Qu'est-ce que la synthèse de l'ammoniac?

La synthèse de l'ammoniac est la production d'ammoniac à partir de la combinaison d'hydrogène et de gaz azote.La plupart de l'ammoniac produit est utilisé comme engrais, bien qu'il puisse être utilisé à d'autres fins, comme faire des explosifs.Le processus a été développé en Allemagne au début des années 1900.

L'atmosphère est pleine d'azote gazeux, mais elle n'est pas réactive et ne se combine généralement pas avec d'autres éléments.La stratégie de base pour la fabrication de l'ammoniac, NH ₃ , est de combiner l'hydrogène gazeux, h ₂ , avec de l'azote gazeux, n ₂ , à haute température et sous haute pression.Chimiquement, il s'agit d'une réaction difficile, donc elle nécessite qu'un agent accélère le processus.

Un catalyseur est un composé qui fait passer une réaction plus rapidement.Dans la synthèse de l'ammoniac, le catalyseur utilisé est généralement du fer.Le type de fer utilisé est réduit le minerai de magnétite .Il existe d'autres produits chimiques qui peuvent être utilisés comme catalyseurs, mais le fer est le plus courant.

La source de l'hydrogène gazeux est généralement du gaz naturel, également connu sous le nom de méthane, ch ₄ .Ceci décrit le processus de base de la synthèse de l'ammoniac.De nombreuses autres étapes ont lieu dans une usine de synthèse d'ammoniac.Les composés de soufre sont d'abord retirés du gaz naturel en réagissant avec l'oxyde de zinc, qui est transformé en sulfure de zinc.Cela laisse le méthane libre, qui passe par plusieurs transformations supplémentaires pour générer de l'hydrogène gazeux.

La température utilisée est d'environ 1482 deg;F (400 deg; c).La pression utilisée est inférieure à ce qui est optimal pour la réaction.Pour des raisons de sécurité, une pression d'environ 200 atmosphères (ATM) est utilisée.Le rendement est d'environ 10 à 20% dans ces conditions.Lorsque le mélange quitte le réacteur, il est refroidi, de sorte que l'ammoniac deviendra un liquide.La chaleur est capturée et réutilisée pour chauffer les gaz entrants.

Cette méthode de synthèse de l'ammoniac est connue sous le nom de Haber Process

, car elle a été créée par le chimiste allemand Fritz Haber, qui a développé les conditions de réaction chimique.Il l'a développé lors d'une pénurie d'engrais contenant de l'azote au début des années 1900, et parce que l'Allemagne avait besoin d'explosifs pour la Première Guerre mondiale.La réaction se fait par l'électrolyse de l'eau.L'électrolyse utilise l'électricité pour décomposer les composés.Dans ce cas, l'eau est décomposée en hydrogène et en oxygène.Cela a été fait en conjonction avec la production d'électricité à partir d'usines hydroélectriques.Dès 1911, l'électrolyse de l'eau a été utilisée pour fournir de l'hydrogène pour la synthèse de l'ammoniac.

Certains micro-organismes sont capables d'utiliser de l'azote gazeux de l'air pour produire de l'ammoniac.Ce processus est appelé

Fixation d'azote .Dans ce cas, les catalyseurs sont des enzymes complexes appelées nitrogénases .Les bactéries qui réalisent ce processus vivent sur les racines des légumineuses, comme les plants de pois.La fixation de l'azote a considérablement amélioré l'état des nutriments de nombreux sols.