Qu’est-ce que l’ammoniaque ?
L’ammoniaque est un composé inorganique constitué d’un atome d’azote (N) et de trois atomes d’hydrogène (H).
Il s’agit d’une substance caractérisée par une forte odeur piquante, et l’odeur d’ammoniaque se retrouve souvent dans les produits d’origine animale. En effet, la plupart des produits animaux contiennent des composés azotés, tels que des protéines et des acides aminés libres. Lorsque ceux-ci sont putréfiés et décomposés par des micro-organismes, de l’ammoniaque est générée et apparaît sous forme d’odeur.
L’ammoniaque est un gaz incolore stable à température et pression normales. Il est facilement liquéfié par pressurisation et refroidissement, et la forme liquéfiée est appelée ammoniaque liquide ou ammoniaque liquéfiée.
Comme il s’agit d’une substance qui se dissout bien dans l’eau, elle est souvent utilisée sous la forme d’eau ammoniaquée. L’eau ammoniaquée est alcaline et est utilisée comme réactif analytique. Elle est également utilisée dans d’autres applications topiques, telles que l’élimination des taches sur les vêtements et comme agent neutralisant pour les piqûres d’insectes.
Utilisations de l’ammoniaque
1. Engrais
L’utilisation la plus courante de l’ammoniaque est celle des engrais chimiques. Environ 80 % de l’ammoniaque produite dans le monde est consommée comme engrais. Les 20 % restants sont utilisés à des fins industrielles et comme matériau de base pour les produits chimiques.
La technologie permettant d’augmenter la production alimentaire a soutenu la croissance de la population mondiale, et les engrais chimiques utilisant des composés azotés fabriqués à partir d’ammoniaque ont apporté une contribution particulièrement importante à l’agriculture. Aujourd’hui encore, la population mondiale continue d’augmenter. En raison de la nécessité d’assurer la sécurité alimentaire, l’importance de l’ammoniaque en tant qu’engrais agricole devrait rester inchangée à l’avenir.
2. L’ammoniaque combustible
Ces dernières années, la recherche sur l’utilisation de l’ammoniaque comme énergie combustible a attiré l’attention en tant que nouvelle approche pour lutter contre le réchauffement climatique. En effet, l’ammoniaque est une substance sans carbone qui n’émet pas de dioxyde de carbone lors de la combustion. Actuellement, une technologie est en cours de développement pour la cocombustion thermique, dans laquelle l’ammoniaque est mélangée à des chaudières de production d’électricité à partir de charbon. À l’avenir, la technologie est développée en vue de brûler exclusivement de l’ammoniaque comme source d’énergie.
3. Les vecteurs d’énergie
Pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, l’hydrogène est de plus en plus utilisé comme source d’énergie. L’hydrogène, qui est difficile à transporter en grandes quantités, est transformé en un autre matériau, appelé “vecteur d’hydrogène”.
En tant que support de transport, l’ammoniaque (NH3) contenant de l’hydrogène moléculaire (H) est susceptible d’être utile. Comme indiqué plus haut, l’ammoniaque est importée et exportée dans le monde entier, principalement pour des applications d’engrais, de sorte que la technologie existante pour son transport est bien établie.
Après son transport, l’ammoniaque peut être reconverti en hydrogène par décomposition thermique en présence d’un catalyseur et utilisé dans des piles à combustible et d’autres applications, ou il peut être utilisé comme carburant sous sa forme ammoniacale.
Caractéristiques de l’ammoniaque
La molécule d’ammoniaque se caractérise par un atome d’azote en haut et trois atomes d’hydrogène en bas. Les atomes d’azote et d’hydrogène sont liés pour former une pyramide triangulaire tridimensionnelle.
Le noyau de liaison idéal d’une pyramide triangulaire est basé sur une géométrie de paires d’électrons en forme de tétraèdre, mais il s’écarte de l’angle idéal parce que les paires d’électrons solitaires occupent une plus grande surface d’espace que les liaisons simples. Pour cette raison, l’angle de liaison est de 107° pour le noyau de liaison au lieu de 109,5° pour le tétraèdre.
Autres informations sur l’ammoniaque
Synthèse de l’ammoniaque
Dans la nature, l’ammoniaque est présent à l’état de traces dans l’atmosphère et en petites quantités dans les eaux naturelles. Dans le sol, les matières organiques azotées contenues dans les engrais (dont l’ammoniaque), les restes d’animaux et de plantes, etc. sont décomposées en azote ammoniacal par les organismes décomposeurs.
En Europe, à la fin du XIXe siècle, de nombreux chercheurs ont tenté de synthétiser l’ammoniaque. On pensait que la synthèse de l’ammoniaque était impossible, mais en 1913, Bosch, de la société BASF, a industrialisé les recherches de laboratoire fructueuses de l’Allemand Haber, qui a synthétisé l’ammoniaque directement à partir d’hydrogène et d’azote. Il s’agit du procédé Haber-Bosch.
Aujourd’hui, la production industrielle d’ammoniaque est généralement basée sur le procédé Haber-Bosch, dans lequel l’azote et l’hydrogène réagissent sur un catalyseur sous pression et à haute température.