https://bodybydarwin.com
Slider Image

El fertilitzant ha salvat milers de milions de vides, però també té un costat fosc

2021

A continuació es mostra un fragment del "laboratori de Pandora: Seven Stories of Science Gone Wrong" de Paul A. Offit.

No som tan complicats. Tot i que presentem formes i mides diferents, altures i pesos, i fons i temperaments, i tot i que tenim diferents gens que formen proteïnes i enzims diferents, tots abaixem fins a quatre elements essencials: hidrogen, oxigen, carboni i nitrogen. Si algun d’aquests elements no està disponible, el nostre temps a la terra s’acabarà. Es poden obtenir fàcilment tres dels quatre elements.

L’hidrogen prové de l’aigua que bevem, que consta de dos àtoms d’hidrogen i un àtom d’oxigen (H 2 O). L’oxigen, no sorprèn, prové de l’aire que respirem (O 2). (Només els peixos, a través de les seves brànquies, poden extreure oxigen de l’aigua.) El carboni també prové de l’aire. Les plantes verdes, en presència de llum solar, prenen diòxid de carboni (CO 2 ) de l’aire i el capturen en forma de sucres complexos que contenen carboni (és a dir, la fotosíntesi). Obtenim el nostre carboni de menjar plantes o de menjar animals que menjaven les plantes. De qualsevol forma, perquè l'aire i l'aigua són abundants, també són abundants l'hidrogen, l'oxigen i el carboni.

L’enllaç més feble del cicle de vida és el nitrogen, que només prové del sòl. Quan els agricultors cultiven conreus com el blat de moro, blat, ordi, patates o arròs, esgoten nitrogen del sòl. Si no el substitueixen, el sòl no serà prou ric per conrear més collites. Els agricultors omplen el nitrogen de tres maneres. Utilitzen fertilitzants naturals a partir de plantes en descomposició o fems animals. Giraven els seus conreus amb llegums com cigrons, alfals, pèsols, soja o trèvol, que alberguen bacteris a les seves arrels que prenen nitrogen de l’aire i el converteixen en una forma utilitzable al sòl, un procés anomenat “fixació del nitrogen”. O esperen tempestes; Els llamps, segons resulta, també poden arreglar el nitrogen de l’aire.

Si tots els agricultors de tots els països del món del món utilitzessin cada centímetre de terra fèrtil, ruixessin els camps amb fertilitzants naturals, rotessin minuciosament els seus cultius i convenguessin a tothom de menjar una dieta vegetariana, podrien alimentar uns quatre mil milions de persones. Però, a partir del 2016, més de set mil milions de persones van recórrer la terra. I, tot i que les butxaques de gent passen fam, el problema no és que no hi ha prou menjar. Hi ha molt menjar. El problema és que el menjar no es distribueix de manera eficaç a aquells que ho necessiten.

Llavors, com són els agricultors capaços de fer això? Com són capaços d’alimentar tanta gent? La resposta rau en un esdeveniment ocorregut el 2 de juliol de 1909. A causa d’aquest moment singular, el 50 per cent del nitrogen del nostre cos prové de fonts naturals i el 50 per cent prové de l’obra d’un home: un home que alhora va salvar el nostre viu i va sembrar les llavors de la nostra destrucció. Fritz Haber va néixer el 9 de desembre de 1868 a Breslau, Alemanya. Als vint-i-sis anys, Haber va assistir a la Universitat de Karlsruhe, que tenia una excel·lent relació amb Badische Anilin i Soda-Fabik (BASF): una gran empresa química només una pedra va llançar el riu Rin.

La tasca de Haber, extreure el nitrogen de l’aire i crear un compost químic que pogués alimentar les collites, no era fàcil. Tot i que l’aire és un 79 per cent de nitrogen, no existeix com un sol àtom (N). Existeix en dos àtoms units entre si (N 2 ) en un triple enllaç que és essencialment irrompible: l'enllaç químic més fort de la natura. Si bé N 2 a l'aire es pot utilitzar per inflar un milió de globus, no es pot utilitzar per cultivar una sola tija de blat de moro.

Com que N 2 no es desglossa generalment per naturalesa, va necessitar un procés antinatural per fer-ho: en cert sentit, un acte contra la natura. La fórmula és senzilla:

N 2 + 3H 2 2NH 3

Llegint d’esquerra a dreta, dos àtoms de nitrogen combinats amb tres àtoms d’hidrogen aparellats per formar dues molècules d’amoníac. Habon sabia que l’amoníac seria perfecte com a adob sintètic.

Una sèrie d’esdeveniments fortuïts van permetre que Fritz Haber tingués èxit on molts d’ells abans havien fracassat. Primer va venir al seu laboratori un jove físic d'Anglaterra anomenat Robert Le Rossignol. Le Rossignol va ser un experimentat i inventiu, que finalment va dissenyar un petit aparell de sobretaula fet de quars i ferro capaç de resistir temperatures de fins a 1.832 o F, prou calents per fondre el coure; i pressions de fins a 3.000 lliures per polzada quadrada, prou fortes per aixafar un submarí. En segon lloc, Haber va trobar un catalitzador per accelerar la reacció: l’osmium, un metall rar utilitzat com a filament a les bombetes. En tercer lloc, Haber va trobar una manera de refredar l’amoníac ràpidament de manera que no es cremés a la calor. Finalment, i el més important, el mentor d’Haber a Karlsruhe, Carl Engler, va convèncer BASF per finançar els experiments d'Haber ; si funcionessin, BASF posseiria les patents i Haber tindria un soci comercial.

Haber i Le Rossignol van empolcar els accessoris i van provar diferents temperatures i pressions. Finalment, el març de 1909 van tenir l'èxit. Haber era extàtic. Baixeu, heu de veure com s’acaba l’amoníac líquid! va cridar a un company, que va recordar, Encara ho puc veure. Hi havia aproximadament un centímetre cúbic d'amoníac. Va ser fantàstic. No va ser gaire des d'un cinquè d'una culleradeta, però va ser un principi. Al cap d’uns mesos, l’aparell Haber i Le Rossignol va produir amoníac tot el dia.

Deu mesos després de la manifestació d'Haber, els científics de BASF van construir una petita unitat prototípica a Ludwigshafen, un poble no gaire lluny de Karlsruhe. La planta es va inaugurar oficialment el 18 de maig de 1910. L’aparell de taula de 2 peus d’alçada d’Haber ha esdevingut una mega-màquina d’alçada de 26 peus. Al cap de dos mesos, la unitat havia produït més de 2.000 lliures d'amoníac. A principis de gener de 1911, produïa més de 8.000 lliures diàries.

Altres països van imitar el procés de Haber . Cap al 1963, hi havia en funcionament unes 300 plantes d’amoníac i més de 40 en construcció. Avui, s’eliminen de l’aire uns 130 milions de tones de nitrogen i s’escampen per la terra com a fertilitzant. Més de tres mil milions de persones vives actualment i milers de milions més en el futur enviaran la seva existència a Fritz Haber. Mai abans tantes persones gaudien de tant menjar.

Però hi ha un costat fosc.

La major planta productora de nitrogen dels Estats Units es troba a Donaldsonville, Louisiana. Cada dia la planta consumeix gas natural per un milió de dòlars, bull 30.000 tones d’aigua d’un riu local en vapor i produeix 5.000 tones d’amoníac (2 milions de tones a l’any). Cada dia, aquestes 5.000 tones d’amoníac es carreguen a les vies del ferrocarril, es col·loquen a les barcasses, flotaven pel riu Mississipí i s’abocen sobre camps de blat de moro i blat a tota la terra. No tot el nitrogen contingut en l’amoníac acaba en els cultius. Només aproximadament un terç del nitrogen estès en un camp de blat de moro, per exemple, acaba en un nucli de blat de moro. La resta es renta a les corrents i les sangoneres a les aigües subterrànies.

El golf de Mèxic, situat al costat de la planta d’amoníac de Louisiana, és un exemple perfecte del que pot passar quan ningú no s’observa. Cada any s’abocen al golf prop d’1, 5 milions de tones de nitrogen. Aquest excés de nitrogen ha provocat un excés d’algues que ennuvolen l’aigua i ofeguen l’oxigen i la llum solar a altres espècies, com els peixos i els mol·luscs. El desbordament d’algues ha assassinat corrents, llacs i ecosistemes costaners a l’hemisferi nord. I no només són els peixos que es moren. Els ocells que mengen els peixos moren també. La contaminació amb nitrogen sintètic no es limita a les aigües; també s’entra a l’aire i torna a la terra com a pluja àcida, danyant encara més llacs, rierols i boscos, així com els animals que en depenen. Aquests problemes només empitjoraran.

Al museu del Deutsches de Munic, separat dels espectadors per una petita barrera, hi ha el dispositiu de sobretaula construït per Fritz Haber i Robert Le Rossignol per fixar el nitrogen de l’aire. Els espectadors s’aturen de tant en tant, miren uns segons i passen per davant, pensant poc en aquesta màquina que va llançar la fabricació mundial d’adobs sintètics, un procés que ha donat la vida a tanta gent i —per la contínua contaminació del medi amb excés de nitrogen. —Un procés que probablement ha arrencat el rellotge sobre la seva destrucció eventual.

Extret del llibre Pandora's Lab de Paul Offit, publicat per National Geographic Partners el 4 d'abril de 2017.

Paul A. Offit, MD és professor de pediatria i director del Centre d’Educació per a Vacunes a l’Hospital de Nens de Filadèlfia.

Popular Science es complau en oferir-vos seleccions de llibres nous i destacables relacionats amb la ciència. Si sou un autor o editor i teniu un llibre nou i emocionant que creieu que seria ideal per al nostre lloc web, poseu-vos en contacte! Envia un correu electrònic a

Estalviar Groenlàndia podria salvar el món

Estalviar Groenlàndia podria salvar el món

Aquests drons planten arbres disparant podes de llavors a terra

Aquests drons planten arbres disparant podes de llavors a terra

Els esculls pròfins de Cuba són ideals per a descobrir grans taurons martell

Els esculls pròfins de Cuba són ideals per a descobrir grans taurons martell