globale di energia e 1.,44% delle emissioni di CO2″”

Secondo il professor Nishibayashi del Dipartimento di Innovazione dei sistemi dell’Università di Tokyo, il processo Haber-Bosch consuma anche dal 3 al 5% di tutto il gas naturale (un combustibile fossile) prodotto.

Il processo Haber Bosch e la sindrome Blue Baby o Metaemoglobinemia

La metaemoglobinemia è descritta come la ridotta capacità del sangue di trasportare ossigeno a causa della riduzione dei livelli di emoglobina normale., Una delle cause più comuni è il nitrato nell’acqua potabile che può essere originato dalla sanguisuga del fertilizzante azotato nell’acqua potabile delle acque sotterranee.

Poiché colpisce in particolare i bambini che mostrano segni di azzurro intorno alle mani, alla bocca e ai piedi, la sindrome deve essere conosciuta come la sindrome del bambino blu. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, alcuni bambini possono avere problemi di respirazione, vomito e diarrea. In casi estremi, c’è una marcata letargia, un aumento della produzione di saliva, perdita di coscienza e convulsioni e persino la morte.,

SWAP: un’alternativa al processo Haber Bosch?

Secondo il professor Nishibayashi dell’Università di Tokyo, lui e il suo team hanno trovato, in uno studio pubblicato su Nature, un nuovo modo di sintetizzare l’ammoniaca che è molto più pulito, più facile e più economico del processo Haber Bosch. Secondo Nishibayashi, il ” processo di SWAP crea ammoniaca a 300-500 volte il tasso del processo Haber-Bosch e al 90 per cento di efficienza,”.,

Inoltre, il processo di produzione di ammoniaca Samario-acqua (SWAP) scoperto richiede solo attrezzature di laboratorio prontamente disponibili e prodotti chimici riciclabili, mentre il processo Haber-Bosch richiede attrezzature industriali su larga scala.

Nishibayashi suggerisce che chiunque abbia i materiali di origine appropriati può eseguire lo SWAP su un laboratorio di chimica da tavolo., Dal punto di vista della sovranità, la tecnica di SWAP sembra promettente nel senso che può essere utilizzata da coloro che sarebbero altrimenti fermati dai grandi investimenti di capitale richiesti nel caso del processo HB, decentralizzando il processo di produzione di ammoniaca.

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