हेबर-बॉश प्रक्रिया

पाठ्यक्रम: GS3/कृषि और विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी

सन्दर्भ

• हेबर-बॉश प्रक्रिया ने कृषि पद्धतियों को परिवर्तित कर दिया और बढ़ती वैश्विक जनसँख्या को भोजन उपलब्ध कराने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

हेबर-बॉश प्रक्रिया क्या है?

• हैबर-बॉश प्रक्रिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन गैसों से अमोनिया के संश्लेषण के लिए एक महत्वपूर्ण औद्योगिक विधि है।
•  इस प्रक्रिया में हवा से नाइट्रोजन (N₂) की हाइड्रोजन (H₂) के साथ प्रतिक्रिया शामिल है, जो प्राकृतिक गैस या अन्य जीवाश्म ईंधन से प्राप्त होती है, जिससे अमोनिया (NH₃) का उत्पादन होता है। 
• गैसों को मिलाया जाता है और उच्च तापमान एवं दबाव पर उत्प्रेरक के ऊपर से गुजारा जाता है, जिससे अमोनिया का निर्माण आसान हो जाता है। उत्पादित अमोनिया नाइट्रिक एसिड और विस्फोटकों सहित विभिन्न रसायनों का अग्रदूत भी है।

प्रक्रिया की आवश्यकता

• नाइट्रोजन (N₂) पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग 78% हिस्सा बनाता है, जो मुख्य रूप से द्विपरमाणुक नाइट्रोजन अणुओं के रूप में उपस्थित हैं। 
• हालाँकि पौधे वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सीधे उपयोग नहीं कर सकते हैं; उन्हें अपने विकास और वृद्धि के लिए नाइट्रोजन के प्रतिक्रियाशील रूपों, जैसे अमोनिया (NH₃), अमोनियम (NH₄⁺), या नाइट्रेट्स (NO₃⁻) की आवश्यकता होती है।

प्राकृतिक नाइट्रोजन स्रोत

• बिजली गिरने से N₂ बॉन्ड टूट सकता है, जिससे नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं, जो फिर पानी के साथ मिलकर नाइट्रिक एसिड (HNO₃) और नाइट्रस एसिड (HNO₂) बनाते हैं, जिससे मिट्टी में प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन का योगदान होता है।
  • हालाँकि, यह प्राकृतिक पुनःपूर्ति सीमित है।
• कुछ बैक्टीरिया, जैसे कि एज़ोटोबैक्टर और राइज़ोबिया, वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक कर सकते हैं, लेकिन आधुनिक कृषि की माँगों को पूरा करने के लिए उनका योगदान अपर्याप्त है।

हेबर-बॉश प्रक्रिया की भूमिका

• उर्वरक आपूर्ति में वृद्धि: औद्योगिक पैमाने पर अमोनिया का उत्पादन करके, यह नाइट्रोजन उर्वरकों की उपलब्धता सुनिश्चित करता है, जो मिट्टी की उर्वरता बढ़ाने और फसल की पैदावार बढ़ाने के लिए आवश्यक है।
• वैश्विक खाद्य सुरक्षा: बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन उर्वरकों का उत्पादन करने की क्षमता ने खाद्य सुरक्षा में महत्वपूर्ण योगदान दिया है, जिससे विश्व अपनी बढ़ती जनसँख्या बनाए रखने में सक्षम हुई है।

चिंताएं

• अत्यधिक नाइट्रोजन का उपयोग: कई देशों में, नाइट्रोजन उर्वरकों का उपयोग प्रति व्यक्ति वार्षिक 50 किलोग्राम से अधिक है, जो औसत वयस्क के शरीर में नाइट्रोजन की मात्रा 1-2 किलोग्राम से कहीं अधिक है। 
• पोषक तत्वों का अपवाह: उर्वरकों से अतिरिक्त नाइट्रोजन मीठे पानी और तटीय जल में चला जाता है, जिससे यूट्रोफिकेशन होता है। 
• मिट्टी का अम्लीकरण: अतिरिक्त प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन मिट्टी में घुल जाता है, जिससे अम्लीकरण होता है। यह मिट्टी के रसायन विज्ञान को बदल देता है, मिट्टी के स्वास्थ्य को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है और समय के साथ इसकी उर्वरता को कम करता है। 
• वायु प्रदूषण: नाइट्रोजन उर्वरक नाइट्रस ऑक्साइड (N₂O) छोड़ते हैं, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है जो जलवायु परिवर्तन में योगदान देती है।

आगे की राह

• हेबर-बॉश प्रक्रिया आधुनिक कृषि की आधारशिला रही है, जिसने खाद्य उत्पादन में वृद्धि और मानव जीवन काल में सुधार में योगदान दिया है।
•  एक सतत भविष्य सुनिश्चित करने के लिए, सिंथेटिक उर्वरकों के लाभों को पारिस्थितिक स्वास्थ्य और सामाजिक इक्विटी की आवश्यकता के साथ संतुलित करना आवश्यक है।

Source: TH