¿Cómo la fertilización ayudó a alimentar al mundo?

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Se ha llamado uno de los inventos más grandes del siglo XX, y sin él casi la mitad de la población del mundo no estaría viva hoy. Hace cien años, dos químicos alemanes, Fritz Haber y Carl Bosch, idearon una manera de transformar el nitrógeno en el aire en fertilizante, utilizando lo que se conoció como el proceso Haber-Bosch. Pero el lugar de Haber en la historia es controvertido.

También es considerado el “padre de la guerra química” por sus años de trabajo desarrollando y armando el cloro y otros gases venenosos durante la Primera Guerra Mundial.

Las plantas necesitan nitrógeno: es uno de sus cinco requisitos básicos, junto con el potasio, el fósforo, el agua y la luz solar.

En un estado natural, las plantas crecen y mueren, el nitrógeno que contienen se devuelve al suelo, y las nuevas plantas lo utilizan para crecer.

La agricultura interrumpe ese ciclo: cosechamos las plantas y las comemos.

Desde los primeros días de la agricultura, los agricultores descubrieron varias formas de evitar que los rendimientos de los cultivos disminuyeran con el tiempo: restaurando el nitrógeno en sus campos.

El estiércol tiene nitrógeno. Lo mismo ocurre con el compost.

Las raíces de las leguminosas albergan bacterias que reponen los niveles de nitrógeno. Es por eso, que incluir guisantes o frijoles ayuda en la rotación de cultivos.

 

Proceso industrial

Estas técnicas luchan para satisfacer plenamente el apetito de una planta por el nitrógeno. Si añades más,  la planta crece mejor. Eso es exactamente lo que Fritz Haber resolvió hacer, impulsado en parte por la promesa de un contrato lucrativo de la compañía química BASF. El ingeniero de esa empresa, Carl Bosch, logró replicar el proceso de Haber a escala industrial. Ambos hombres ganaron posteriormente los Premios Nobel, controversialmente, en el caso de Haber, ya que muchos lo consideraban un criminal de guerra.

El proceso Haber-Bosch es quizás el ejemplo más significativo de lo que los economistas llaman “sustitución tecnológica”, donde parece que hemos alcanzado un límite físico básico, y luego encontrar una solución.

Durante la mayor parte de la historia de la humanidad, si quería más comida para apoyar a más personas, entonces necesitaba más tierra. Pero la cosa sobre la tierra, como Mark Twain una vez bromeó, es que no están haciendo más.

Haber y Bosch proporcionaron un sustituto: en lugar de más tierra, hacer fertilizante de nitrógeno.

Era como la alquimia. ”Brot aus Luft”, como dicen los alemanes, o “Pan del aire”. De aire y un montón de combustibles fósiles.

Cómo se hace

En primer lugar, se necesita el gas natural como fuente de hidrógeno, el elemento al que se une el nitrógeno para formar amoníaco.

Entonces necesitas energía para generar calor y presión extremos.

Haber descubrió que era necesario, con un catalizador, romper los lazos entre los átomos de nitrógeno del aire y persuadirlos a unirse con el hidrógeno.

Imagínese el calor de un horno de leña, con la presión que usted experimentaría 2km debajo del mar. Para crear esas condiciones en una escala suficiente para producir 160 millones de toneladas de amoníaco al año, la mayoría de las cuales se utilizan para fertilizantes, el proceso de Haber-Bosch consume hoy más del 1% de toda la energía del mundo.

Eso es un montón de emisiones de carbono.

Daño ambiental

Y hay otra preocupación ecológica muy seria.

Sólo parte del nitrógeno en los fertilizantes hace su camino en los estómagos humanos a través de los cultivos, tal vez poco más del 15%.

La mayor parte termina en el aire o en el agua. Este es un problema por varias razones. Compuestos como el óxido nitroso son potentes gases de efecto invernadero. Contaminan el agua potable.

También crean lluvia ácida, lo que hace que los suelos sean más ácidos, alteren los ecosistemas y amenacen la biodiversidad.

Cuando los compuestos de nitrógeno se escapan en los ríos, también promueven el crecimiento de algunos organismos más que otros.

Los resultados incluyen las “zonas muertas” del océano, donde las floraciones de algas cerca de la superficie bloquean la luz solar y matan a los peces.

El proceso de Haber-Bosch no es la única causa de estos problemas, pero es uno de los más importantes, y no desaparece.

La demanda de fertilizantes se duplicará en el próximo siglo. En verdad, los científicos todavía no entienden completamente el impacto a largo plazo en el ambiente de convertir tanto nitrógeno inerte y estable del aire en otros compuestos químicos altamente reactivos.