A importância da síntese da amônia

Amônia é uma substância química de fórmula NH3. É um gás tóxico, incolor, de forte odor e com caráter básico.

Na indústria civil, é utilizada basicamente: como matéria–prima no processamento químico de fertilizantes; na área de refrigeração; e, na área metalúrgica para a geração de ambientes redutores. Na indústria bélica é utilizada para produção de explosivos.

No passado, a amônia possuía um alto valor estratégico, uma vez, produzia fertilizantes para produzir alimentos e explosivos para a defesa.

Com base nesta necessidade que, no início do séc. XX, dois cientistas alemães, Fritz Haber e Carl Bosch, desenvolveram síntese da amônia. A síntese da amônia é um método de obtenção direta da amônia a partir do hidrogênio e do nitrogênio do ar.

O processo de Haber-Bosch foi o primeiro processo químico industrial a usar alta pressão para uma reação química. Ele combina diretamente nitrogênio (N2) com hidrogênio (H2) sob pressões extremamente altas e temperaturas moderadamente altas.

O segredo deste processo é a utilização de um catalisador (basicamente FeO), que possibilita que a reação seja realizada em temperatura mais baixa do que a fisicamente necessária. Sendo que quanto menor a temperatura e quanto maior a pressão utilizada, maior a proporção de amônia produzida na mistura. Neste processo, a amônia formada é transferida para um condensador, onde passa ao estado líquido, isto é, o NH3 é retirado do reator. Desse modo, o rendimento da reação aumenta bastante.

Estes fatos são explicados pelo principio de de Le chatelier, ou deslocamento de equilíbrio. A reação de síntese da amônia é uma reação reversível. Por isso, as duas setas na reação. Desta forma, algumas perturbações favorecem um sentido em detrimento do outro. Concentração, temperatura e pressão são os 3 fatores que tem a capacidade de deslocar o equilíbrio das reações reversíveis.

Após esse processo, se obtêm amônia em estado líquido, que pode ser usada como fertilizante para agricultura ou ainda para diminuir a acidez do solo.

A equação química do processo de obtenção da amônia, prevê a formação da amônia no estado gasoso:

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g) ∆H = -46,11 KJ.mol-1

Em 1918, Fritz Haber recebeu Prêmio Nobel de Química por ter adequado a síntese da amônia para um processo economicamente viável em escala industrial, o que possibilitou que sua produção fosse realizada em escala industrial.

A produção de alimentos era um problema na Europa desde a revolução industrial ocorrida no século XVII. O estudo e criação desta reação levou a humanidade para um período cuja fabricação de fertilizantes possuíam custos relativamente baixos, o que possibilitou uma revolução na produção de alimentos.

As plantas são formadas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio, além disso, esses vegetais também são formados por pequenas quantidades de outros elementos, tais como nitrogênio, fósforo e potássio. Estes são chamados de agentes limitantes, ou seja, não são encontrados em abundância na natureza, portanto, limitam a quantidade de plantas que nascem e crescem. Por isso a importância de se desenvolver fertilizantes. Essas substâncias aumentam a produtividade do cultivo de vegetais para alimentação.

Voltando a falar do cientista Carl Bosch, ele somente veio a ser agraciado com um prêmio nobel em 1931 pelos estudos de processos químicos industriais em altas pressões.

A escolha de Haber causou indignação na comunidade científica, pois muitos o consideravam um criminoso de guerra. Vários ganhadores daquele ano, se recusaram a participar da cerimônia de entrega do prêmio em sinal de protesto pela escolha de Haber.

Esta polêmica se deu pelo envolvimento militar de Haber. A fabricação em nível industrial da Amônia permitiu a produção de explosivos em larga escala, o que permitiu que a Alemanha ficasse mais tempo na Primeira Guerra Mundial, postergando o final da guerra que resultou na morte de 9 milhões de pessoas e deixou 30 milhões de feridos entre civis e militares.

Não obstante a isto, Haber foi protagonista de um episódio muito mais funesto durante a Primeira Guerra. Ele foi o criador da primeira arma química de destruição em massa, o gás cloro, agente químico dispersado no campo de batalha que cegava e asfixiava soldados sem o equipamento de segurança.

Apesar disto tudo, a contribuição da Síntese da Amônia para o desenvolvimento da civilização é enorme, a ponto de muitas pessoas a considerarem como a maior invenção do século XX.

Para ter uma ideia de sua importância, basta dizer que a quantidade de nitrogênio disponibilizada pelos processos naturais seria suficiente para produzir alimentos para apenas 3,6 bilhões de pessoas (atualmente, população mundial já passa de 7,8 bilhões de pessoas segundo dados estatísticos da ONU).

Atualmente, os fertilizantes nitrogenados, quando utilizados de forma inadequada, também trazem danos ao meio ambiente. Compostos de nitrogênio são um dos fatores que contribuem para a promoção da formação das marés vermelhas (que retiram a oxigenação das águas); contribuem para a redução da biodiversidade e inutilizam a água potável.

O aumento do consumo de biocombustíveis produzidos a partir das plantas adubadas com fertilizantes nitrogenados implica no aumento da poluição do ar atmosférico.

O mundo está aguardando que uma nova ideia brilhante surja de algum pesquisador, para solucionar estes problemas. Talvez, esteja nesta pesquisa um futuro prêmio Nobel da Química.