ammoniak

Ammoniak er volumenmæssigt blandt de ti vigtigste kemikalier, og der er stor international handel med flydende ammoniak. De betydeligste anvendelser er til fabrikation af kunstgødning og — via salpetersyre — af sprængstoffer. Ammoniak anvendes også som kølemiddel. Den første industrielle kilde til ammoniak var fremstillingen af kulgas, som gav ammoniakholdigt gasvand som biprodukt.

F. Haber og C. Bosch hos BASF i Tyskland fik efter en meget stor indsats udviklet processer og udstyr til fremstilling af ammoniak direkte af kvælstof (nitrogen) og brint (hydrogen). Den industrielle produktion påbegyndtes i 1913.

Syntesen foregår ved et tryk på 100 bar eller derover, ved temperaturer mellem 400 og 450 °C over en alkalipromoteret jernkatalysator. Disse betingelser og katalysatoren er principielt de samme i dag. Derimod har fremstillingen af syntesegas ændret sig. I de første anlæg fremstilledes brinten ved en række processer, der startede med produktion af vandgas (en blanding af brint og carbonoxider) ud fra koks og kvælstof ved lavtemperaturfraktionering (dvs. destillering) af atmosfærisk luft.

I lande med meget billig elektricitet fremstilles brinten ved elektrolyse af vand.

Den enkleste metode til fremstilling af syntesegas er steamreforming af methan. I den primære reformer, som er en fyret ovn med katalysatorfyldte rør, reagerer methan og vanddamp til en blanding af methan, brint og carbonoxider. I den sekundære reformer tilføres en luftmængde, der netop indeholder den nødvendige kvælstofmængde. Ved den høje temperatur, der opstår ved den varmeudviklende (exoterme) proces, omdannes næsten al resterende methan. Herefter skal så meget kulmonoxid som muligt bringes til at reagere med vanddamp ved lavere temperatur, hvorved der dannes kuldioxid og brint. Kuldioxidet udvaskes, og de resterende små mængder af kuloxider hydrogeneres (brintes) til methan, da de er katalysatorgifte. Ved denne proces kan man også anvende højere hydrocarboner såsom nafta.

Syntesegas (\(CO+H_2\)) kan endelig fremstilles ved partiel forbrænding af brændselsolie eller en opslemning af kulpulver i vand med ren ilt.

Der har i Grenaa været en mindre ammoniakfabrik med en kapacitet på 100 ton pr. dag. Den var ejet af Dansk-Norsk Kvælstoffabrik I/S og var i drift 1964-83.

I USA begyndte man efter 2. Verdenskrig at anvende flydende ammoniak direkte som kvælstofgødning. I Danmark startede forsøg hermed i 1952, og man nåede i 1971/72 op på et årligt forbrug på 170.000 t svarende til 45 pct. af den samlede mængde kvælstof i kunstgødningsforbruget. Der blev bygget en ammoniakterminal på Lyngsodde med en kapacitet på 83.000 t.

Det danske ingeniørfirma Haldor Topsøe A/S leverer en stor del af verdensforbruget af katalysatorer til fremstilling af ammoniak og projekterer også ammoniakfabrikker.

Kvælstof kan i organismen findes som fx ammoniumioner, der indgår i bl.a. aminosyreomsætningen. Da organismen ikke kan tåle ammoniumioner i særlig høje koncentrationer, foregår der løbende processer, som forbruger dem, eller de udskilles. Hos pattedyr udskilles ammoniumioner med urinen som urinstof, der dannes i leverens urinstofcyklus, eller i mindre grad direkte som ammoniumioner, dannet i nyrerne fra glutamin. Ammoniumioner dannes bl.a. ved tarmfloraens nedbrydning af protein og indgår i omsætningen af en række kvælstofholdige forbindelser. Ammoniak irriterer øjne og luftveje og er over en vis koncentration (som ammoniumioner) giftig for centralnervesystemet.

Ammoniak er en kilde til forurening af luft, jord og vand. Fordampning af ammoniak fra gylle og stalde er et væsentligt lokalt bidrag til forurening af naturområder. Ammoniakken kan gøde magre heder, så lyngen forsvinder, mens blåtop og andre græsser trænger ind.

Den luftbårne ammoniak kan også forurene søer, se eutrofiering. Ammoniaknedfaldet er markant størst, hvor der er store husdyrbrug.

Ammoniak opløst i vand forurener vandløb, fx når der løber gylle ud i dem. Det frie ammoniakmolekyle, \(NH_3\), er meget giftigt for fisk, mens ionformen (ammoniumion, \(NH^+_4\)) er relativt ugiftig. Andelen af ammoniak i forhold til ammoniumionen i vand stiger med pH (fx er der dobbelt så meget ved pH 7,3 som ved pH 7). Derfor stiger giftigheden over for fisk med pH i vandet. Koncentrationen øges også med stigende temperatur. Derfor er ammoniakforurening farligst om sommeren. Gylleudslip er stadig årsag til omfattende fiskedød i vandløb.

• ammoniak – luftforurening