ಹೇಬರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ(Haber process)

ಹೇಬರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಅಥವಾ ಹೇಬರ್-ಬಾ‍‌ಷ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ(Haber-Bosch process) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಈ ವಿಧಾನವು ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅಮೋನಿಯಾ ಉತ್ಪಾದನೆಗಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುವ ಪ್ರಮುಖ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಕೃತಕವಾಗಿ ಸಾರಜನಕದ ಸ್ಥಿರೀಕರಣವನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಇದರ ಸಂಶೋಧಕರಾದ ಜರ್ಮನಿಯ ಫ಼್ರಿಟ್ಜ್ ಹೇಬರ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಲ್ ಬಾಷ್ ಎಂಬ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರ ಹೆಸರಿಡಲಾಗಿದೆ. ಇಪ್ಪತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಮೊದಲ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಈ ವಿಧಾನವು ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿಕೊಂಡು ಅದನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ವಾತಾವರಣದ ಸಾರಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಯಲ್ಪಡುವ ಜಲಜನಕವು ಲೋಹದ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯು ಅತಿಯಾದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಹೇಬರ್-ಬಾಷ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೂ ಮೊದಲು ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಕಠಿಣವಾಗಿತ್ತು.^[೧]^[೨] ಈ ಮುನ್ನ ಅಮೋನಿಯಾ ತಯಾರಿಕೆಗಾಗಿ ಇದ್ದ ವಿಧಾನಗಳಾದ ಬರ್ಕಿಲ್ಯಂಡ್-ಐಡ್ ಪ್ರೋಸೆಸ್(Birkeland–Eyde process) ಮತ್ತು ಫ್ರಾಂಕ್-ಕಾರೊ ಪ್ರೋಸೆಸ್(Frank–Caro process) ಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿರಲಿಲ್ಲ.

ಮೊದಲ ಮಹಾಯುದ್ಧದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಹೇಬರ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಜರ್ಮನಿಯು ಸ್ಫೋಟಕಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸುತಿತ್ತು. ಇದೇ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಮೈತ್ರಿ ರಾಷ್ಟ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಚಿಲಿಯನ್ ಸಾಲ್ಟ್ಪಿಟರ್(Chilean saltpeter) ವ್ಯಾಪಾರದ ಮೇಲೆ ನಿರ್ಬಂಧ ಹೇರಲಾಗಿತ್ತು, ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮೂಲಕ ಅದನ್ನು ಸರಿದೂಗಿಸಲಾಯಿತು.

ಇತಿಹಾಸ

ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದುದ್ದಕ್ಕೂ ಗೊಬ್ಬರಗಳು ಹಾಗೂ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ನೈಟ್ರೇಟ್ ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಾಗಳ ಉಪಯೋಗದಿಂದ ಅವುಗಳ ಬೇಡಿಕೆ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಹೋಯ್ತು. ಇವುಗಳ ಮುಖ್ಯ ಮೂಲವಾದದ್ದು ನೈಟರ್(niter) ನಿಕ್ಷೇಪಗಳ ಗಣಿಗಾರಿಕೆ. ೨೦ ನೇ ಶತಮಾನದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಈ ಮೀಸಲುಗಳು ಭವಿಷ್ಯದ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಊಹಿಸಲಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಇದರಿಂದ ಅಮೋನಿಯಾದ ಹೊಸ ಸಂಭಾವ್ಯ ಮೂಲಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸಂಶೋಧನೆ ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಯಿತು. ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು ೮೦% ರಷ್ಟು ಇರುವ ಸಾರಜನಕವೂ ಒಂದು ಮೂಲ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿತ್ತು, ಆದರೆ ${\ce {N2}}$ ಅತಿ ಸ್ಥಿರವಾದದ್ದು ಮತ್ತು ಇತರ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ${\ce {N2}}$ ಅನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುವುದು ಜಾಗತಿಕವಾಗಿ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಿಗೆ ಒಂದು ಸವಾಲನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಿತು.

ಹೇಬರ್ ಅವನ ಸಹಾಯಕ ರಾಬರ್ಟ್ ಲೆ ರೊಸ್ಸಿಗ್ನೊಲ್( Robert Le Rossignol ) ನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಹೇಬರ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದ ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ. ಇವರು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ೧೯೦೯ ರಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು. ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಗಾಳಿಯಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ್ದ ಇವರು, ಪ್ರತಿ ಗಂಟೆಗೆ ಹನಿ ಹನಿಯಾಗಿ ೧೨೫ ಮಿಲಿ ಅಮೋನಿಯಾವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ್ದರು. ಜರ್ಮನ್ ನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕಂಪನಿಯೊಂದು ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಖರೀದಿಸಿತು ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಈ ಯಂತ್ರವನ್ನು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮಟ್ಟದ ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ಸ್ಕೇಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಕೆಲಸವನ್ನು ಕಾರ್ಲ್ ಬಾಷ್ ಗೆ ನೀಡಿತ್ತು. ೧೯೧೦ ರಲ್ಲಿ ಬಾಷ್ ಯಶಸ್ವಿಯಾದ. ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣ, ನಿರಂತರ-ಹರಿವು, ಅತಿಯಾದ-ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಂತಹ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಂದ ಹೊರಬರಲು ಮಾಡಿದ ಅವರ ಕೆಲಸಕ್ಕಾಗಿ ಹೇಬರ್ ಮತ್ತು ಬಾಷ್ ಗೆ ೧೯೧೮ ಮತ್ತು ೧೯೩೧ ರಲ್ಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ ನೋಬೆಲ್ ಪ್ರೈಜ್(Nobel prize) ನೀಡಲಾಯಿತು.

ವಿಧಾನ

ಈ ಹೇಬರ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು 150-250 atm ರಷ್ಟು ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು 400-500 °C ರಷ್ಟು ತಾಪಮಾನದ ನಡುವೆ ನಡೆಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲಗಳಾದ ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಜಲಜನಕಗಳನ್ನು ನಾಲ್ಕು ವೇಗವರ್ಧಕಗಳ ಹಾಸಿನ ಮೇಲೆ ಅಂಗೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಮೂಲಕ ಒಟ್ಟಾರೆ ಶೇಖಡ ೯೭% ರಷ್ಟು ಪರಿವರ್ತನೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸದೇ ಉಳಿದ ಯಾವುದೇ ಅನಿಲವನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಜಲಜನಕದ ಪ್ರಮುಖ ಮೂಲವೆಂದರೆ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದ ಮೀಥೇನ್. ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲದಲ್ಲಿನ ಇಂಗಾಲ ಮತ್ತು ಜಲಜನಕದ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಲು ನಿಕಲ್ ವೇಗವರ್ಧಕವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತಿಯಾದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಅತಿಯಾದ ಒತ್ತಡದ ಕೋಳವೆಯಲ್ಲಿ ಈ ಪರಿವ‍ರ್ತನೆ ನಡೆಯುತ್ತದೆ.^[೩]

ಉಲ್ಲೇಖಗಳು

↑ Smil, Vaclav (2004). Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production (1st ed.). Cambridge, MA: MIT. ISBN 9780262693134.
↑ Sittig, Marshall (1979). Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control, and Energy Conservation. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corp. ISBN 978-0-8155-0734-5.
↑ Appl, Max (2006), "Ammonia", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a02_143.pub2

[1] Smil, Vaclav (2004). Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production (1st ed.). Cambridge, MA: MIT. ISBN 9780262693134.

[2] Sittig, Marshall (1979). Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control, and Energy Conservation. Park Ridge, NJ: Noyes Data Corp. ISBN 978-0-8155-0734-5.

[3] Appl, Max (2006), "Ammonia", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a02_143.pub2

[೧]

[೨]

[೩]