Πώς παράγεται η αμμωνία;

Η αμμωνία (NH₃) παράγεται κυρίως μέσω της διαδικασίας Haber-Bosch , μια κρίσιμη βιομηχανική διαδικασία που συνδυάζει άζωτο από τον αέρα με υδρογόνο. Ακολουθεί μια ανάλυση της διαδικασίας:

1. Πρώτες ύλες:

* αζώτου (n₂): Που λαμβάνεται από τον αέρα, ο οποίος είναι περίπου 78% άζωτο.

* υδρογόνο (h₂): Συνήθως παράγεται από φυσικό αέριο (μεθάνιο, CH₄) μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται μεταρρύθμιση ατμού.

2. Μεταρρύθμιση ατμού:

* Το μεθάνιο αντιδρά με ατμό (H₂O) σε υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 800 ° C) παρουσία καταλύτη νικελίου.

* Αυτό παράγει μονοξείδιο του άνθρακα (CO) και υδρογόνο (H₂):

Ch₄ + h₂o → co + 3h₂

3. Αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου:

* Το μονοξείδιο του άνθρακα αντιδρά περαιτέρω με ατμό για να παράγει περισσότερο υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα (CO₂):

CO + H₂O → CO₂ + H₂

4. Αφαίρεση διοξειδίου του άνθρακα:

* Το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα απομακρύνεται από το μείγμα αερίου.

5. Διαδικασία Haber-Bosch:

* Τα καθαρισμένα αέρια υδρογόνου και αζώτου αναμειγνύονται σε αναλογία 3:1.

* Στη συνέχεια περνούν πάνω από έναν καταλύτη, τυπικά οξείδιο του σιδήρου, σε υψηλή πίεση (περίπου 200 ατμόσφαιρες) και υψηλή θερμοκρασία (περίπου 450 ° C).

* Αυτή η αντίδραση σχηματίζει αμμωνία:

N₂ + 3h₂ ⇌ 2nh₃

6. Διαχωρισμός προϊόντων:

* Η παραγόμενη αμμωνία ψύχεται και υγροποιείται, ενώ το αζώτου και το υδρογόνο που δεν αντέδρασε ανακυκλώνεται πίσω στη διαδικασία.

Πρόσθετες πληροφορίες:

* Η διαδικασία Haber-Bosch είναι εξαιρετικά ενεργειακή ένταση, καταναλώνοντας περίπου το 1% της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας.

* Είναι απαραίτητο για την παραγωγή λιπασμάτων, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη γεωργία και την παραγωγή τροφίμων.

* Η αμμωνία χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή εκρηκτικών, πλαστικών και άλλων χημικών ουσιών.

Άλλες μέθοδοι παραγωγής:

Ενώ η διαδικασία Haber-Bosch κυριαρχεί στην παραγωγή αμμωνίας, υπάρχουν και άλλες μέθοδοι, συμπεριλαμβανομένων:

* Βιολογική σταθεροποίηση αζώτου: Ορισμένα βακτήρια μπορούν να μετατρέψουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε αμμωνία. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία δεν είναι ακόμη εμπορικά βιώσιμη σε μεγάλη κλίμακα.

* Ηλεκτροχημική σταθεροποίηση αζώτου: Χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια για άμεση μετατροπή αζώτου σε αμμωνία. Αυτή η μέθοδος εξακολουθεί να βρίσκεται στα αρχικά στάδια της έρευνας.

Αυτές οι εναλλακτικές μέθοδοι θα μπορούσαν ενδεχομένως να προσφέρουν πιο βιώσιμους και αποτελεσματικούς τρόπους παραγωγής αμμωνίας στο μέλλον.