Vad är Haber Bosch-processen? Hur viktigt är det för produktion av gödselmedel att odla grödor och mata världen? Varför är det ekologiskt skadligt och vilka andra alternativ till Haber Bosch-processen finns där ute? Låt oss ta en titt.
Vad är Haber Bosch-Processen?
Haber-Bosch-processen är en teknik som direkt syntetiserar ammoniak genom att fånga det naturligt rikliga kvävet i atmosfären och reagera det med väte., Enligt ett papper publicerat i den akademiska pressen produceras ammoniak övervägande med hjälp av en järnkatalysator vid höga mycket höga temperaturer och tryck (400-500°c, 15-20 MPa).
- relaterat: hur är Haber Bosch-processen relaterad till avskogning?
reaktanterna i Haber Bosch-processen: väte och kväve
förstå hur reaktanterna för Haber Bosh-processen erhålls bidrar till att ytterligare förklara dess ekologiska inverkan., Varken väte eller kväve finns ensamma i universum, och att få dem kräver kemisk manipulation, spendera energi och använda specifika infrastrukturer och instrument.
hur väte erhålls för Haber Bosh-processen
väte erhölls vanligtvis via vattenhydrolys, som består av en elektrisk ström som passerar genom vatten och separerar syre från väte. Idag är dock ångmetanreformering, där metan blandas med överhettad ånga, den vanligaste metoden på grund av dess högre effektivitet och lägre kostnad., På detta sätt erhålls väte vanligen via metan-en gas 84 gånger mer potent än koldioxid enligt EUF.
Erhållande av kväve för Haber Bosh-processen
kväve erhålls genom fraktionerad destillation av luften som kondenseras (genom att kyla den till mindre än-200º Celcius) och går över kol, syre och spårgasfiltrationer.,
varför Haber Bosh-processen och behovet av gödselmedel
i början av 1900-talet växte världens befolkning exponentiellt, och så var livslängden tack vare medicinsk utveckling och teknisk utveckling. Till följd av detta kunde världens livsmedelsförsörjning inte hålla jämna steg med befolkningens ökning, och forskare började leta efter sätt att öka markproduktiviteten.,
När forskare upptäckte att tillgången på makronäringskvävet begränsade växttillväxten började jordbrukarna sprida gödsel och animaliskt avfall på sin mark för att tillsätta nitrater till den. De planterade också arter som naturligt hjälper till att fixera kväve i jorden som soja eller jordnötter. Ändå gav denna metod inte väsentliga nitrater för att öka växttillväxten och tillgodose efterfrågan på mat.
1909 upptäckte Haber att han framgångsrikt kunde fixa atmosfäriskt kväve genom att omvandla det till ammoniak., Några år senare, med hjälp av Habers resultat, utvecklade Bosch den första industriella skalan av Haber Bosch-processen och kvävegödselmedel började produceras i stor skala för att öka växternas tillväxt och mata världen. Idag är Haber Bosch-processen en viktig del av den konventionella processen för odling av grödor över hela världen.,Haber Bosch-processen leder till eutrofiering och förlust av biologisk mångfald
Haber Bosch-processen har en ekologisk inverkan eftersom jordgödsel är lättlösligt i vatten och som en konsekvens lätt transporteras från den angivna jorden i avrinningsvatten. När de når stora vattendrag händer ett fenomen som kallas eutrofiering – den exponentiella, onaturliga tillväxten av alger som täcker vattenkroppens yta, vilket förhindrar solljus för att nå nedsänkta arter.,
som en konsekvens kan nedsänkta organismer inte göra fotosyntes och dö. Dessutom förbrukar alger också det mesta av vattenets syre, vilket ofta leder till att fisk dör av syrebrist och ytterligare effekter över ekosystemet på grund av deras frånvaro
hög Energiförbrukningsnivå används i Haber Bosch-processen
enligt ett papper som publiceras i CellPress och finns i ScienceDirect, produktion av ammoniak via Haber-Bosch-processen, ” är den mest energiintensiva råvarukemikalien, ansvarig för 1% -2% av den globala energiförbrukningen och 1.,44% av koldioxidutsläppen”.
Enligt Professor Nishibayashi från Tokyos Universitet Institutionen för System Innovation, Haber-Bosch-processen förbrukar även 3 till 5 procent av all naturgas (fossilt bränsle) som produceras.
Haber Bosch-processen och Blue Baby syndromet eller Metaemoglobinemi
Metaemoglobinemi beskrivs som blodets reducerade förmåga att bära syre på grund av reducerade nivåer av normalt hemoglobin., En av de vanligaste orsakerna är nitrat i dricksvatten som kan härröra från urtagning av kvävegödsel i grundvatten-dricksvatten.
eftersom det som särskilt påverkar spädbarn som visar tecken på blueness runt händer, mun och fötter, fick syndromet kallas Blue Baby syndrome. Enligt Världshälsoorganisationen kan vissa barn ha problem med andning samt kräkningar och diarré. I extrema fall finns det markerad slöhet, en ökning av salivproduktionen, medvetslöshet och konvulsioner och till och med död.,
SWAP: ett Alternativ till Haber Bosch-Processen?
enligt Professor Nishibayashi från Universitetet i Tokyo fann han och hans team, i en studie publicerad i naturen, ett nytt sätt att syntetisera ammoniak som är mycket renare, enklare och billigare än Haber Bosch-processen. Enligt Nishibayashi skapar ”SWAP-processen ammoniak vid 300-500 gånger haber-Bosch-processens hastighet och vid 90-procentig effektivitet”.,
dessutom kräver Samarium-vatten ammoniak produktion (SWAP) processen upptäckt endast lättillgänglig lab utrustning och återvinningsbara kemikalier, medan Haber-Bosch processen kräver storskalig industriell utrustning.
Nishibayashi föreslår att alla med rätt källmaterial kan utföra SWAP på en bordsskiva kemi lab., Ur ett suveränitetsperspektiv ser BYTESTEKNIKEN lovande ut i den meningen att den kan användas av dem som annars skulle stoppas av de stora kapitalinvesteringar som krävs vid HB-processen och decentralisera processen för ammoniakproduktion.
- relaterat: är avokado hållbara? Vilka Är Konsekvenserna Av Avokadoproduktion?