AMONIACO PARA TODOS

El terrible desastre ocurrido en Beirut ha dejado al estampa de una desproporcionada explosión, arransando en su totalidad el puerto de la ciudad y matando a decenas, tal vez, cientos de personas. El responsable, Nitrato de Amonio; nada del otro mundo, esencialmente, un fertilizante.

Es una de tantas cuestiones que nos pasan desapercibidas, pero es uno de los procesos químicos más importantes y de mayor impacto en la historia moderna, además del medio ambiente, por sus graves implicaciones.

Estado del Puerto de Beirut tras la terrible explosión en el Puerto (foto: Agencia EFE)

Y es que el progreso nos dota de avances de tremenda utilidad, nos permiten desarrollar y expandir los límites físicos y naturales de la sociedad humana, nos permite explorar vías insospechadas, llegar más lejos en la comprensión (y el control) del medio que nos rodea. Sin embargo, con los grandes progresos, llegan mayores desafíos. Desafíos que ponen en jaque nuestra conciencia, y el natural apego a la ambición y al poder, tan propio del ser humano.

Esa doble mentalidad del hombre, a medio caballo entre la racionalidad y la ambición desmedida, convierte en unas serie de trágicos accidentes el devenir de nuestra historia. Desde la más singular e íntima desdicha, hasta la hecatombe más generalizada, todo avance parece dejar una particular impronta de grandilocuencia y escarnio, a partes iguales.
Precisamente, las singularidades alrededor de la química el Nitrógeno y su impacto en nuestra sociedad, dan para relatar algunas curiosidades acerca de este destino psicótico al que parecemos estar abocados a menudo como especie.

El Nitrógeno y los seres vivos.

El Nitrógeno es un elemento fundamental en la bioquímica de cualquier organismo. Forma parte esencial, entre otros, de las bases nitrogenadas que, en esencia, constituyen el ADN de nuestro genes. Por lo tanto, necesitamos obtenerlo de alguna fuente externa, en cantidades suficientes.

EL NITRÓGENO SE ENCUENTRA EN UNA VARIEDAD SORPRENDENTE DE BIOMOLÉCULAS, INCLUIDOS LOS AMINOÁCIDOS Y LAS BASES NITROGENADAS QUE SE USAN en la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos, respectivamente. Otras biomoléculas esenciales que contienen nitrógeno incluyen las porfirinas (p. ej., hemoglobina y clorofila), ciertos lípidos de las membranas y un grupo diverso de biomoléculas de importancia metabólica que se sintetizan en menores cantidades (p. ej., varios neurotransmisores y glutatión).

[Bioquímica. Las bases moleculares de la vida, 5e. Ed. McGRAW-HILL] 

El aire que respiramos tiene una gran proporción de Nitrógeno en su forma más estable, un gas bastante inerte y de cuyo rico contenido no se beneficia ningún ser vivo. No en esta forma tan poco aprovechable. Aunque lo inhalamos toda nuestra vida, no le sacamos ningún partido.

Nosotros lo asimilamos a través de los alimentos que consumimos. Sin embargo, no lo podemos sintetizar "biológicamente". Por lo tanto, alguno de los organismos que ingerimos, o bien, que ingieren otros organismos, que nosotros mismos ingerimos después, es quien debe obtenerlo originalmente; como siempre, las plantas, en la base de la cadena trófica, salen al rescate.

Efectivamente, las plantas son capaces de sintetizar compuestos orgánicos a partir de sales nitrogenadas solubles en agua: los nitratos.

Síntesis natural de amoniaco y los nitratos.

El Nitrógeno ya es procesado, de manera natural, por la intrincada simbiosis del rizoma de las plantas con hongos y bacterias. Es un proceso denominado 'fijación de Nitrógeno'. Precisamente, uno de estos procesos requiere de un estadio intermedio fundamental para la obtención de los preciados nitratos, que consiste en la síntesis de amoniaco. La fijación del Nitrógeno, incluye, entre otros, la síntesis de amoniaco a partir de Nitrógeno gaseoso libre en la atmósfera.

Ciclo del Nitrógeno en la naturaleza y su asimilación por las plantas.

Este modelo, a pesar de ser sostenible, no es compatible con los actuales sistemas de agricultura intensiva. Y ese es, precisamente, el problema: en los albures del siglo XIX, poblaciones cada vez más numerosas afrontaban hambrunas por la escasez de recursos, la revolución industrial llevaba al abandono del campo y a la concentración de grandes masas de habitantes en las ciudades. Los sistemas tradicionales de roturación y abonos procedentes del ganado, no daban abasto para la ingente demanda de alimentos.

La base del problema es que la agricultura intensiva supone retirar la planta de la tierra antes de que esta retorne la mayor parte de sus nutrientes al suelo. Conforme se acelera el proceso, lo cual sucede con este modelo de explotación, la humanidad se ve abocada a un callejón sin salida. No hay nitratos, no hay plantas, no hay alimento... punto.

Fuentes naturales de Nitrógeno.

Los problemas para encontrar fuentes minerales de Nitrógeno se deben, esencialmente, a su capacidad de lixiviación en sus formas más aprovechables. Es decir, se escurre con el agua, lo que hace difícil encontrar depósitos de gran acumulación, salvo que se den las circunstancias adecuadas. Precisamente, esas son las condiciones que se dan en el Desierto de Atacama y otras regiones andinas, donde las precipitaciones anuales son, prácticamente, nulas.

Largo tiempo atrás, el suministro de nitratos dependía de unas fuentes muy específicas ubicadas en la confluencia entre Perú, Bolivia y Chile; tales eran, el salitre y el guano.

El salitre, mineral de Nitrógeno.

El salitre es un mineral constituido por Nitrato de Potasio (KNO3) y Nitrato de Sodio (NaNO3). Se encuentra en forma de costras superficiales, aglomeradas junto a otras sales y/o arenas en zonas desérticas andinas, en proximidad a la costa.

Se puede decir que todo el salitre del mundo ha salido del desierto de Atacama, debido a su escasez crónica en el mundo. Durante décadas, constituyó un suministro minero de primer orden a nivel mundial, debido a la relevante utilidad de sus derivados, como de su forma común de presentación, esto es, empleado como abono.

Anuncio de azulejería de Nitrato de Chile, mítico fertilizante empleado décadas atrás.

El guano, deyecciones ricas en Nitrógeno.

El guano, por otra parte, es «Materia excrementicia de aves marinas, que se encuentra acumulada en gran cantidad en las costas y en varias islas del Perú y del norte de Chile, y que se utiliza como abono en la agricultura» (RAE). El guano fue una fuente inconmensurable de Nitrógeno para abastecer al mundo.
Sin duda, gran parte del mérito es atribuible a la singular influencia de la corriente oceánica de Humboldt en las costas del Pacífico de Suramérica.

Veintidós islas en Perú concentran los excrementos de millones de aves marinas, el mejor fertilizante orgánico que se conoce.

[Guano, el tesoro maldito] 

Isla Rockall, cubierta de deyecciones de aves, conocidas como el mejor fertilizante natural.

La corriente de Humboldt arrastra grandes cantidades de nutrientes desde el fondo del mar, lo que se traduce en una fuente inagotable de krill en su seno, la base de la cadena trófica del océano. Esto convierte a las costas del pacífico suramericano en una de las regiones pesqueras más ricas del planeta. Gracias a estos inconmensurables caladeros, confluye en estas aguas una muy variada y generosa fauna, que campa a sus anchas por todo el litoral anexo a la costa, disfrutando de los manjares que ofrece el mar.

Evolución de la corriente de Humboldt en relación a otras corrientes oceánicas del Pacífico

La influencia de la corriente de Humboldt no termina ahí. También tiene un profundo efecto sobre el clima de la zona, volviéndolo más fresco y muy seco, pese a tratarse de regiones costeras.
La combinación de la escasez de lluvias, con el generoso riego de excrementos de la fauna agolpada en estos archipiélagos, a la caza de la ingente masa de pescado disponible para alimentarse, genera enormes depósitos, a modo de filones, de guano. Tal era la recurrencia y acumulación de estos enriquecidos "despojos", que constituyeron, durante décadas, la base de la economía del Perú, y un suministro constante de abono natural para todas las poblaciones del planeta.

Anuncio estadounidense promocionando el guano de Chincha.

Grabado del siglo XIX con aglomeraciones de barcos alrededor e las islas guaneras de Chincha (Perú)

El Proceso Haber-Bosch.

En 1918 recibían el premio Nobel dos químicos alemanes por el desarrollo del Proceso Haber-Bosch, que permite extraer el nitrógeno presente en el aire que respiramos, transformándolo en amoniaco, una sustancia que, como bien sabemos, es líquida a temperatura ambiente.
Pensamos en el amoniaco como ese molesto limpiador desinfectante que algunos usan, con exceso, en la cocina o el baño. La realidad, es que es mucho más que eso, pues es una forma de Nitrógeno aprovechable para la síntesis de derivados como aquellos que tantos viajes a tierras andinas requerían de nuestros antepasados. Ahora bien, estos derivados y su aprovechamiento, tienen la cara y la cruz.

Carl Bosch

Fritz Haber

Síntesis de amoníaco mediante el proceso Haber-Bosch.

La cara: 'Pan del aire'.

El proceso Haber-Bosch permitía, por primera vez en la historia, realizar la fijación del nitrógeno de manera artificial. Aparentemente, esto es, de manera literal, fabricar 'pan del aire'. Es así, debido a que, de esta manera, se podía acceder a una fuente, casi ilimitada, de abono nitrogenado con el que engordar cosechas, prescindiendo de los barbechos o de otras formas de reposar la tierra.
La agricultura intensiva, se ofrecía a la humanidad como la llave de salvación frente a las hambrunas que, de manera recurrente, asolaban a muchas poblaciones.
Más controversias salen a colación cuando reflexionamos acerca del impacto ambiental de este proceso y la industria asociada. Una gran parte de las emisiones de CO2 en el planeta se deben a la energía empleada para este fin, por no mencionar las emisiones asociadas a la distribución y dispersión de los fertilizantes obtenidos a partir de los productos del referido proceso, o bien, de subproductos como el NO2, otro gas de efecto invernadero. Teniendo en cuenta que gran parte (hasta un 50%) de la producción de fertilizantes se pierde por lixiviación en los suelos fertilizados, estas pérdidas de rendimiento solo hace que empeorar el cuadro.
Finalmente, hay que reseñar que estamos ante un experimento global, sobre una materia desconocida. Estamos extrayendo Nitrógeno gas, naturalmente presente en nuestra atmósfera, secuestrándolo en el subsuelo. Nuestros pulmones, después de millones de años de evolución, se han adaptado a respirar una atmósfera con un contenido del 78% de Nitrógeno gaseoso, aunque no forme parte de la respiración oxidativa que 'calienta' nuestro metabolismo. Basta echar un vistazo a una de las leyes fundamentales de la Termodinámica, la ley de Dalton, sobre la presión parcial de un gas en particular, en una mezcla de varios gases, para hacernos una idea del problema. Conforme a la ley de Dalton, el Nitrógeno gaseoso que extraemos de la atmósfera es responsable de una gran proporción de la presión atmosférica que permite inundar nuestros pulmones para respirar. Basta dar un paseo por cotas superiores a los 3.000 metros sobre el nivel del mar para sentir los efectos de la falta de presión atmosférica. El organismo se puede adaptar a presiones menores, aunque esa no sea del todo la cuestión. Tal vez, una atmósfera con un contenido progresivamente reducido de Nitrógeno sea perjudicial para nosotros o, tal vez no. La única realidad es que no lo sabemos, mientras jugamos con el 'Cheminova atmosférico'.

La agricultura intensiva permite generar cosechas de manera recurrente y frecuente, sin necesidad de ampliar el suelo dedicado a la misma.

La cruz: explosivos y guerra.

Las mismas fuentes de Nitrógeno que permiten madurar cosechas y alimentar a la humanidad, son el ingrediente básico, mezcladas con con sulfuros y carbón, para sintetizar potentes explosivos.
En los inicios del siglo XX, la maquinaria de guerra de las grandes potencias empleaba ya de pleno proyectiles y potentes explosivos confinados en piezas de artillería. Se podría decir que la principal fuente de suministro para poder sintetizar todos esos explosivos, consistía en las fuentes naturales de nitrógeno que ya hemos referido anteriormente. En 1911, la exportación de salitre suponía el 50% de los ingresos de Chile, entre ventas y tasas de exportación. Enviaba 2,5 millones de toneladas de salitre a las principales naciones del mundo, situándose en una peligrosa confluencia intereses entre de naciones progresivamente más hostiles entre sí: USA importaba el 17%, Inglaterra, el 5%, mientras que Alemania, el formidable imperio Austro-Húngaro, suponía el 33% de estas exportaciones.
Uno de los primeros escenarios de la I Guerra Mundial fueron las costas del Pacífico en Chile y el Atlántico Sur. Es en estas aguas donde ocurrió la Batalla de las Islas Falklands (Batalla de las Malvinas, aunque no nos referimos al conflicto Argentina vs Margaret Thatcher). Este conflicto se celebró entre buques británicos y germanos, con el fin de controlar el flujo de sales de nitrato desde Chile, saldándose a favor del lado inglés. Apenas un mes antes, los alemanes había abierto hostilidades en la Batalla de Coronel.

La cuestión no es baladí, puesto que de este suministro dependía la maquinaria de guerra de cualquiera de estos imperios. La victoria británica ofreció a los aliados, sin duda, una mayor probabilidad de ganar la guerra, muy en contra del Imperio Austro-Húngaro, sobre el cual fue impuesto un bloqueo respecto de las exportaciones de nitratos procedentes de Chile.

Representación pictórica de la Batalla de las Malvinas (William Lionel Wyllie, died in 1931. / Public domain)

Una alternativa para los germanos fue el ya referido proceso Haber-Bosch, que se vio catapultado por el bloqueo impuesto por los británicos a las exportaciones de nitratos desde Chile.

De los dos laureados que hemos referido, Carl Bosch, al frente de la BASF, estaría más vinculado al proceso de industrialización y al desarrollo de patentes, mientras que Fritz Haber, tiene una historia personal más intrincada, que nos sirve de colofón de este relato con la que os estoy aburriendo.

Un científico comprometido... con demasiadas causas.

Haber pertenecía a una acomodada familia judía en Alemania, lo que le permitió acceder a los privilegios de una educación para doctorarse en química orgánica en la escuela Politécnica de karlsruhe. Desde sus primeros estudios, dio los pasos para desarrollar el procedimiento que apadrina, potenciado por su ascenso en la escala social, disponiendo de los mejores recursos y medios de la época para lograrlo.
Sin duda, hay cierto consenso en que su esposa, Clara Immerwahr, debió tener un papel muy importante en los logros científicos de su marido. Probablemente, su carrera profesional se vio truncada por los graves prejuicios de la época, en contra de la educación de la mujer, y de su papel, en igualdad de condiciones con el hombre, en todas las esferas de la sociedad. Desde luego, debía tener mucha más sensibilidad y raciocinio, al comprobar, horrorizada, como su marido certificaba el inicio de una nueva era: la guerra química.

Clara Immerwahr (SPL/Photo Researchers, In)

Haber era un entusiasta patriota, que no dudó en usar su posición y sus conocimientos en favor de la causa germana, desarrollando los primeros gases venenosos (gas de cloro), cuyo primer despliegue se produjo en la batalla de Yprés (Bélgica), un 16 de abril de 1915. Haber, a pesar de no ser militar de carrera, fue promocionado a capitán de infantería, y se le dio un arma. Su esposa, Clara, declaró horrorizada, en las notas de su suicidio, la aversión que le producía la actitud de su esposo; empleó la misma arma de su marido para dispararse en el pecho.
La carrera de Haber fue prolífica, y su patriotismo a prueba de bombas recibió un serio correctivo cuando, al ascenso de la Alemania nazi, sus orígenes judíos desbancaron su prestigio social, precipitándole al exilio. Justicia poética, sin duda.
Haber terminó sus días en un hotel en Suiza, pasando al otro mundo, sin pena ni gloria, víctima de un infarto.
Os dejo dos citas de Fritz Haber, sobre su enrevesada relación ética y moral con la guerra.

En tiempos de paz, el científico se debe al Mundo, pero en tiempos de guerra, se debe a su país.

La muerte es muerte independientemente de la manera en que se inflija.

Buenas noches, y buena suerte.