Histoire du procédé Haber-Bosch - Définition

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Introduction

L'histoire du procédé Haber-Bosch commence au début du XXe siècle et se poursuit au XXIe siècle. Le procédé Haber-Bosch permet de fixer, de façon économique, le diazote atmosphérique sous forme d'ammoniac, lequel sert à son tour à fabriquer différents engrais azotés et différents explosifs.

Cela fait plusieurs siècles que les agriculteurs savent qu'il existe des nutriments essentiels à la croissance des plantes. Dans différentes régions du monde, ils développèrent différentes techniques pour engraisser la terre. Les travaux de Justus von Liebig, à partir des années 1840, permirent de mieux comprendre les facteurs qui favorisent la croissance des plantes, notamment l'apport en azote.

Pendant le XIXe siècle, les îles Chincha au Pérou furent exploitées pour leur guano, engrais de première qualité à l'époque. Également, le désert d'Atacama le fut pour son salpêtre du Chili, lequel peut être chimiquement converti en engrais. Bien que leur exploitation ait favorisé la croissance de la population européenne, elle rendait incertaine sa sécurité alimentaire, car au moins trois nations (Allemagne, France et Grande-Bretagne) étaient largement dépendantes, au début du XXe siècle, de ces engrais importés d'Amérique du Sud.

Le chimiste allemand Fritz Haber parvint, en 1909, à mettre au point un procédé chimique qui permet de synthétiser de l'ammoniac à partir du diazote atmosphérique, c'est le procédé Haber. Son travail mettait un terme, en chimie inorganique, à une « quête du Graal » qui avait duré à peu près 100 ans : celle de la fixation de l'azote atmosphérique à un coût peu élevé, donnant ainsi accès à un réservoir d'azote quasiment inépuisable. Ce procédé servit de modèle, à la fois théorique et pratique, à tout un pan de la chimie industrielle moderne, la chimie à haute pression.

Une équipe de recherche de la société BASF, dirigée par Carl Bosch, parvint en 1913 à mettre au point la première application industrielle du procédé Haber, c'est le procédé Haber-Bosch. Bosch, agissant à la fois comme superviseur et comme concepteur, apporta des solutions originales à certains problèmes posés lors de sa mise au point.

Au fil des années, l'efficacité de ce procédé (et de ses analogues) s'est améliorée au point que, presque cent ans plus tard, il répond à plus de 99 % de la demande mondiale d'ammoniac synthétique, laquelle s'élève à plus de 100 millions de tonnes par an au début du XXIe siècle.

L'ammoniac ainsi produit sert principalement à fabriquer des engrais azotés synthétiques, tels l'urée et le nitrate d'ammonium, essentiels à l'agriculture industrielle. Du point de vue démographique, c'est probablement le plus important procédé industriel jamais mis au point, car il a permis une augmentation significative de la population mondiale pendant le XXe siècle. Au début du XXIe siècle, ces engrais sont essentiels pour alimenter au moins deux milliards de personnes.

Ce procédé a également une importance militaire certaine, car l'ammoniac peut être transformé en acide nitrique, précurseur de la poudre à canon et d'explosifs puissants (comme le TNT et la nitroglycérine). Par exemple, il aurait permis à l'Allemagne de prolonger la Première Guerre mondiale d'au moins une année.

Depuis le début des années 1990 au moins, les installations industrielles mettant en œuvre le procédé Haber-Bosch (et ses analogues) ont un impact écologique important. Exigeant une température et une pression élevées, l'ensemble des installations sur la planète consomme environ 1 % de l'énergie produite au XXIe siècle. Également, à cause de leur coût peu élevé, les engrais azotés synthétiques sont consommés à grande échelle, ce qui provoque d'importants problèmes environnementaux, car la moitié de l'azote ainsi apporté n'est pas assimilé par les plantes et se retrouve dans les cours d'eau ainsi que dans l'atmosphère terrestre sous la forme de composés chimiques instables.

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