没有它，你根本当不上干饭人！

在人类农耕文明数千年的历史中，

饥饿始终如影随形。

我们的祖先很早就发现，

在施用过“农家肥”的土地上，

庄稼长得格外茂盛。

这种朴素的观察背后，

隐藏着一个困扰人类数千年的元素

——“氮”。

氮对于植物生长至关重要，

它是植物体内叶绿素的组成部分、

是氨基酸的组成部分、

也是构成蛋白质的重要成分。

不幸的是，

地球土壤中的氮含量却极其有限。

虽然大气中78%都是氮气，

但这种稳定的双原子分子

却顽固地拒绝与大多数化学物质发生反应。

因过于稳定，氮气被用于食品包装中 | 图源网络

二十世纪之前，

农民获取氮肥的唯一途径就是收集人畜粪便。

然而这种原始的方式效率低下，

不仅难以规模化，运输也是个大问题。

电影《新上海滩》中的收粪工 | 来源：电影截图

直到1909年，

德国化学家弗里茨·哈伯

在实验室首次实现了氮气和氢气的催化合成，

将空气中过于稳定的氮气

转化为植物可吸收的氨(NH₃)。

众所周知，氨气有非常大的“厕所味”

但这仅仅是开始，

化学家们依然面临着“地狱难度”的挑战：

首先，氢气与氮气的直接反应，

需要200个大气压和500℃高温，

而高温高压下钢铁会出现“氢脆”现象，

导致反应器的破坏；

其次，反应所需的催化剂也过于昂贵，

阻碍了合成氨技术的工业化。

而卡尔·博施和同事的解决方案充满智慧，

他们一起设计了双层反应器，

让内外压力相互抵消。

这具高达12米的设备现在已被改装为一座纪念碑 | 来源：巴斯夫（中国）有限公司

与此同时，另一组化学家

开发出了能与新反应器组成“CP”

的廉价铁基催化剂，

完成了伟大的合成氨工业化，

人类第一次“驯服”了大气中的氮。

卡尔·博施本人也因此获得

1931年的诺贝尔化学奖。

卡尔·博施 | 来源：wiki

随后，科学家将氨作为原料，

通过化学反应合成固态的尿素或铵盐，

便于运输和储存，

尿素也成为了人工合成的第一种有机物。

没见过尿素没关系，你肯定见过尿素的袋子 | 来源：bing

这一突破很快惠及全球。

1922年，首批德国合成化肥运抵中国福建，

用于茶叶种植。

巴斯夫公司甚至专门制作了中文宣传日历，

向中国农民普及这一“神奇粉末”。

但在积贫积弱的旧中国，

化肥始终是奢侈品。

100年前的化肥海报和化肥日历 | 来源：巴斯夫（中国）有限公司

新中国成立后，

粮食短缺问题依然严峻，

由于粮食只能定量供应等原因，

粮票制度应运而生，

成为了几代中国人的集体记忆。

过去的上海市粮票 | 来源：抖音@健康是福

转机出现在20世纪70年代。

国家下定决心引进先进技术，

建设了13套大化肥装置，

我国现代化肥工业体系逐步建立起来。

在这些化肥装置陆续投产后的几年后，

伴随了中国人近四十年的粮票

逐渐退出历史舞台。

这些看着像泡沫塑料的颗粒，

就这样悄然改写了中国的粮食史。

氮肥颗粒 | 来源：版权图库

今天，中国已成为全球最大的氮肥生产国，

合成氨技术也在持续进化。

从零碳制氢到低温合成，

科学家们正致力于减少这一过程的碳排放。

当你正在快乐“干饭”时，

别忘了这些小颗粒的贡献！

来源：上海科技馆

编辑：小鹿

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