幾千年以前，農民們就認識到他們可以用肥料來改善土壤。早期的農民給他們的耕地施堆肥和動物糞肥。他們知道這樣做有用，卻不知道原因何在。其實原因在於這些肥料有助於產生營養物，諸如氮等，它們對農作物的生長是必不可少的。
19世紀的科學家們發現了氮的重要作用。農民們開始購買智利天然沉積物中找到的硝酸鈉，施在自己田裏。但這些沉積物不會永遠存在下去，因此人們終究需要去尋找另外的氮源。幸運的是，氮是一種普通氣體，而且構成了地球大氣的五分之四。這樣，科學家們便開始化肥在為世界益增長的人口，特別是像印度這些人口劇增的國家提供食物方麵發揮了很大的作用。
尋求從大氣中獲得氮的種種途徑。環境專家抨擊使用化肥，因為供水可能因此受到汙染。再者，大量的能源耗於氨的生產。接著幹下去的人是德國化學家弗裏茨·哈伯。他設計了一種生產氨（含氮）的方法。在化學家卡爾·博什改善的一種催化劑（加速化學反應的物質）的幫助下，氫與氮產生化學反應。這種方法現在稱為哈伯-博什製造法。該製造法在1909年公開，氨生產工業加速成長起來。氨成為化學肥料的基礎，也使農作物產量大幅度增加。哈伯-博什製造法中的“魔術配料”就是“催化劑”。催化劑是一種促進化學反應，而本身不發生變化的物質。哈伯-博什製造法中的催化劑是鎳和鐵。