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Kunstdünger: Der Erfinder Fritz Haber und seine Ammoniaksynthese

Als Grundlage für viele Kunstdünger gilt die Ammoniaksynthese, als deren Erfinder die beiden Chemiker Fritz Haber und Carl Bosch gelten, zumindest was die Synthese im industriellen Maßstab angeht.

Kunstdünger ist dem Chemiker Fritz Haber zu verdanken.
Kunstdünger ist dem Chemiker Fritz Haber zu verdanken.

Die "Erfinder" des Kunstdüngers: Fritz Haber und Carl Bosch

  • "Erfinder" ist in diesem Zusammenhang in Anführungsstriche geschrieben, denn diese beiden Chemiker haben den Kunstdünger im strengen Sinne natürlich nicht erfunden, denn die Grundlage für Kunstdünger, das Ammoniak, war eine bereits bekannte Verbindung.
  • Aber: Ihr Verfahren, das es erlaubte, Ammoniak industriell im großen Umfang herzustellen, kann als Ausgangspunkt der Kunstdüngerproduktion gesehen werden.
  • Der Chemiker Fritz Haber (geb. 1868 in Breslau) war ab 1898 Professor in Karlsruhe und von 1911-1933 Direktor des Kaiser-Wilhelm-Institut für Physikalische Chemie in Berlin. 1933 emigrierte er aus Deutschland und starb bereits 1934 in Basel.
  • Im Jahr 1918 erhielt er für seine Arbeiten zur Ammoniaksynthese sogar den Nobelpreis für Chemie, der er jedoch erst 1919 entgegennehmen konnte, stand er doch als Chemiker nach dem 1. Weltkrieg zeitweilig auf der Liste der Kriegsverbrecher der Alliierten.
  • Carl Bosch (geb. 1874 in Köln) hingegen war Ingenieur, Chemiker und Großindustrieller. Er arbeitete seit 1899 bei der BASF in Ludwigshafen. Auch er war Direkter der Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft, jedoch ab 1937. Er erhielt 1931 den Nobelpreis für Chemie.

Die Ammoniaksynthese - Grundlegendes zum Haber-Bosch-Verfahren

  • Die Ammoniaksynthese wird - entsprechend ihren beiden Erfindern - auch Haber-Bosch-Verfahren zur Erzeugung von Ammoniak genannt.
  • Ammoniak, chemisch NH3, ist eine der wichtigsten Verbindungen von Stickstoff und Wasserstoff. Dabei handelt es sich um ein stark riechendes, farbloses und giftiges Gas.
  • Auf natürlichem Wege entsteht Ammoniak beim Faulen stickstoffhaltiger organischer Verbindungen, zum Beispiel in Eiweiß oder Harnstoff.
  • Die Synthese aus Luftstickstoff und Wasserstoff ist zwar möglich, gelingt jedoch nur bei hohen Temperaturen und Drucken.
  • Genau diese Eigenschaft nutzt das Haber-Bosch-Verfahren, das ursprünglich bei einer Temperatur von 500 °C und einem Druck von 200 at durchgeführt wurde.
  • Die Hochdrucksynthese wurde von Fritz Haber im Zeitraum von 1905-1908 erfunden und dann zusammen mit Carl Bosch zu einem großtechnischen Verfahren weiterentwickelt und perfektioniert.
  • Das Verfahren erlaubt es, Ammoniak kostengünstig und im größeren Umfang aus Wasserstoff und Stickstoff zu synthetisieren.
  • Der Anwendungsbereich ist immens, denn Ammoniak bildet den Grundstoff für viele synthetische Düngemittel, heute einfach Kunstdünger genannt, übrigens einem weiteren Forschungsgebiet von Carl Bosch. 
  • Die Synthese gelang dabei in extrem hohen Strahlrohren, die eine Eisenverbindung als Katalysator enthielten.
  • Der benötigte Wasserstoff wurde im ursprünglichen Verfahren gewonnen, indem Wasserdampf über glühende Kohle geleitet wurde. Heute wird das Gas hauptsächlich aus Erdgasen oder Erdöl gewonnen.
  • Der Stickstoff wurde ursprünglich aus der Luft entnommen. Heute gewinnt man ihn bei der Luftverflüssigung oder ebenfalls aus Erdgas. 
  • Mehr als 80 % des synthetischen Ammoniaks wurde heute nach diesem Verfahren gewonnen.
  • Die mit dem künstlichen Dünger dieser beiden Erfinder erzielte Steigerung der landwirtschaftlichen Erträge bedeutete gerade in der Zeit wachsender Bevölkerung eine wichtige Lösung des Hungerproblems. Auch deshalb wird das Verfahren oft "Brot aus Luft machen" genannt.
  • Übrigens: Die Erforschung des Mechanismus der Ammoniaksynthese gelangt erst in den 1069er Jahren. Dabei werden die Stickstoff- und Wasserstoffmoleküle an der Oberfläche des Katalysators adsorbiert und erst über verschiedene (instabile) Zwischenschritte entstehen dort dann die Ammoniakmoleküle.
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