Il processo Haber è una reazione chimica in cui il gas di azoto biatomico reagisce con l'idrogeno gassoso per formare ammoniaca. L'equazione di reazione è: N2 + 3H2 - & gt; 2NH3. Anche se questa reazione sembra apparentemente semplice, il processo Haber genera ammoniaca solo in condizioni di alta pressione e temperatura, dell'ordine di 200 atmosfere e di 400 gradi Celsius. Gli ossidi di ferro o l'osmio possono agire da catalizzatori per accelerare la reazione.
Nel campo della microbiologia, alcuni batteri hanno sviluppato la capacità di convertire l'azoto atmosferico in ammoniaca. Questi batteri che fissano l'azoto vivono nel terreno e nei noduli alle radici di legumi e altre piante. Questi batteri hanno sviluppato una strategia elaborata che consente loro di convertire il gas dell'azoto in ammoniaca a temperature e pressioni molto più basse rispetto al processo Haber.
I batteri che fissano l'azoto si basano su un complesso enzimatico chiamato nitrogenasi per dividere il triplo legame che tiene insieme N2 e ridurre ciascun atomo di azoto con l'idrogeno per formare l'ammoniaca. La nitrogenasi contiene gruppi di molibdeno, ferro e zolfo che in qualche modo coordinano questa reazione a più fasi.
Sebbene i dettagli siano capiti in modo incompleto, due caratteristiche sono ben stabilite; in primo luogo, la nitrogenasi funziona esclusivamente in un ambiente anaerobico. Una speciale proteina di zolfo di ferro chiamata Shethna trattiene l'ossigeno libero per impedirne l'inattivazione della nitrogenasi. Secondo, ogni mole di N2 convertita in NH3 richiede un input di 16 molecole di ATP - un enorme (ma in definitiva utile) investimento di energia per un batterio unicellulare.
