Sintesis amonia adalah produksi amonia dari kombinasi gas hidrogen dan nitrogen. Sebagian besar amonia yang dihasilkan digunakan sebagai pupuk, meskipun dapat digunakan untuk tujuan lain, seperti membuat bahan peledak. Proses ini dikembangkan di Jerman pada awal 1900-an.
Atmosfer penuh dengan gas nitrogen, tetapi tidak reaktif dan umumnya tidak bergabung dengan unsur lain. Strategi dasar untuk membuat amonia, NH3, adalah menggabungkan gas hidrogen, H2, dengan gas nitrogen, N2, pada suhu tinggi dan tekanan tinggi. Secara kimia, ini adalah reaksi yang sulit, sehingga membutuhkan agen untuk mempercepat prosesnya.
Katalis adalah senyawa yang membuat reaksi berlangsung lebih cepat. Dalam sintesis amonia, katalis yang digunakan umumnya adalah besi. Jenis besi yang digunakan adalah bijih magnetit tereduksi. Ada bahan kimia lain yang dapat digunakan sebagai katalis, tetapi besi adalah yang paling umum.
Sumber gas hidrogen biasanya gas alam, juga dikenal sebagai metana, CH4. Ini menjelaskan proses dasar sintesis amonia. Banyak langkah lain terjadi di pabrik sintesis amonia. Senyawa belerang pertama kali dihilangkan dari gas alam dengan bereaksi dengan seng oksida, yang diubah menjadi seng sulfida. Ini meninggalkan metana bebas, yang melalui beberapa transformasi lagi untuk menghasilkan gas hidrogen.
Suhu yang digunakan adalah sekitar 1482° F (400 ° C). Tekanan yang digunakan kurang dari yang optimal untuk reaksi. Untuk alasan keamanan, digunakan tekanan sekitar 200 atmosfer (atm). Hasil sekitar 10-20% dalam kondisi ini. Saat campuran meninggalkan reaktor, campuran didinginkan, sehingga amonia menjadi cair. Panas ditangkap dan digunakan kembali untuk memanaskan gas yang masuk.
Metode sintesis amonia ini dikenal sebagai proses Haber, karena diciptakan oleh kimiawan Jerman Fritz Haber, yang mengembangkan kondisi untuk reaksi kimia. Dia mengembangkannya selama kekurangan pupuk yang mengandung nitrogen di awal 1900-an, dan karena Jerman membutuhkan bahan peledak untuk Perang Dunia I. Saat ini, amonia diproduksi dalam skala besar di seluruh dunia.
Cara alternatif untuk membuat hidrogen untuk reaksi adalah melalui elektrolisis air. Elektrolisis menggunakan listrik untuk memecah senyawa. Dalam hal ini, air dipecah menjadi hidrogen dan oksigen. Hal ini telah dilakukan dalam hubungannya dengan produksi listrik dari pembangkit listrik tenaga air. Sejak tahun 1911, elektrolisis air telah digunakan untuk menyediakan hidrogen untuk sintesis amonia.
Beberapa mikroorganisme dapat menggunakan gas nitrogen dari udara untuk menghasilkan amonia. Proses ini disebut fiksasi nitrogen. Dalam hal ini katalis adalah enzim kompleks yang dikenal sebagai nitrogenase. Bakteri yang melakukan proses ini hidup pada akar kacang-kacangan, seperti tanaman kacang polong. Fiksasi nitrogen telah secara signifikan meningkatkan status nutrisi banyak tanah.