Энергия и цивилизация

Но вот обеспечение азотом, который всегда требуется растениям в большом количестве, было самой сложной задачей. До 1890-х годов единственный вариант сводился к импорту чилийских нитратов (открыты в 1809 году). Затем сравнительно малое количество сульфата аммония начали получать из новых коксовальных печей; дорогой цианамидный процесс (кокс, вступающий в реакцию с известняком, производит карбид кальция, комбинация которого с чистым азотом дает цианамид кальция) поставили на коммерческую основу в 1898 году; в самом начале XX века электрическую дугу (процесс Биркеланда-Эйде, 1903 год) начали использовать для получения оксида азота, который можно было превратить в азотную кислоту и нитраты. Ни одна из этих технологий не могла стать основой массового производства, и прорыв на мировой уровень произошел только в 1909 году, когда Фриц Габер (1868–1934) изобрел каталитический процесс при высоком давлении, синтез аммиака из его элементов (Smil 2001; Stolzenberg 2004).

Быстрая коммерциализация (к 1913 году) имела место на заводе BASF в Людвиг-схафене, где руководил Карл Бош (1874–1940). Но сначала этот процесс использовали не для изготовления удобрения, а для того, чтобы делать нитрат аммония, необходимый для взрывчатки на полях Первой мировой войны. Первые синтетические азотные удобрения поступили в продажу в начале 1920-х годов. Их производство оставалось ограниченным до Второй мировой, и даже к 1960 году больше трети американских фермеров не использовали синтетических удобрений (Schlebecker 1975). Синтез аммиака и последующее его превращение в жидкие и твердые удобрения – энергоемкий процесс, но технический прогресс снизил общие энергетические затраты, и азотистые соединения вышли на мировой рынок, так что их производство в 2000 году достигло эквивалента 100 Мт азота (они составили 80 % от всех синтезированных веществ, примечание 6.2., рис. 6.6).