Kemien der brødføder verden og kræver ren energi

Haber-Bosch-processen er en af det 20. århundredes mest betydningsfulde kemiske opfindelser. Ved at kombinere kvælstof fra atmosfæren med brint under højt tryk og høje temperaturer muliggjorde processen fremstilling af ammoniak i stor skala. Ammoniak bruges blandt andet som råstof i kvælstofgødning, der er vigtig for moderne landbrug.

Baggrunden for opfindelsen var et presserende behov for fikseret kvælstof. Selvom luften omkring os indeholder omkring 78 procent kvælstof, er molekylerne bundet så stærkt af trippelbindinger, at planter ikke direkte kan optage dem. I 1909 lykkedes det den tyske kemiker Fritz Haber at overvinde denne kemiske barriere i laboratoriet ved hjælp af særlige katalysatorer. Kort efter opskalerede ingeniøren Carl Bosch fra kemikoncernen BASF teknologien til industriel skala. Begge forskere blev senere belønnet med Nobelprisen i kemi for deres revolutionerende indsats.

Teknisk set foregår ammoniaksyntesen ved et arbejdstryk på mellem 150 og 250 bar samt temperaturer på 300 til 550 grader Celsius. Rågasblandingen føres igennem reaktorer med katalysatorbunde, hvor en del af gasserne omdannes for hver gennemgang, mens uomdannet gas genanvendes. Processens største udfordring ligger i fremstillingen af den nødvendige brint.

I industriens spæde barndom blev brinten udvundet via elektrolyse af vand. Da elektrolyse krævede enormt meget elektricitet, gik industrien hurtigt over til at udvinde brint fra naturgas (methan) via dampreformering. Denne løsning mindskede de umiddelbare elomkostninger, men gjorde samtidig ammoniakproduktionen stærkt afhængig af fossile brændsler og forbundet med betydelige CO₂-udslip.

I forbindelse med den grønne omstilling står ammoniakindustrien over for et markant kursskifte. Hvis fremtidens kunstgødning og kemiske industri skal gøres klimaneutral, skal brinten igen produceres ved hjælp af elektrolyse drevet af fossilfri energi. Her spiller stabil og rigelig energiforsyning, såsom kernekraft og fornybare kilder, en vigtig rolle. Haber-Bosch-processen forbliver dermed i centrum for både verdens fødevaresikkerhed og den globale energiomstilling.