(Hóa học ngày nay-H2N2)-Phản ứng Haber – Bosch là một trong những phản ứng nổi tiếng nhất và được áp dụng rộng rãi trong sản xuất hóa chất công nghiệp. Đây là phản ứng cố định đạm (nitơ) bằng cách sử dụng xúc tác sắt đơn giản để sản xuất amoniăc và các hợp chất nitơ khác từ các nguồn nguyên liệu hyđro và nitơ hầu như vô hạn.
Phương pháp sản xuất amoniăc theo phản ứng Haber-Bosch đã được phát triển ở quy mô công nghiệp từ những năm 1910, ngay trước và trong Chiến tranh Thế giới Thứ I. Phương pháp này đã phát triển mạnh và nhanh chóng trở thành yếu tố then chốt có ảnh hưởng quan trọng đối với các diễn biến lớn trên thế giới. Khi Đức tham chiến trong Chiến tranh Thế giới Thứ I, nước này cần nhiều amoniăc để sản xuất muối nitrat làm thuốc nổ nên nhu cầu amoniăc tại đây rất cao. Trước chiến tranh, phế thải động vật là nguồn đạm chủ yếu để làm phân bón, còn nguồn cung nitrat dạng hóa chất phần lớn đến từ các mỏ diêm tiêu (KNO3) tại Chi Lê, chủ yếu do các công ty Anh khai thác và quản lý. Khi chiến tranh bắt đầu, Anh và Đức đứng ở hai chiến tuyến đối lập nhau nên nguồn cung ứng hóa chất quan trọng này cho nước Đức bị cắt đứt. Nếu không nhờ có công nghệ sản xuất amoniăc theo phản ứng Haber-Bosch thì nước Đức quốc xã đã không thể tiếp tục tham chiến trong cuộc chiến tranh này.
Cũng chính sự phát triển của sản xuất amoniăc công nghiệp còn mang lại một hậu quả khác: nó dẫn đến sự sụp đổ của ngành khai thác diêm tiêu tại Chi Lê và để lại những thành phố hoang tàn tại sa mạc Atacama ở phía bắc nước này.
Tuy nhiên, phản ứng Haber-Bosch đã có những đóng góp rất lớn cho sự phát triển bền vững của thế giới: giúp sản xuất amoniăc dùng trong sản xuất và cung ứng những loại phân bón không đắt tiền, cho phép nhiều nông dân ở các nước trên thế giới có thể tăng sản lượng các loại nông sản cao hơn hẳn so với trước đây.
Ngày nay, amoniăc được sản xuất theo quy trình Haber-Bosch, cũng như các sản phẩm dẫn xuất của nó là amoni nitrat và urê, lại đang là những hóa chất được buôn bán với khối lượng lớn nhất trên thế giới. Quy trình sản xuất amoniăc hàng năm đã tiêu thụ đến 5% sản lượng khí thiên nhiên và khoảng 2% tổng sản lượng năng lượng của thế giới.
Theo ước tính, phân hóa học hiện đang đóng góp khoảng một nửa lượng đạm cho sản xuất nông nghiệp trên toàn cầu, còn quá trình cố định đạm của các cây họ đậu đóng góp một nửa lượng đạm còn lại. Điều đó có nghĩa là khoảng một nửa các nguyên tử nitơ trong cơ thể một người bình thường sống ở các nước trên thế giới hiện nay đã được sản xuất tại các nhà máy hóa chất và đã từng tham gia vào phản ứng Haber-Bosch!
Sơ đồ quy trình Haber-Bosch trong công nghiệp
Nhưng sự phát minh ra phản ứng Haber-Bosch cũng có những hậu quả bất ngờ khác: nó góp phần quan trọng gây ra sự bùng nổ dân số trên toàn cầu mà ngày nay con người đang phải tìm cách kiềm chế. Nhờ phân bón giúp tăng mạnh sản xuất lương thực, thực phẩm mà dân số thế giới đã tăng gấp bội trong vòng một thế kỷ qua, từ 1,6 tỉ người năm 1900 lên đến 6,7 tỉ người như ngày nay. Sự gia tăng dân số này và kèm theo nó là sự tiêu thụ ngày càng nhiều các nguồn tài nguyên cũng như tạo ra ngày càng nhiều rác thải và chính đây lại đang là yếu tố lớn ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của sự sống trên Trái Đất. Mặt khác, tuy người ta có thể trồng trọt và thu hoạch nhiều lương thực hơn để đáp ứng nhu cầu của dân số cao hơn trên thế giới, nhưng người dân sống ở các khu vực của Châu Phi và các vùng kém phát triển khác không phải lúc nào cũng có thể tiếp cận được các nguồn phân bón thích hợp. Điều này đang kéo theo tình trạng phân biệt giầu nghèo của cư dân các vùng miền trên thế giới ngày càng cách xa nhau.
Đến nay nhiều người cho rằng, không sáng chế nào của con người có ảnh hưởng lớn đối với cuộc sống trên Trái Đất như phản ứng Haber-Bosch.
Vì những cống hiến to lớn cho nhân loại Fritz Haber đã được trao giải thưởng Nobel năm 1918 và Carl Bosch đã nhận được 1/2 giải thưởng Nobel năm 1931.
Theo Chemical & Engineering/Nature
