氨分解催化剂 化肥发明之前人们曾因抢夺鸟粪发生过两次战争
氮是一种极其丰富的元素，以单质形式存在于地球表面。 自然界中的氮大部分以简单分子氮气的形式存在，约占大气体积的78%。 它还以有机氮的形式存在于沉积物中，以溶解氮的形式存在于海水中。
作物生长必需元素
蛋白质是所有生物体的重要组成部分。 元素氮是氨基酸（含有氨基和羧基的有机化合物）的组成部分，约占蛋白质（以氨基酸为基本组成部分）的15%（质量）。 因此，氮是所有形式的生命物质的必需元素。
此外，氮对于作物生长尤为重要。 氮是植物叶绿素的组成部分（氮和镁是叶绿素分子中唯一来自土壤的两种元素）。 氮是作物细胞增殖的关键。 氮不足会导致细胞增殖减慢或停止，这意味着作物产量降低。 施用氮肥除了提高农业产量外，还可以提高农产品品质，如提高谷物、牧草、花生等农作物的蛋白质含量。
氮循环和固定
大气中的氮可以通过生物体引起的一些复杂的转化反应被动植物利用，从而维持动植物的生命。
氮地球化学循环活动主要发生在大气、海洋以及海洋和陆地生物圈之间。 氮循环可分为以下几个阶段： 固氮是将氮转化为无机氮化合物的过程，由某些细菌和蓝绿藻完成。 少量氮被雷电、紫外线和人工氨合成工业固定； 固氮产生的氨和硝酸盐被藻类和植物吸收，同化成特殊的组织化合物，然后被动物吃掉，在体内转化成物质； 所有生物体和排泄物均被微生物分解为氨和硝酸盐，然后再次参与动植物体内的同化、吸收、氨化-硝化作用的循环。
空气中的氮通过植物中根瘤菌的作用、闪电或工业化学反应被固定，并通过地球上有机物的分解释放到大气中。 大气中氮的浓度是两者平衡的结果。
两次鸟粪战争
19世纪欧洲人口激增，粮食供应问题给社会带来新的危机。 1840年代，德国化学家李比希发现氮是植物生长必需的营养物质之一，也是合成蛋白质等重要大分子的原料。 因此，施用氮肥可使作物产量翻倍。
虽然硝酸盐矿物可用于制造含氮肥料，但硝酸盐矿物储量有限，开采成本较高。 它也是重要的战略资源（可用于制造火药），不能广泛用于农业。
因此，当时农业使用的氮肥大部分是廉价的现成的动物粪便。 因此，动物粪便（尤其是鸟粪）成为19世纪中叶各国争夺的资源，甚至为了争夺它而发生战争。
钦查群岛是属于秘鲁西南部伊卡省的一个群岛。 群岛附近丰富的渔业吸引了数以百万计的各种海鸟栖息在岛上。 结果，这些岛屿积累了数千年的鸟粪。 有的地方，鸟儿的粪便甚至堆积了数十米高。
这些鸟粪是农作物良好的天然肥料。 欧洲人发现岛上的鸟粪资源后，开始大量购买。 秘鲁因此获得巨额利润，成为拉丁美洲最富有的国家之一。 秘鲁曾经是西班牙的殖民地，西班牙因为错过了巨额财富而感到不满。 为了争夺这里的资源，西班牙远征舰队于1864年进攻秘鲁，秘鲁与智利、厄瓜多尔、玻利维亚结盟共同对抗。 这场战争被称为“第一次鸟粪战争”，西班牙以失败告终。
1879年，为了争夺三国交界处阿塔卡马沙漠的硝酸盐矿和鸟粪资源，玻利维亚和秘鲁联合进攻智利，爆发了“第二次鸟粪战争”，可见氮对于人类的重要性。 。
合成氮肥
考虑到未来的粮食问题，一些有远见的化学家希望利用大气中丰富的氮，因此尝试用化学方法将空气中的氮转化为植物可以吸收的氮肥（铵盐或硝酸盐化合物）。吸收。 但氮分子在常温常压下非常稳定，很难与其他物质发生反应。
要将氮转化为氮肥，首先要解决如何打破氮分子的化学键，释放出氮原子并与其他元素的原子结合的问题，即氮元素的固定问题。 当时发现了两种方法，一种是让氮气和氧气在高压电弧的激发下生成氮氧化物，另一种是通过氮气和电石反应生成氰氨化钙，然后与水蒸气。 可形成氨气。 这两种方法都有一个共同的缺点，就是过程能耗高、成本高。
哈伯氨合成实验装置（1908）
1909年，德国化学家Fritz Haber解决了这个问题。 他利用锇催化剂，使氢气和氮气的混合物在17.5～20MPa的气压、500℃～600℃的温度下反应，得到6%的氨，并建立了试验装置每小时合成80克氨。 为了提高转化率，他成功设计了原料气的回收工艺。
博世
该工艺被德国巴登苯胺纯碱公司接受并采用。 由于金属锇稀缺且昂贵，问题转向寻找合适的催化剂。 1912年，该公司使用2500种不同的催化剂进行了6500次测试，最终成功开发出一种廉价且易得的含有钾和铝氧化物的铁催化剂。 工业化过程中遇到的一些问题，例如氢气在高温下对钢材的腐蚀以及生产方法的问题，都被该公司的工程师博世解决了，哈伯发明的氨合成方法最终实现了工业化。 1912年，第一座日产30吨氨合成装置在德国建成。 它也是第一个使用催化剂合成产品的工业装置，是工业催化生产的一个里程碑。
这种氨合成方法称为哈伯-博世法，至今仍在使用。 由于其杰出贡献，哈伯和博斯分别于1918年和1931年获得诺贝尔化学奖。
通过人工固氨的方法，可以很容易地生产氮肥，如碳酸氢铵、硫酸铵和众所周知的尿素。 可以说，合成氨固氮技术促进了化肥工业的兴起和世界粮食产量的增加。
据科学家估计，没有化肥，当时的农业技术最多只能养活40亿人。 如果人口进一步增加，就会因粮食短缺而发生饥荒，从而导致人口急剧减少。
哈珀
氮肥的大量使用，有效提高了农作物产量，在很大程度上解决了人类的粮食问题。 因此，当时的人们称哈伯为“在空中做面包的人”。