الصناعات النتروجينية

 ‏تثبيت النتروجين من الجو هو المقوم الرئيسي للأسمدة التي تهيئ امكانية انتاج اغذية مركزة . ومن خلال تطوير الطرق غير المكلفة لتثبيت النتروجين ، توضحت كثير من المبادئ الرئيسية للمعالجات الكيميائية ومعالجات الضغط العالي .

‏قبل تثبيت النتروجين التركيبي ، كانت النفايات والاسمدة الطبيعية manures من مختلف الانواع ، او منتجات تحللها ، وسلفات الامونيوم كناتج ثانوي من تكويك الفحم هي المصادر الرئيسية للنتروجين الزراعي . ولكنها كانت مصادر غير منتظمة وعاجزة عن تلبية الحاجات . حظي بالأهمية كل من نترات شيلي Chilean saltpeter ، و نترت البوتاسيوم saltpeter من البول الإنساني والحيواني ، وتمتعت بعده الامونيا ammonia  التي استخلصت من فحم الكوك بتلك الاهمية ، ثم استبدلت بالأمونيا والنترات التركيبية . والامونيا هي الاساس الذي تشتق منه عمليا كافة النواتج التي تحتوي على النتروجين .

‏تاريخياً :  قام بريستلي Priestly ‏وكافندش Cavendish بتمرير شرارات كهربائية عبر الهواء وانتجا النترات nitrates عن طريق حل اكاسيد النتروجين التي تشكلت في المواد القلوية . واثبت التطوير التجاري لهذه الطريقة بانه مضلل ، نظرا لاستهلاك الكثير من الطاقة لقاء مرود ضئيل. تم تثبيت النتروجين كسياناميد كلسيوم calcium cyanamide ، ولكن الطريقة مكلفة جدا الا في انتاج المواد الكيميائية التي يحتاجها تكوين السياناميد . وهاك طرق اخرى ، كالمعالجة الحرارية لمزج اكاسيد النتروجين (NOX ) ، وتشكيل السيانيد cyanide ، وتشكيل نتريد الالومنيوم aluminum nitride ، والتحلل الى امونيا ، الخ ، لكنها لم تبشر بنجاح كبير في الميدان التجاري على الرغم من كونها ممكنة من الناحية التقنية

‏وقام هاربر Harber و نرنست Nernst بدراسات دقيقة للتوازن بين النتروجين والهيدروجين تحت الضغط لتشكيل الامونيا واكتشفا عدة وسائط ( حوافز ) مناسبة . ولكن جهاز الضغط العالي لم يكن متوفرا في حينها ، وكان عليهما ان يخترعا ذلك الجهاز اذا ارادا مواصلة العملية .

‏واستنبط هاربر وبوش Bosch ايضا طرقا للحصول على هيدروجين ونتروجين نقيين وغير مكلفين عن طريق معالجات عملية . فاثبت التحلل الكهربائي للماء لإنتاج الهيدروجين وتقطير الهواء السائل لتامين النتروجين انهما مكلفين ، وهكذا اوجدا طرقا افضل .

‏واسفرت هذه الجهود مشتركة في عام 1913 ‏عن امكانية تركيب الامونيا التجارية بالضغط العالي . خضعت هذه المعالجات المكثفة للطاقة الى تعديل مهم في السنوات الاخيرة ، مما ادى الى عدم ارتفاع الاسعار بالسرعة نفسها التي ارتفعت فيها اسعار الطاقة بشكل عام . وحدثت منذ وقت قريب جدا تحسينات رئيسية وما زالت تتقدم باضطراد .