Language
Country/Area
No result found
Sự phát triển của hóa học áp suất cao: Haber và Bosch đã giải quyết vấn đề sản xuất amoniac 100 năm trước như thế nào?
Công nghệ sản xuất amoniac đã trải qua những thay đổi to lớn trong thế kỷ qua, trong đó có ảnh hưởng lớn nhất là quy trình Haber-Bosch. Công nghệ này không chỉ là cơ sở cho sản xuất amoniac công nghiệp mà còn đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của ngành sản xuất thực phẩm toàn cầu và ngành công nghiệp hóa chất.
Không thể đánh giá thấp tầm quan trọng của amoniac trong nông nghiệp. Đây là nguyên liệu thô chính cho phân bón tổng hợp và đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy năng suất cây trồng.
Nhìn lại lịch sử, từ cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20, cùng với sự phát triển của công nghiệp hóa, nhu cầu phân đạm tăng mạnh, thúc đẩy các nhà hóa học tìm kiếm nguồn amoniac mới. Trước đó, phân đạm chủ yếu dựa vào khai thác khoáng sản và phân bón động thực vật, nhưng nguồn cung cấp các nguồn tài nguyên này không đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng.
Hubber và trợ lý Robert Le Rosingeau đã tiến hành các thí nghiệm quan trọng vào năm 1909, phát triển một thiết bị có khả năng hoạt động ở áp suất cao và chứng minh rằng amoniac có thể được tổng hợp từ nitơ và hydro. Những đột phá trong công nghệ áp suất cao và chất xúc tác cần thiết cho quá trình này đã đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử sản xuất amoniac.
Cuối sự nghiệp, Hubble đã nói: "Vấn đề phân bón của thế giới có thể được giải quyết bằng nỗ lực của chúng ta", một tuyên bố thể hiện chính xác sự hiểu biết sâu sắc của ông về khoa học và hạnh phúc của con người.
Sau khi Haber tổng hợp thành công amoniac trong phòng thí nghiệm lần đầu tiên, công ty hóa chất Đức BASF ngay lập tức hứng thú với công nghệ này và giao cho Carl Bosch mở rộng công nghệ phòng thí nghiệm này thành sản xuất công nghiệp. Bosch không chỉ mở rộng quy mô công nghệ một cách thành công mà còn tối ưu hóa chất xúc tác, giúp tăng đáng kể sản lượng amoniac và cuối cùng đạt được sản xuất công nghiệp vào năm 1913. Vào thời điểm đó, người ta có thể sản xuất tới 20 tấn amoniac mỗi ngày, điều này thúc đẩy đáng kể ngành công nghiệp hóa chất của Đức.
Trong Thế chiến thứ nhất, amoniac tổng hợp đã trở thành cốt lõi trong năng lực quân sự của Đức, và tình trạng nước mùa thu và bầu trời cùng một màu đã khiến nhiều quốc gia nhận ra tầm quan trọng của việc có nguồn amoniac ổn định trong chiến tranh. Kết quả của quá trình Haber đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn này; nếu không có nó, các hoạt động quân sự của Đức có thể phải chịu sự thụt lùi nghiêm trọng.
"Phát minh ra amoniac không chỉ thay đổi tương lai của ngành nông nghiệp mà còn định hình lại mô hình chiến tranh toàn cầu." Đây chính là bức tranh chân thực về ý nghĩa lịch sử của quy trình Haber.
Haber và Bosch cuối cùng đã giành được giải Nobel cho những đóng góp to lớn của họ trong quá trình tổng hợp amoniac và hóa học áp suất cao. Nhờ những nỗ lực của họ, hiệu quả sản xuất amoniac đã được cải thiện đáng kể, làm thay đổi căn bản phương thức hoạt động của toàn bộ ngành công nghiệp hóa chất.
<Ngày nay, sản xuất amoniac vẫn dựa trên quy trình Haber-Bosch và với sự cải tiến liên tục của công nghệ và quy trình xúc tác, hiệu quả và tác động môi trường cũng đang dần được cải thiện. Trên thực tế, theo thống kê, sản xuất amoniac chiếm khoảng 1% đến 2% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu và cũng là một trong những nguồn phát thải carbon quan trọng trên toàn cầu. Điều này buộc các nhà khoa học ngày nay phải suy nghĩ lại về cách sản xuất amoniac trong khi vẫn giảm tác động của nó đến môi trường.
Đồng thời, phương pháp sản xuất hydro cũng đang đối mặt với sự đổi mới. Hydro xanh được tạo ra từ năng lượng sạch đang dần đi vào quy trình sản xuất amoniac, khiến sản xuất amoniac trong tương lai trở nên bền vững hơn. Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, thế giới đang tiến tới kỷ nguyên mới về sản xuất amoniac thân thiện hơn với môi trường.
Tuy nhiên, khi đối mặt với những thách thức cơ bản và dai dẳng như vậy, chúng ta không khỏi đặt câu hỏi: Làm thế nào để sản xuất amoniac một cách bền vững trong khi vẫn đáp ứng được nhu cầu lương thực toàn cầu trong những thập kỷ tới?
