Haber-Boschev proces, ki ga včasih imenujejo najpomembnejši tehnološki napredek 20. stoletja, omogoča ekonomično masno sintezo amoniaka (NH3) iz dušika in vodika. Malo pred prvo svetovno vojno sta ga razvila Fritz Haber in Carl Bosch, ki sta bila nemška kemika. Haber je leta 1918 prejel Nobelovo nagrado za kemijo za svoja odkritja, Bosch pa si je Nobelovo nagrado delil s Friedrichom Bergiusom leta 1931 za svoje delo o kemijskih reakcijah pod visokim pritiskom. Sprva nemška nacionalna skrivnost, kemija in tehnike za učinkovito sintezo amoniaka so se v dvajsetih in tridesetih letih prejšnjega stoletja razširile na preostali svet.
Visok tlak, visoke temperature
Amoniak je pomemben, ker je glavna sestavina umetnih gnojil, brez katerih bi bili sodobni kmetijski pridelki nemogoči. Haber-Boschev proces, včasih imenovan Haberjev amoniak, je bil prvi industrijski kemični proces, ki je uporabljal izjemno visoke tlake: 200-400 atmosfer. Poleg visokih tlakov postopek uporablja tudi visoke temperature okoli 750°-1,200° Fahrenheita (približno 400°-650°C). Učinkovitost reakcije je funkcija tlaka in temperature; večji izkoristki nastanejo pri višjih tlakih in nižjih temperaturah v potrebnem območju.
Zgodovina
V prvem desetletju 20. stoletja so umetno sintezo nitratov raziskovali zaradi bojazni, da se svetovna ponudba fiksnega dušika hitro zmanjšuje glede na povpraševanje. Dušika v svoji neaktivni, atmosferski plinasti obliki je zelo veliko, vendar je bilo takrat težje priti do kmetijsko uporabnih »fiksiranih« dušikovih spojin. Kmetijske dejavnosti zahtevajo velike količine fiksnega dušika za dober pridelek. Na začetku 20. stoletja so morale vse razvite države sveta množično uvažati nitrate iz največjega razpoložljivega vira – salitre (NaNO3) iz Čila – in mnoge znanstvenike je skrbelo vse manjše zaloge dušikovih spojin.
Haber-Boschev postopek je zagotovil rešitev za pomanjkanje fiksnega dušika. Z uporabo izjemno visokih tlakov in katalizatorja, sestavljenega večinoma iz železa, so bile kritične kemikalije, ki se uporabljajo pri proizvodnji gnojil in eksplozivov, postale zelo dostopne Nemčiji, kar je tej državi omogočilo nadaljevanje boja v prvi svetovni vojni. Kot Haber-Boschev proces razvejana v globalni uporabi, je postala primarni postopek, odgovoren za proizvodnjo kemičnih gnojil.
Trenutna proizvodnja
V začetku 21. stoletja je bil postopek Haber-Bosch uporabljen za proizvodnjo več kot 500 milijonov ton (453 milijard kilogramov) umetnih gnojil na leto. Približno 1 odstotek svetovne energije je bil porabljen za njeno proizvodnjo, z njo pa je živelo približno 40 odstotkov prebivalstva Zemlje.