Proces Habera jest reakcją chemiczną, w której dwuatomowy gaz azotowy reaguje z gazowym wodorem, tworząc amoniak. Równanie reakcji wynosi: N2 + 3H2 ->. 2NH3. Chociaż reakcja ta wydaje się pozornie prosta, proces Habera wytwarza amoniak tylko w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury, rzędu 200 atmosfer i 400 stopni Celsjusza. Tlenki żelaza lub osm mogą działać jako katalizatory przyspieszające reakcję.
W dziedzinie mikrobiologii niektóre bakterie rozwinęły zdolność przekształcania azotu atmosferycznego w amoniak. Te bakterie wiążące azot żyją w glebie, a także w guzkach na korzeniach roślin strączkowych i innych roślin. Bakterie te rozwinęły skomplikowaną strategię, która pozwala im przekształcać gazowy azot w amoniak w znacznie niższych temperaturach i ciśnieniach niż w procesie Habera.
Bakterie wiążące azot opierają się na enzymatycznym kompleksie zwanym azotazą w celu rozdzielenia potrójnego wiązania zawierającego N2 razem i redukcji każdego atomu azotu za pomocą wodoru z wytworzeniem amoniaku. Nitrogenaza zawiera skupiska molibdenu, żelaza i siarki, które w jakiś sposób koordynują tę wieloetapową reakcję.
Chociaż szczegóły nie zostały w pełni zrozumiane, dwie funkcje są dobrze znane; po pierwsze, azotaza działa wyłącznie w środowisku beztlenowym. Specjalne żelazowe białko siarki o nazwie Shethna oczyszcza wolny tlen, aby zapobiec inaktywacji azotu. Po drugie, każdy mol N2 przekształcony w NH3 wymaga wejścia 16 cząsteczek ATP - ogromnej (ale ostatecznie opłacalnej) inwestycji energii w bakterię jednokomórkową.
