¿A qué llamarías el descubrimiento más importante del último par de siglos? ¿La computadora? ¿El automóvil? ¿La electricidad? O, ¿quizás el descubrimiento del átomo? Yo diría que es esta reacción química: 1 molécula de gas de nitrógeno más 3 moléculas de gas de hidrógeno que da 2 moléculas de gas de amoníaco. Este es el proceso de Haber, que enlaza las moléculas de nitrógeno del aire a moléculas de hidrógeno, o que convierte el aire en fertilizante. Sin esta reacción, los agricultores solo pueden producir alimentos suficientes para 4000 millones de personas; nuestra población actual es un poco más de 7000 millones. Así que sin el proceso de Haber más de 3000 millones de personas no tendrían alimentos. Como ves, el nitrógeno en forma de nitrato, NO3, es un nutriente esencial para la sobrevivencia de las plantas. Cuando los cultivos crecen, consumen nitrógeno que extraen de la tierra. El nitrógeno puede reponerse mediante largos procesos naturales de fertilización como la descomposición de animales, pero los humanos queremos producir alimentos mucho más rápido. Ahora, esta es la parte frustrante: el 78 % del aire está compuesto de nitrógeno, pero los cultivos no pueden tomar el nitrógeno del aire porque contiene enlaces triples muy fuertes que los cultivos no pueden romper. Lo que hizo Haber, básicamente, fue conseguir una forma de tomar este nitrógeno en el aire y ponerlo en la tierra. En 1908, el químico alemán Fritz Haber desarrolló un método químico para usar las grandes cantidades de nitrógeno en el aire. Haber creó un método que tomaba el nitrógeno del aire y lo enlazaba al hidrógeno para formar amoníaco. El amoníaco puede ser inyectado a la tierra que lo convierte rápidamente en nitrato. Pero para usar el proceso de Haber para alimentar al mundo había que hallar una forma de crear muchísimo amoníaco de forma fácil y rápida. Para entender cómo logró Haber esta hazaña, tenemos que saber algo sobre el equilibro químico. El equilibrio químico puede alcanzarse si tienes una reacción en un contenedor cerrado. Por ejemplo, digamos que pones hidrógeno y nitrógeno en un contenedor cerrado y dejas que reaccione. Al comienzo del experimento tenemos bastante nitrógeno e hidrógeno así que la formación de amoníaco ocurre muy rápidamente. Pero a medida que reaccionan el hidrógeno y el nitrógeno y se empiezan a gastar, la reacción se ralentiza porque hay menos nitrógeno e hidrógeno en el contenedor. Con el tiempo, las moléculas de amoníaco llegan a un punto que empiezan a descomponerse nuevamente en nitrógeno e hidrógeno. Después de un tiempo, las 2 reacciones de creación y descomposición de amoníaco alcanzan la misma velocidad. Cuando ambas velocidades llegan a ser iguales decimos que se ha alcanzado el equilibrio. Esto puede parecer algo bueno, pero no lo es cuando lo que quieres es crear grandes cantidades de amoníaco. Haber no quería que el amoníaco se descompusiera, en absoluto, pero si solo se deja reaccionar en el contenedor cerrado es lo que ocurrirá. Aquí es donde Henry Le Chatelier, un químico francés, viene a ayudar. Él descubrió que si a un sistema en equilibrio se le agrega algo, digamos, nitrógeno, el sistema intentará regresar nuevamente al equilibrio. Le Chatelier también descubrió que si se aumenta la cantidad de presión en el sistema, el sistema intentará regresar a la presión que tenía. Es como estar en un cuarto muy lleno. Mientras haya más moléculas, habrá más presión. Si regresamos a nuestra ecuación vemos que a la izquierda... hay 4 moléculas a la izquierda y solo 2 a la derecha. Así que si queremos que el cuarto esté menos lleno, y en consecuencia, haya menos presión, el sistema empezará a combinar nitrógeno e hidrógeno para crear las más compactas moléculas de amoníaco. Haber descubrió que para crear grandes cantidades de amoníaco tendría que diseñar una máquina que agregara nitrógeno e hidrógeno de forma continua mientras se aumenta al mismo tiempo la presión en el sistema de equilibrio, que fue exactamente lo que hizo. Hoy en día, el amoníaco es el compuesto químico que más se produce en el mundo. Se producen al año unas 131 millones de toneladas métricas, unos 132 000 millones de kilos de amoníaco. Eso es como la masa de 30 millones de elefantes africanos que pesan unos 4500 kilos cada uno. El 80 % del amoníaco se usa en la producción de fertilizantes, mientras que el resto se usa en productos de limpieza, industriales y domésticos y para producir otros compuestos de nitrógeno, como el ácido cítrico. Estudios recientes han descubierto que la mitad del nitrógeno de estos fertilizantes no es asimilado por las plantas. Como consecuencia, se encuentra nitrógeno como compuesto químico volátil en las masas de agua terrestre y en la atmósfera, contaminando de forma severa nuestro medio ambiente. Claro que Haber no pronosticó este problema cuando presentó su invento. Siguiendo su visión pionera, los científicos de hoy en día buscan un nuevo proceso Haber del siglo XXI que nos ayude de la misma forma pero sin las peligrosas consecuencias.