Escrito por El Proceso Haber, también llamado Proceso Haber-Bosch, es un procedimiento químico complejo que toma nitrógeno del aire y, bajo altas presiones y temperaturas, lo combina con hidrógeno para producir amoníaco. Este amoníaco es la base de los fertilizantes nitrogenados sintéticos que se utilizan cada vez más en todo el mundo en la actualidad.
El nitrógeno, un componente clave de todas las proteínas, el ADN y el ARN, es vital para la vida aquí. Las plantas solo pueden usar nitrógeno fijo y la falta de nitrógeno fijo es a menudo el factor limitante en un ecosistema o para los cultivos. Nuestra capacidad para fijar nitrógeno nosotros mismos parecía ser una solución perfecta. Sin embargo, las enormes bendiciones del Proceso Haber se equilibran con algunas maldiciones bastante serias.
Por otro lado, se atribuye al fertilizante de nitrógeno sintético producido por el Proceso Haber la alimentación de entre un tercio y la mitad de la población mundial actual. De hecho, aproximadamente la mitad del nitrógeno en cada uno de nuestros cuerpos está ahí gracias al Proceso Haber.
En el lado de la maldición, tenemos varios problemas que incluyen:
- Graves desequilibrios en el ciclo del nitrógeno.
- Alto aporte energético de combustibles fósiles.
- Efectos negativos sobre los organismos del suelo y la materia orgánica del suelo.
- El exceso de escorrentía causa zonas muertas en los océanos.
- Componente principal de las armas, incluidas todas esas bombas al borde de la carretera.
Una historia muy corta
Durante la década de 1800, países densamente poblados de Europa, como Alemania y Gran Bretaña, utilizaron guano de islas frente a la costa de Perú y salitre de Chile como fuente de fertilizante nitrogenado natural. Este comercio se parecía mucho a nuestro actual comercio de petróleo en importancia tanto para la seguridad alimentaria como desde el punto de vista político.
A finales del siglo XIX, estas fuentes de nitrógeno fijo se estaban agotando. Se desafió a los científicos a idear un proceso para producir nitrógeno fijo a partir del nitrógeno del aire.
El ganador de la carrera fue Fritz Haber. Su artilugio de mesa utilizaba alta presión, calor y un catalizador para sintetizar lentamente, gota a gota, una taza de amoníaco en el transcurso de dos horas.
La empresa química alemana BASF compró el proceso y Carl Bosch se encargó de escalarlo al tamaño de fábrica, una hazaña que logró en 1913. El proceso, a menudo llamado el proceso Haber Bosch requiere altas presiones, 200 – 300 atmósferas y altas temperaturas, 400 a 550 grados C.
Durante un breve tiempo, la primera fábrica produjo fertilizantes. Con el inicio de la Primera Guerra Mundial, Alemania necesitaba municiones para su esfuerzo bélico. La fábrica fue adscrita a municiones y se le atribuye o se le culpa por prolongar en gran medida la Primera Guerra Mundial y hacer posible la Segunda Guerra Mundial.
Estos fertilizantes nitrogenados sintéticos son explosivos. Esta foto muestra las secuelas de la explosión de Oppau en 1921 que tuvo lugar en la fábrica de nitrato de amonio de BASF allí. Entre 500 y 600 personas murieron y 2000 resultaron heridas.
Impactos del proceso Haber en la agricultura, la jardinería y el mundo
Más comida, más gente
No fue hasta la década de 1950, después de la primera y la segunda guerra mundial, que el proceso Haber realmente comenzó a afectar la agricultura. Las reservas de amoníaco, que se desviaron en tiempos de guerra para fabricar bombas y balas, comenzaron a utilizarse para producir los fertilizantes nitrogenados sintéticos que se utilizan en todas partes hoy en día.
El aumento de la producción de alimentos ha permitido que la población humana crezca hasta su tamaño actual de casi 7 mil millones. Se estima que un tercio de la población humana de la tierra se alimenta gracias al proceso de Haber. Mucha gente cree que detener o limitar el uso de fertilizantes sintéticos conduciría a una hambruna masiva.
Equilibrio en el ciclo del nitrógeno
Nuestro impacto en el ciclo del nitrógeno es en realidad mayor que nuestro efecto en el ciclo del carbono. Convertimos más gas N2 en formas reactivas fijas que todos los procesos de la Tierra combinados. La producción de fertilizantes nitrogenados sintéticos, las emisiones de escape de los vehículos e incluso el cultivo de cultivos fijadores de nitrógeno, todos fijan nitrógeno. Agregamos un estimado de 140 millones de toneladas de nitrógeno fijo, de las cuales aproximadamente 80-100 millones de toneladas provienen de las plantas químicas del proceso Haber.
Si estudia material científico sobre el ciclo del nitrógeno, no puede dejar de notar que las moléculas de nitrógeno que se fijan también pueden soltarse. Las bacterias fijadoras de nitrógeno se equilibran con contrapartes desnitrificantes en proporciones aproximadamente iguales. Con el tiempo, puede haber un aumento lento del nitrógeno fijo, pero en el mundo natural el cambio es muy lento.
Las contribuciones del proceso de Haber de nitrógeno reactivo no se compensan con la desnitrificación.
Un grupo de científicos dirigido por Johan Rockstrom exploró las cuestiones de los límites planetarios en un artículo publicado recientemente por Nature. Por supuesto, se informó sobre el problema habitual del cambio climático. Sin embargo, lo que podría sorprenderlo es que, si bien apenas hemos superado el límite del límite del CO2, se consideró que la interrupción del ciclo del nitrógeno estaba aproximadamente tres veces por encima del límite seguro. Este gráfico ilustra hasta qué punto podemos sobrepasar el límite del nitrógeno.
Estos científicos sugieren que reduzcamos nuestras adiciones de nitrógeno fijo a aproximadamente 35 millones de toneladas o aproximadamente un tercio de lo que actualmente arrojamos a los campos y eructamos de automóviles y fábricas.
Haber Process es un glotón de energía
Dado que el proceso de Haber requiere temperaturas de 400 a 550 ° C y presiones de 200 a 300 atmósferas, no es sorprendente que utilice mucha energía. La fabricación de fertilizantes nitrogenados utiliza aproximadamente el 5% de la producción mundial de gas natural, lo que equivale al 1-2% del consumo energético anual del mundo.
Si bien el gas natural se encuentra entre los combustibles fósiles más abundantes, este nivel de uso no es sostenible a largo plazo. Además, a medida que disminuyan las reservas de petróleo en todo el mundo, los precios subirán, poniendo los fertilizantes de los que algunos agricultores han llegado a depender fuera del alcance de los pobres.
Efectos negativos sobre el suelo y la comunidad del suelo
Una dieta equilibrada para los organismos del suelo en términos simples es aproximadamente 20 partes de carbono por 1 parte de nitrógeno. Agregar fertilizante nitrogenado al suelo generalmente crea un excedente de nitrógeno. Para equilibrar su dieta, los microbios del suelo buscan las reservas de carbono en el suelo, primero las cosas fáciles de digerir y luego el humus.
La materia orgánica del suelo se pierde. La red alimentaria del suelo, esa intrincada red de civilizaciones que vive en el suelo, se muere de hambre y comienza a morir. También se pierden las funciones que realizaban, ya sea fijar nitrógeno, hacer disponibles reservas de fósforo o defender los cultivos de diversas plagas y enfermedades.
A medida que el sistema natural se descompone, los organismos del suelo que sobreviven tienden a ser los malos. Sus enemigos habituales se han ido. Aumenta la erosión de la capa superior del suelo; aumentan las plagas y enfermedades. No es un buen escenario. Los agricultores, para mantener los rendimientos, recurren a más soluciones químicas. Más fertilizantes, más herbicidas y pesticidas … y más problemas para la comunidad haciendo que su hogar sea en la tierra.
Además, una investigación reciente en el Centro de Ecología y Biología Evolutiva de la Universidad de Oregon por la Dra. Jennifer Fox, encontró que los vínculos de comunicación entre las plantas y las bacterias fijadoras de nitrógeno se dañan por el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados sintéticos. Esto conduce a que se fije menos nitrógeno de forma natural y a una mayor dependencia de los sintéticos.
Escorrentía y contaminación de fertilizantes
Las plantas pueden absorber los nutrientes disponibles a través de fertilizantes químicos. Sin embargo, a menudo la dosis es demasiado rápida y se desperdicia gran parte del fertilizante. El cultivo puede absorber realmente tan solo el 10% y rara vez más del 50% del fertilizante aplicado llega al cultivo.
El fertilizante nitrogenado tiende a ser especialmente móvil en el suelo. Pasa junto a las plantas y desemboca en pozos que contaminan el agua subterránea o se erosiona en arroyos superficiales.
Las enormes zonas muertas del océano son el resultado del nitrógeno y otros fertilizantes y productos químicos agrícolas que terminan en cuencas hidrográficas con destino a los océanos.
Bombas y balas
Todavía hay una buena parte del nitrógeno del proceso Haber que termina en zonas de guerra. De hecho, muchas de esas bombas al borde de la carretera que aterrorizan a las personas en varias partes del mundo se fabrican en parte a partir de fertilizantes nitrogenados sintetizados con este proceso.
Esperanza: el compostaje y la materia orgánica restauran los suelos
Los fertilizantes nitrogenados sintéticos que nos trajeron complementos del proceso Haber parecieron al principio una bendición para la humanidad. Los fertilizantes químicos sintéticos solo han estado disponibles comúnmente en los últimos 50 años. El uso de fertilizantes sintéticos se ha vuelto tan rutinario que los agricultores que los usan se consideran convencionales, mientras que los que usan técnicas que tienen miles de años se denominan orgánicos.
Dado que tan poco del fertilizante del proceso Haber realmente se convierte en cultivos (y tanto en el océano), me parece que podemos alimentar mejor al mundo con muchas menos adiciones químicas si prestamos mucha más atención a biología.
A escala personal, hacer y usar compost es un paso que restaura el suelo y sus comunidades. ¿Puede eso ser algo malo?
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