Hace 100 años dos químicos alemanes, Fritz Haber y Carl Bosch, encontraron una manera de utilizar el nitrógeno del aire para hacer amoníaco, con lo que se hacen los fertilizantes indispensables para la alta producción de cultivos.
Sin ellos casi la mitad de la población del mundo no estaría viva hoy.
Y por ello, ambos recibieron el Premio Nobel.
Pero el lugar de Haber en la historia es objeto de controversia pues también es considerado como el "padre de la guerra química" por su trabajo con el cloro y otros gases venenosos utilizados como armas devastadoras durante la Primera Guerra Mundial.
Además, el proceso Haber-Bosch que pareció una panacea cuando lo que apremiaba era alimentar a la población mundial, es altamente contaminante y la demanda actual de fertilizantes está creando una crisis de sostenibilidad ambiental.
Nitrógeno vital
Las plantas necesitan nitrógeno para crecer; es uno de los cinco requerimientos básicos con el potasio, el fósforo, el agua y la luz del sol.
En el mundo natural, las plantas crecen, mueren y el nitrógeno que contienen regresa a la tierra para que nuevas plantas lo utilicen para crecer.
La agricultura se ha encargado de cortar ese ciclo; cultivamos las plantas, las consumimos y nada regresa a la tierra.
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| El guano acumulado durante siglos en la superficie de las islas de Perú fue explotado en el siglo XIX como abono. |
Los primeros agricultores descubrieron varias maneras de sostener el rendimiento de sus cosechas restaurando el nitrógeno por medio de estiércol y otros abonos.
El oxalato de amonio, como el encontrado en el guano (excremento de aves marinas), o el nitrato de potasio, encontrado en el salitre, son ricos en nitrógeno que puede ser descompuesto y utilizado por las plantas.
Durante el siglo XIX, grandes reservas de guano y salitre, explotado en Sudamérica, fueron exportadas por el mundo para los cultivos.
A finales de ese siglo, los expertos empezaron a preocuparse por lo que sucedería si esas reservas se agotaran y no hubiera cómo restaurar el nitrógeno a la tierra.
La gran ironía es que el 78% del aire que respiramos es nitrógeno, el problema es que está en la forma de dos átomos entrelazados apretadamente que las plantas no pueden consumir.
"Pan del aire"
Lo que precisamente logró Fritz Haber fue transformar ese nitrógeno del aire para hacer amoníaco, para utilizarlo en la fabricación de fertilizantes que las plantas pueden utilizar para crecer.
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| Ilustración de la reacción catalítica del hidrógeno puro con el nitrógeno puro para formar amoníaco líquido en el proceso Haber-Bosch. |
La empresa química BASF le ofreció un lucrativo contrato para desarrollar el proceso y el ingeniero de la compañía, Carl Bosch, logró replicarlo a nivel industrial.
El proceso Haber-Bosch es tal vez el ejemplo más significativo de los que los economistas llaman el sustituto tecnológico: cuando se parece haber llegado a un límite físico, se encuentra la alternativa.
Durante la mayoría de la historia de la humanidad, si se necesitaba más comida para alimentar a la gente, se necesitaba más tierra. El problema es que la tierra es limitada.
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| El uso de fertilizantes aumenta dramáticamente el rendimiento de los cultivos. |
Haber-Bosch proveyó un substituto: en lugar de más tierra, hicieron fertilizantecon el nitrógeno. Fue como alquimia: "Brot aus Luft", o como decían en alemán, "pan del aire".
Bueno, no fue exactamente sólo del aire, también de muchos combustibles fósiles.
Huella de carbono
El proceso consume una gran cantidad de gas como fuente de hidrógeno, al que se adhiere el nitrógeno para formar el amoníaco.
Después se necesita una gran cantidad de calor y presión para romper los apretados lazos que unen los átomos de nitrógeno en el aire y hacer que se adhieran al hidrógeno.
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| El efecto de la lluvia ácida en los ecosistemas es devastador. |
En términos modernos, las condiciones necesarias para producir 160 millones de toneladas de amoníaco al año -la mayoría del cual se usa como fertilizante- con el proceso Haber-Bosch consume más de 1% de toda la energía mundial.
Esa es una gran huella de carbono, aunque esa no es la más grave preocupación ecológica.
Muy poco del nitrógeno en los fertilizantes termina en nuestros estómagos. La mayoría se va al aire y al agua y eso crea varios problemas.
Los compuestos como el óxido nitroso son fuertes gases que producen el efecto invernadero. También contaminan el agua potable, crean lluvia ácida que trastorna los ecosistemas y amenaza la biodiversidad.
Cuando los compuestos de nitrógeno se filtran hacia ríos y mares, estimulan el crecimiento de unos organismos más que otros. El resultado incluye la creación de "zonas muertas" en los océanos, donde la proliferación de algas en la superficie bloquea la luz solar y mata a los peces debajo.
El proceso Haber-Bosch no es el único responsable de estos problemas, pero es uno de los principales. Y no va a desaparecer rápidamente; se proyecta que la demanda de fertilizantes se duplicará en el transcurso de este siglo.
Armas químicas
En 1909, Haber demostró triunfantemente su proceso para fabricar amoníaco con el nitrógeno del aire.
En ese entonces el mundo nunca se había imaginado la transformación que su trabajo implicaría: por una parte, la generación de suficiente comida para alimentar a miles de millones pero, por el otra, la creación de una crisis de sustentabilidad que necesitaría otros genios para resolver.
De lo que sí se debieron haber percatado cuando le dieron a Haber y a Bosch el premio Nobel de Química en 1818, fue del entusiasmo con el que el primero se involucró en el desarrollo de armas químicas.
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| El uso de gas de cloro, desarrollado por Haber, fue devastador durante la Primera Guerra Mundial |
Fritz Haber abogó por el uso de cloro y otros gases venenosos como armas contra las tropas aliadas en la guerra de las trincheras.
Fue ascendido al rango de capitán y nombrado director de la Sección Química del Ministerio de Guerra y estuvo presente cuando el gas de cloro fue lanzado con eficiencia devastadora durante la batalla de Ypres, en 1915.
Sus críticos lo tildaron de criminal de guerra, una acusación también lanzada por su propia esposa -una destacada química y pacifista- que se suicidó poco después.
Las contribuciones de Haber a la guerra tuvieron larga vida, mucho más que la suya, que terminó en 1934.
El amoníaco, además de fertilizantes, también sirve para fabricar explosivos. Los científicos que trabajaban en su instituto desarrollaron la fórmula del gas de cianuro Zyklon A, el precursor del gas usado en los campos de concentración durante el Holocausto.
