Ponekad se naziva najvažnijim tehnološkim napretkom 20. stoljeća, Haber-Bosch proces omogućuje ekonomičnu masovnu sintezu amonijaka (NH3) iz dušika i vodika. Nešto prije Prvog svjetskog rata razvili su ga Fritz Haber i Carl Bosch, koji su bili njemački kemičari. Haber je dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1918. za svoja otkrića, a Bosch je podijelio Nobelovu nagradu s Friedrichom Bergiusom 1931. za svoj rad na kemijskim reakcijama pod visokim tlakom. Isprva njemačka nacionalna tajna, kemija i tehnike iza učinkovite sinteze amonijaka proširile su se na ostatak svijeta tijekom 1920-ih i 1930-ih.
Visoki tlak, visoke temperature
Amonijak je važan jer je primarni sastojak umjetnih gnojiva bez kojih bi suvremeni poljoprivredni prinosi bili nemogući. Ponekad se naziva Haberov amonijačni proces, Haber-Bosch proces je bio prvi industrijski kemijski proces koji je koristio iznimno visoke tlakove: 200-400 atmosfera. Osim visokih tlakova, proces također koristi visoke temperature od oko 750°-1,200° Fahrenheita (oko 400°-650° Celzijusa). Učinkovitost reakcije je funkcija tlaka i temperature; veći prinosi se proizvode pri višim tlakovima i nižim temperaturama unutar potrebnog raspona.
Povijest
Tijekom prvog desetljeća 20. stoljeća istraživala se umjetna sinteza nitrata zbog straha da svjetska ponuda fiksnog dušika brzo opada u odnosu na potražnju. Dušika u svom neaktivnom, atmosferskom plinovitom obliku ima vrlo mnogo, ali u to vrijeme teže je bilo doći do poljoprivredno korisnih “fiksnih” spojeva dušika. Poljoprivredne operacije zahtijevaju velike količine fiksiranog dušika da bi proizvele dobre prinose. Početkom 20. stoljeća sve razvijene zemlje svijeta morale su masovno uvoziti nitrate iz najvećeg dostupnog izvora — salitre (NaNO3) iz Čilea — i mnogi su znanstvenici bili zabrinuti zbog sve manje opskrbe dušikovim spojevima.
Haber-Bosch proces pružio je rješenje za nedostatak fiksnog dušika. Koristeći iznimno visoke tlakove i katalizator koji se uglavnom sastoji od željeza, kritične kemikalije korištene u proizvodnji gnojiva i eksploziva postale su vrlo pristupačne Njemačkoj, što je toj zemlji omogućilo nastavak borbi u Prvom svjetskom ratu. Kao što je Haber-Bosch proces razgranati u globalnoj upotrebi, postao je primarni postupak odgovoran za proizvodnju kemijskih gnojiva.
Trenutna proizvodnja
Početkom 21. stoljeća, Haber-Bosch proces je korišten za proizvodnju više od 500 milijuna tona (453 milijarde kilograma) umjetnog gnojiva godišnje. Za njegovu proizvodnju utrošeno je oko 1 posto svjetske energije, a uzdržavalo je oko 40 posto stanovništva Zemlje.