Histoire du procédé Haber-Bosch - Définition
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Au XXIe siècle, toujours d'actualité
Pendant la guerre froide, le site de synthèse de Leuna fut remis en fonction par des Allemands de l'Est. Même s'il a été arrêté en 1990, la ville de Leuna reste un important site chimique industriel au XXIe siècle.
Au XXIe siècle, le catalyseur mis au point par Alwin Mittasch, à quelques modifications mineures près, est toujours en usage. Les réacteurs chimiques sont plus gros : du vivant de Carl Bosch, ils avaient une hauteur d'environ 30 pieds (environ 9 mètres), ils ont atteint 100 pieds de haut (environ 30 mètres). Dans certaines régions, la quantité d'engrais produite est tellement élevée que le train ne suffit plus à le transporter, il a été remplacé par des pipelines.
En 1938, il fallait en moyenne 1 600 travailleurs pour fabriquer 1 000 tonnes d'ammoniac par jour. En 2001, il en faut 55. La quantité d'énergie nécessaire pour produire une tonne d'engrais azoté a été divisée par quatre.
Pendant les années 1990, la synthèse de l'ammoniac était la deuxième plus importante par la masse, dépassée par celle de l'acide sulfurique. En 1998, 129 Mt de chaque composé furent synthétisés. La quantité d'ammoniac synthétique a continué d'augmenter depuis. Par exemple, elle fut de 133,5 Mt en 2003 et de 159 Mt en 2007.
En 2005, conséquence des attentats du 11 septembre 2001, les normes de sécurité touchant le nitrate d'ammonium ont été resserrées aux États-Unis, car il peut servir à fabriquer des explosifs (l'ANFO, notamment). Ce changement a incité plusieurs sociétés à délaisser cette production.
Gerhard Ertl a reçu le prix Nobel de chimie de 2007 pour ses travaux sur la chimie des surfaces. Grâce à l'utilisation du microscope électronique, il est parvenu à « expliciter le mécanisme de synthèse de l'ammoniac à la surface d'un catalyseur à base de fer ».
En 2009, selon le PDG de BASF, sans les engrais azotés dérivés de l'ammoniac produit par le procédé Haber-Bosch, la moitié de la population mondiale mourrait de faim. Pourtant, en janvier 2009, la société BASF a décidé d'arrêter certains sites de synthèse d'ammoniac suite à la crise économique de 2008-2009.
Wagon au Japon. Photographie prise le 18 juin 2007. | 
Navire servant au transport à basse température de liquides : gaz de pétrole liquéfié, ammoniac ou chlorure de vinyle. Photographie prise le 19 juin 2009. | 
Pipeline reliant Togliatti, en Russie, à Odessa, en Ukraine. Photographie prise le 31 mai 2006. |
L'utilisation à grande échelle des engrais azotés synthétiques provoque divers effets nocifs pour l'environnement. Selon un rapport de l'ONU publié en 2007, l'application d'engrais serait l'un des facteurs qui provoque « la destruction des habitats de poissons, la pollution côtière et une prolifération néfaste d'algues ».
Au début du XXIe siècle, la quantité d'azote fixé de façon synthétique est équivalente à celle fixée par les bactéries nitrifiantes et les éclairs, ce qui a bouleversé le cycle de l'azote. La moitié de l'azote fixé synthétiquement n'est pas absorbé par les plantes, il se retrouve principalement dans l'eau sous forme de nitrates. Par exemple, la concentration de nitrates a quadruplé entre 1900 et 2000 dans le fleuve Mississippi aux États-Unis et a doublé dans le Rhin en Allemagne. Les impacts de cette concentration élevée sont étudiés, mais il y a peu de certitudes.
Les nitrates favorisent la croissance des algues et des herbes aquatiques de surface, lesquelles viennent à recouvrir, en partie ou en totalité, les eaux. Cela mène à une diminution importante de l'ensoleillement des eaux sous-marines. Ce manque de lumière provoque la mort des plantes sous-marines. Leur pourrissement diminue la quantité d'oxygène dissous, laquelle provoque à son tour la mort des êtres vivant dans le fond marin, par exemple les mollusques et les fruits de mer, qui ont besoin de cet oxygène pour vivre.
Dans les zones océaniques qui reçoivent les eaux provenant de différents fleuves charriant ces nitrates, le niveau d'oxygène est si bas que leur fond est tapissé de bactéries consommatrices d'oxygène, mortes. C'est le cas par exemple de la mer Baltique, de la mer Méditerranée, de la mer Noire et de la grande barrière de corail. Au large de la Louisiane en 2008, une telle zone morte s'étendait sur une superficie équivalente à celle du New Jersey, soit environ 22 000 km2. Le rôle exact des nitrates est inconnu, mais est important.
Le rôle de l'azote dispersé dans l'air est également peu connu en 2008. Il se répand sous forme de NO, de NO2 et autres NOx, lesquels participent à la pollution atmosphérique. Une partie de ces NOx proviennent de la combustion de combustible fossile, mais entre 15 et 50 % proviendrait des produits dérivés de l'ammoniac synthétique. En août 2009, une étude publiée par le National Oceanic and Atmospheric Administration affirme que le protoxyde d'azote, qui se dégage entre autres des engrais azotés, est la première source de diminution de la couche d'ozone en 2009.
Selon un rapport publié par l'ONU en octobre 2009, la population mondiale sera de 9,1 milliards de personnes en 2050. Pour nourrir la population supplémentaire, il faudra par exemple augmenter la production céréalière mondiale d'environ 1 milliard de tonnes par an (en 2009, elle était d'environ 2,1 milliards de tonnes).
À moins d'un changement radical dans les conditions de production ou d'une percée majeure en chimie industrielle, il est fort probable que le procédé Haber-Bosch (et ses analogues) continuera à jouer un rôle de premier plan dans la sécurité alimentaire de la population humaine.
