Önök szerint mi az elmúlt néhány évszázad legfontosabb felfedezése? A számítógép? Az autó? Az elektromosság? Vagy talán az atom felfedezése? Az én véleményem szerint egy kémiai reakció: amikor egy nitrogénmolekula három hidrogénmolekulával ammónia-molekulává egyesül. Ez a Haber-folyamat, ami a levegő nitrogénmolekuláit hidrogénmolekulákhoz köti, vagyis a levegőt műtrágyává alakítja. E nélkül a reakció nélkül a mezőgazdaság csak 4 milliárd ember számára elegendő élelmet tudna termelni; a Föld jelenlegi lakossága több mint 7 milliárd. Tehát a Haber-folyamat nélkül több mint 3 milliárd ember élelem nélkül maradna. Tudják, a nitrogén, nitrát (NO3) formájában a növények számára nélkülözhetetlen tápanyag. A gabona, növekedése közben nitrogént fogyaszt, amit a talajból vesz fel. A nitrogén pótolható hosszadalmas, természetes trágyázási folyamattal, mint például elhullott állatok maradványaiból, az emberek viszont ennél sokkal gyorsabban akarnak élelemhez jutni. És most értünk el a problémás részhez: a levegő 78%-ban nitrogénből áll, de a növények nem képesek egyszerűen onnan felvenni a nitrogént, mert a molekulák rendkívül erős hármas kötését nem képesek felhasítani. Haber végső soron annyit tett, hogy kitalálta, hogyan lehet e levegő nitrogénjét átvinni a földbe. 1908-ban Fritz Haber német vegyész kidolgozott egy kémiai módszert a levegő hatalmas nitrogéntartalmának hasznosítására. Haber talált egy módszert, mellyel a levegőben lévő nitrogént hidrogénnel kötötte össze, és így ammóniához jutott. Az ammónia aztán már könnyen bevihető a talajba, ahol gyorsan nitrátokká alakul. Ha azonban Haber folyamatát a világ táplálására akarta volna használni, akkor olyan megoldást kellett volna találnia, amivel az ammóniát könnyen és gyorsan lehet előállítani. Hogy megértsük, hogyan valósította meg ezt Haber, tisztában kell lennünk a kémiai egyensúly fogalmával. Kémiai egyensúly akkor áll elő, amikor zárt térben zajlik le a reakció. Tegyünk például hidrogént és nitrogént egy zárt tartályba, és hagyjuk őket reakcióba lépni. A kísérlet elején sok a nitrogén és a hidrogén, ezért az ammóniaképződés nagy sebességgel megy végbe. Ahogy azonban a hidrogén és a nitrogén reagál és kezd felhasználódni, a reakció lelassul, mert a tartályban egyre kevesebb a nitrogén és a hidrogén. Végül eljutunk egy pontra, amikor az ammóniamolekulák elkezdenek lebomlani, újra nitrogént és hidrogént képezve. Egy idő múlva a két reakció, az ammónia képződése és elbomlása azonos sebességgel fog zajlani. Amikor ez a két sebesség megegyezik, azt mondjuk, hogy a reakció egyensúlyban van. Ez akár jó is lehetne, de nem akkor, amikor a célunk egy tonna ammónia előállítása. Haber szándéka egyáltalán nem az volt, hogy az ammónia elbomoljon, de ha a reakciót egy zárt térben magára hagyjuk, pontosan ez fog történni. Ezen a ponton Henry Le Chatelier francia vegyész siet a segítségünkre. Ő ugyanis arra jött rá, hogy ha egy egyensúlyban lévő rendszerhez hozzáadunk valamit, mondjuk nitrogént, akkor a rendszer ismét az egyensúlyi állapotra fog törekedni. Le Chatelier arra is rájött, hogy ha növeljük a rendszerben a nyomást, akkor a rendszer megpróbálja visszanyerni az eredeti nyomást. Olyan ez, mint egy zsúfolt szoba. Minél nagyobb molekula van jelen, annál nagyobb a nyomás. Ha újra megnézzük az egyenletünket, akkor látjuk, hogy a bal oldalon négy molekula van, a jobb oldalon viszont csak kettő. Ha tehát csökkenteni akarjuk a zsúfoltságot a szobában, és egyúttal kisebb nyomást akarunk, a rendszer elkezd nitrogént és hidrogént egyesíteni, és ezzel kompaktabb ammónia- molekulákat termelni. Haber felismerte, hogy nagy mennyiségű ammónia gyártásához egy olyan berendezést kell készítenie, ami képes egy egyensúlyi rendszerbe folyamatosan nitrogént és hidrogént adagolni, a nyomás folyamatos növelése mellett. És pontosan ezt is tette. Napjainkban az ammónia a legnagyobb mennyiségben gyártott vegyület a világon. Ez évente nagyjából 131 millió tonnát, azaz kb. 140 milliárd kilogramm ammóniát jelent. Ez hozzávetőlegesen 30 millió, egyenként 5 tonnás afrikai elefánt tömegének felel meg. Az ammónia 80%-át a műtrágyaipar dolgozza fel, míg a maradékot az ipari és háztartási tisztítószerekben, valamint más nitrogénvegyületek, például salétromossav gyártására használják. A legutóbbi kutatások azt mutatják, hogy ennek a nitrogénnek több mint a felét nem hasznosítják a növények. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy a nitrogén egy illékony anyagnak bizonyult, ami a Föld vizeibe és légkörébe kerülve, súlyosan károsítja környezetünket. Haber természetesen nem látta előre ezt a problémát, amikor közzé tette felfedezését. Úttörő munkásságát tovább folytatva, napjaink tudósai most a 21. század Haber-folyamatán dolgoznak, ami ugyanakkora hasznot hajt, csak kevesebb káros következmény árán.