Cosas del Progreso, Parte 1: Nitrógeno

Tanto tiempo ha pasado que la gente en los países ricos han perdido la capacidad de imaginarse las vidas de aquellos que sufrían en haciendas pre-industriales, donde los obreros de las haciendas luchaban para producir suficientes calorías para sobrevivir. Las condiciones agrícolas pre-industriales eran sucias y difíciles de sobrellevar —particularmente para los niños. Sin la capacidad de producir y almacenar un excedente significativo de alimentos, muchas personas se encontraban vulnerables ante el fracaso de una cosecha, los altos costos de alimentos y las hambrunas ocasionales. La incapacidad colectiva de nuestra especie de producir, en promedio, más alimentos per cápita que lo que se requería para el consumo, limitó de manera dramática nuestra capacidad de mantener una población más numerosa. Eso también limitó nuestro potencial de tener un nivel alto de especialización, de comercio y de una continua mejora en los estándares de vida.

Antes de 1900, el progreso en la mejora del rendimiento agrícola fue extremadamente lento. Los cultivos de alimentos que sustentan la civilización moderna requieren de un nitrógeno fijado en la tierra para poder crecer. El nitrógeno, mientras que es abundante en el aire (consume aproximadamente 78 por ciento del aire que respiramos), es totalmente inaccesible a las plantas, ya que está herméticamente encerrado en un triple vínculo molecular. Este vínculo molecular triple del nitrógeno es un vínculo químico en el que tres pares de electrones son compartidos entre dos átomos. En esta configuración, el nitrógeno no puede ser inducido a reaccionar o ser absorto por las plantas y es esencialmente inerte. Por lo tanto, no sirve en la agricultura. El nitrógeno fijado, que es una forma de nitrógeno al que las plantas pueden acceder para fomentar el crecimiento, es producido en una escala de tiempo geológica y mediante micro-organismos en la tierra. Estos procariotas unicelulares utilizan las encimas de nitrogenasa para catalizar el nitrógeno atmosférico (N2) con el amoníaco (NH3), algo que las plantas pueden luego consumir.

El proceso natural de regeneración es demasiado lento para mantenerse al día con la demanda de la agricultura pre-industrial, ni hablar de la agricultura moderna. Desde el inicio de la era agrícola hace 10.000 años, cada cosecha redujo el nitrógeno disponible en la tierra, reduciendo así el rendimiento de las próximas cosechas. Todo eso cambió con el desarrollo de la síntesis del nitrógeno fijado —conocida después como el proceso Haber-Bosch. Entre 1909-1913, Fritz Haber y Carl Bosch, dos químicos destacados que trabajaban en Alemania, extrajeron nitrógeno directamente del aire. Al utilizar el gas natural y catalizadores bajo presiones extremadamente altas, Haber y Bosch “rompieron” el vínculo triple, produciendo el amoníaco –un compuesto de hidrógeno-nitrógeno que puede ser aplicado en el campo para reemplazar al nitrógeno mermado en la tierra.

(El proceso Haber-Bosch trabaja combinando el hidrógeno, que es obtenido del abundante y relativamente barato gas natural, con el nitrógeno del aire. La mezcla es luego sometida a 200 atmósferas de presión y a temperaturas de 450°C o 840 °F. La reacción continua que se da en un reactor catalizador de hierro con presión alta resulta en un flujo sin interrupción de amoníaco líquido).

El proceso Haber-Bosch actualmente alimenta alrededor de 3.500 millones de seres humanos al año —los otros son alimentados por métodos agrícolas menos avanzados. El amoníaco es producido a bajo costo y se producen más de 160 millones de toneladas de amoníaco al año y la tasa de producción se espera que crezca en más de 6 por ciento durante los próximos tres años combinados. La aplicación del fertilizante de amoníaco-nitrógeno permite a los humanos extraer un volumen grande y confiable de alimentos alrededor del mundo, reduciendo el riesgo de escasez de alimentos y eliminando las hambrunas fuera de las zonas de guerra. Debido a una serie de importantes avances tecnológicos en la agricultura, incluyendo pero no limitados al fertilizante de nitrógeno, el uso de semillas genéticamente modificadas, la agricultura mecanizada, y la aplicación de pesticidas, las predicciones de Paul Ehrlich nunca se cumplieron.

“La batalla para alimentar a la humanidad se acabó”, escribió el biólogo de Stanford en su libro de 1968 La bomba poblacional. “En la década de 1970 cientos de millones de personas morirán de hambre a pesar de cualquier programa urgente que emprendamos ahora. A estas alturas nada puede prevenir el incremento sustancial en la tasa de mortalidad mundial”. Esa profecía oscura resultó ser imprecisa, no debido a la buena suerte, sino gracias a la aplicación de la ciencia agroquímica y de la tecnología. El nitrógeno sigue siendo clave para la cadena de alimentos del mundo, proveyendo a miles de millones de humanos con la energía para empujar hacia adelante el progreso humano.

Si quiere aprender más acerca del nitrógeno, el autor recomienda un libro de 2004 titulado Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production por Vaclav Smil, profesor distinguido de la Facultad de Medio Ambiente de la Universidad de Manitoba en Winnipeg, Canadá.

Este artículo fue publicado originalmente en HumanProgress.org (EE.UU.) el 27 de febrero de 2004.