Klassische Erzeugung von
mineralischem N-Dünger

[Motivation - Ideen]

Das Haber-Bosch-Verfahren wurde von zwei Chemikern namens Fritz Haber und Carl Bosch entwickelt. Sie bekamen dafür 1912 den Nobelpreis für Chemie.

Die Methode wurde dann später von dem Unternehmen BASF für die Ammoniakproduktion übernommen.

Das Haber-Bosch-Verfahren dient zur synthetischen Herstellung von Ammoniak (NH3) aus Stickstoff und Wasserstoff. Der dazu benötigte Stickstoff wird aus verflüssigter Luft gewonnen.

Die Siedetemperatur von N2 beträgt -195,8 Grad, die von O2 -182,96 Grad. Aufgrund der unterschiedlichen Siedetemperaturen lassen sich N2 und O2 unter enorm hohem Energieaufwand beim Abkühlen trennen.

Dabei fällt reiner Sauerstoff quasi als Nebenprodukt an. Um den elementaren Stickstoff reaktionsverfügbar zu machen, ist aber eine hohe Aktivierungsenergie in Form von Wärme und elektrischer Entladung zu investieren.

Der weiters nötige Wasserstoff kommt aus Wasser bzw. Erdgas.

Haber und Bosch fanden durch langjährige Versuche heraus, dass folgende 4 Bedingungen für die Gleichgewichts-Reaktion zwischen Stickstoff und Wasserstoff - und damit für eine optimale

Ammoniakproduktion - besonders günstig sind:

1.

Eine Temperatur von 550°C

2.

Ein sehr hoher Druck von 150 bis 250 bar

3.

Ein Überschuss von Stickstoff (Hinweis: Das stöchiometrische Verhältnis bei der Reaktion zwischen Stickstoff und Wasserstoff wäre nach der Theorie 1:3, allerdings wird in der Praxis mehr Stickstoff zugegeben)

4.

Das Vorliegen eines Katalysators

Aufgrund des hohen Energiebedarfs für die Luftstickstoffreinigung, die Reaktionen zur Abtrennung des reinen Wasserstoffs, die Ammoniaksynthese und die bei dem Herstellungsverfahren nötigen hohen Temperaturen und Drücke entfallen etwa 1,4 % des Weltenergieverbrauchs auf das Haber-Bosch-Verfahren, wobei insgesamt ca. 100 Millionen Tonnen Ammoniak jährlich erzeugt werden.