Sto godina Haber-Boschova postupka dobivanja amonijaka izravnom sintezom od sastavnih elemenata

Sintezu amonijaka izravno od dušika i vodika, nakon pokušaja većeg broja poznatih znanstvenika, uspješno su proveli Fritz Haber i Carl Bosch početkom 20. stoljeća. Njihovim otkrićima prethodila su sveobuhvatna istraživanja utvrđivanja učinkovitog katalitičkog sustava, reakcijskih i procesnih čimbenika. Reakcija se uspješno provodi pod visokim tlakom i pri visokoj temperaturi uz željezov, osmijev ili uranijev katalizator. To otkriće pripada najznačajnijima u povijesti kemije, katalize i kemijskog inženjerstva budući da je amonijak postao izvor gotovo svih dušikovih spojeva, nužnih u poljoprivrednoj, kemijskoj, farmaceutskoj proizvodnji i dobivanju polimernih materijala, eksploziva i drugih. Najviše se upotrebljava za pripravu sintetičkih, dušikovih gnojiva kojima se višestruko povećavaju poljoprivredni prinosi a tako i veće količine prehrambenih proizvoda nužnih za život rastućeg broja svjetskog stanovništva. Za ta postignuća autorima su dodijeljene Nobelove nagrade za kemiju: Fritzu Haberu 1918. “za sintezu amonijaka od elemenata” i Carlu Boschu, 1931. (zajedno s Fridrichom Bergiusom) “za doprinos otkriću i razvitku kemijskih procesa pri visokom tlaku”. U ovom preglednom radu o sintezi amonijaka od elemenata prikazana je povijest otkrića i prinosi autora i njihovih suradnika, od laboratorijskih istraživanja do industrijske proizvodnje. Opisan je i značaj i utjecaj tih otkrića na razvitak temeljnih i primijenjenih istraživanja, posebice katalitičkih reakcija kao i novih procesa u kemijskoj proizvodnji. Također je prikazan i razvitak i primjena novih katalizatora kao što su: kanalizatori na temelju rutenija, željezov Fe1−xO katalizator i željezov katalizator uz dodatak kobalta. Dan je i kratki opis rezultata istraživanja novih postupaka sinteze amonijaka pri blagim reakcijskim uvjetima, što bi značajno smanjilo utrošak energije i investicijskih troškova kao i nastajanja manjih količina ekološki štetnog ugljikova dioksida. Ta su istraživanja razvrstana na biološke, elektrokemijske i metode nastajanja kompleksnih spojeva metal-dušik. Ukratko su opisani i životopisi i znanstvena dostignuća najznačajnijih sudionika u navedenim otkrićima, uz F. Habera i C. Boscha također i Gerharda Ertla i Alwina Mittascha. Fritz Haber, njemački kemičar, profesor Tehničkog veleučilišta u Karlsruheu, uz mnoga znanstvena postignuća, godine 1908. otkrio je sintezu amonijaka od elemenata uz željezov, osmijev ili uranijev katalizator, uključivo i rješenje reaktorskog uređaja. Patentna prava otkupila je tvrtka BASF. Carl Bosch, njemački kemijski inženjer, zaposlenik BASF-a, izradio je reaktor za rad pod visokim tlakom i u atmosferi vodika za sintezu amonijaka i vodio izgradnju industrijskog postrojenja, Haber-Boschovim postupkom, prvo u mjestu Oppau, a zatim, većeg kapaciteta, u Mersenburgu. Alwin Mittasch, njemački kemičar slavenskog podrijetla, otkrio je vrlo aktivan i postojan željezov katalizator za sintezu amonijaka, dodatkom određenih metalnih oksida, promotora (Al2O3, CaO, i K2O). Gerhard Ertl, njemački fizikalni kemičar, profesor Sveučilišta u Münchenu, dobitnik je Nobelove nagrade za kemiju, za razvitak područja kemijskih reakcija na čvrstim površinama. Postavio je mehanizam reakcije sinteze amonijaka i utjecaj K2O promotora. Svjetska proizvodnja amonijaka Haber-Boschovim procesom danas je veća od 150 milijuna tona godišnje