Proses Haber, juga dikenal di beberapa tempat sebagai proses Haber-Borsch, adalah metode ilmiah di mana amonia dibuat dari nitrogen dan hidrogen. Besi bertindak sebagai katalis, dan keberhasilan proses sebagian besar bergantung pada suhu dan tekanan ideal; sebagian besar waktu, itu dilakukan di ruang tertutup di mana kondisinya dapat dikontrol secara ketat. Proses ini sangat penting untuk sejumlah industri yang berbeda, dan telah menghemat banyak waktu bagi produsen yang jika tidak harus membuat amonia melalui cara lain, biasanya jauh lebih melelahkan. Ini agak rumit untuk dieksekusi tetapi, ketika dilakukan dengan benar, umumnya mendapatkan hasil yang sangat dapat diandalkan.
Bagaimana Proses Dikembangkan
Proses ini dikembangkan oleh ahli kimia Jerman Fritz Haber pada tahun 1909, dan kemudian diperluas ke skala industri oleh orang Jerman lainnya, Carl Bosch. Keduanya dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1918 untuk mengatasi hambatan teknis yang terlibat dalam penggunaan teknologi tekanan tinggi pada skala industri. Sebelum metode ini dikembangkan, amonia relatif sulit untuk diekstraksi dan akibatnya cenderung cukup mahal. Mencari cara untuk mensintesisnya dengan lebih cepat membuatnya lebih tersedia dan lebih murah. Proses ini juga membuka jalan bagi eksperimen lingkungan yang lebih terkontrol dan pengurangan bahan kimia.
Cara Kerja
Dalam kebanyakan kasus, ada tiga elemen penting yang diperlukan untuk pembuatan amonia: hidrogen, nitrogen, dan semacam katalis. Meskipun osmium dan uranium pada awalnya digunakan sebagai katalis, mereka kemudian digantikan oleh besi, karena merupakan alternatif yang jauh lebih murah dan cenderung bekerja dengan baik. Lingkungan yang terkendali juga sangat penting. Secara umum, amonia disintesis dengan menggabungkan satu volume nitrogen dengan tiga volume hidrogen dengan adanya besi berpori sebagai katalis. Proses Haber melakukan reaksi ini di bawah suhu optimum 1022°F (550°C) dan tekanan masing-masing 2175 hingga 3626 psi (15 hingga 25 MPa).
Hidrogen untuk reaksi umumnya diperoleh dengan mereaksikan metana atau gas alam dengan uap dengan adanya nikel oksida sebagai katalis. Unsur tersebut kemudian dibuat untuk melewati lapisan oksida besi, bersama dengan gas nitrogen dari atmosfer. Karena reaksi sangat lambat pada suhu kamar, suhu dinaikkan untuk mempercepat proses. Reaksi ini eksotermis, yang berarti melepaskan panas, sehingga peningkatan suhu hanya akan mendukung reaksi sebaliknya dan cenderung mengarah pada pengurangan produk lebih lanjut.
Hal ini sesuai dengan prinsip Le Chatlier, yang menyatakan bahwa setiap perubahan konsentrasi, suhu, volume, atau tekanan parsial pada sistem dalam kesetimbangan akan menyebabkan kesetimbangan bergeser untuk melawan perubahan yang dipaksakan. Dalam istilah yang lebih sederhana, jika suhu reaksi dinaikkan untuk mempercepat produksi amonia, itu akan menyebabkan pemecahan lebih lanjut dari amonia yang dihasilkan menjadi nitrogen dan hidrogen. Karena katalis dapat berfungsi secara efektif hanya sekitar 752°F (400 °C), suhu harus dijaga antara 752° dan 1022°F (300 ° dan 550 °C).
Pentingnya Tekanan
Proses Haber cenderung bekerja paling efisien di lingkungan dengan tekanan yang sangat tinggi. Ini meningkatkan pembentukan amonia dan meningkatkan tingkat retensi produk akhir. Bahkan dalam kondisi ideal, hanya sekitar 15% amonia yang diperoleh di setiap lintasan. Dengan daur ulang berulang dari gas yang tidak bereaksi, adalah mungkin untuk mendapatkan pemulihan hampir 98%. Menjaga produk yang tidak bereaksi itu tersedia untuk didaur ulang, bagaimanapun, adalah hal yang bisa menjadi rumit. Di luar lingkungan bertekanan tinggi, itu hampir tidak mungkin.
Mengapa hal itu penting
Banyak sekali industri dan proyek manufaktur telah sangat diuntungkan oleh efisiensi dan efektivitas proses ini. Amonia sangat penting untuk sejumlah hal yang berbeda — itu umum di sekitar rumah sebagai produk pembersih, tetapi juga penting untuk pembuatan pupuk yang mengandung nitrogen dan sebagian besar bentuk amunisi. Proses ini digunakan dalam pembuatan hampir 100 juta ton pupuk setiap tahun, dan juga sangat penting bagi sebagian besar kontraktor militer dan pertahanan di seluruh dunia.