Qual você diria ser a mais importante descoberta dos últimos séculos? É o computador? O carro? A eletricidade? Ou, talvez, a descoberta do átomo? Eu diria que é essa reação química: uma molécula de nitrogênio mais três moléculas de hidrogênio resulta em duas moléculas de amônia. Esse é o processo Haber, que une moléculas de nitrogênio do ar a moléculas de hidrogênio, ou que torna ar em fertilizante. Sem essa reação, fazendeiros seriam capazes de produzir alimento suficiente para apenas 4 bilhões de pessoas. Nossa população atual ultrapassa os 7 bilhões de pessoas. Então, sem o processo Haber, mais de 3 bilhões de pessoas ficariam sem alimento. Veja, o nitrogênio em forma de nitrato, NO3, é um nutriente essencial para a sobrevivência dos vegetais. Conforme as plantações crescem, elas consomem nitrogênio, extraindo-o do solo. O nitrogênio pode ser restabelecido por meio de processos de fertilização longos e naturais, como animais em decomposição, mas os humanos querem cultivar alimento muito mais rápido que isso. Bom, eis a parte frustrante: 78% do ar é composto de nitrogênio, mas as plantações não podem extrair nitrogênio apenas do ar, porque ele possui ligações triplas muito fortes, que as plantações não podem quebrar. O que Haber fez, basicamente, foi descobrir uma forma de extrair esse nitrogênio do ar e levá-lo para o solo. Em 1908, o químico alemão Fritz Haber desenvolveu um método químico para utilizar o vasto suprimento de nitrogênio do ar. Haber descobriu um método que extraía o nitrogênio do ar e o ligava ao hidrogênio para formar amônia. A amônia pode, então, ser injetada no solo, onde é rapidamente convertida em nitrato. Mas se o processo de Haber fosse utilizado para alimentar o mundo, ele teria de descobrir um modo de criar um monte dessa amônia de forma rápida e fácil. Para entender como Haber conseguiu esse feito, precisamos saber um pouco sobre equilíbrio químico. O equilíbrio químico pode ser alcançado quando se tem uma reação em um recipiente fechado. Por exemplo, digamos que você coloque hidrogênio e nitrogênio em um recipiente fechado e os deixe reagir. No início da experiência, temos um monte de nitrogênio e hidrogênio, então, a formação da amônia ocorre em alta velocidade. Mas, conforme o hidrogênio e o nitrogênio reagem e se desgastam, a reação desacelera, porque há menos nitrogênio e hidrogênio no recipiente. No fim, as moléculas de amônia chegam a um ponto em que começam a se desintegrar novamente em nitrogênio e hidrogênio. Algum tempo depois, as duas reações, a que cria e a que desintegra a amônia, alcançarão a mesma velocidade. Quando as velocidades são iguais, dizemos que a reação alcançou equilíbrio. Talvez isso pareça bom, mas não é, quando o que se quer é simplesmente criar uma tonelada de amônia. Haber não quer que a amônia, de forma alguma, se desintegre, mas se simplesmente deixarmos a reação em um recipiente fechado, é isso que vai acontecer. E aí que Henry Le Chatelier, um químico francês, pode ajudar. Ele descobriu que se pegarmos um sistema em equilíbrio e adicionarmos algo a ele, por exemplo, o nitrogênio, o sistema vai funcionar em prol de restabelecer o equilíbrio. Le Chatelier também descobriu que se aumentarmos a pressão sobre o sistema, ele tenta restabelecer a pressão que tinha antes. É como estar em uma sala lotada. Quanto mais moléculas existirem, mais pressão haverá. Se recapitularmos nossa equação, vemos que, do lado esquerdo, existem 4 moléculas à esquerda e apenas duas à direita. Então, se quisermos que a sala fique menos cheia, e, portanto, tenha menos pressão, o sistema começará a combinar nitrogênio e hidrogênio para tornar as moléculas de amônia mais compactas. Haber percebeu que, para criar grandes quantidades de amônia, teria de criar uma máquina que continuamente adicionasse nitrogênio e hidrogênio, enquanto também aumentasse a pressão no sistema de equilíbrio. E foi exatamente o que ele fez. Hoje, a amônia é um dos compostos químicos mais produzidos no mundo. Cerca de 290 bilhões de libras são produzidas por ano, o que equivale a 131 milhões de toneladas de amônia. É mais ou menos a massa de 30 milhões de elefantes africanos, com aproximadamente 4,5 toneladas cada. 80% dessa amônia são utilizados na produção de fertilizante, enquanto o restante é utilizado em limpadores industriais e domésticos e para produzir outros compostos de nitrogênio, como o ácido nítrico. Estudos recentes descobriram que metade do nitrogênio desses fertilizantes não é absorvido pelos vegetais. Consequentemente, o nitrogênio é encontrado, como composto químico volátil, nas fontes de água e na atmosfera da Terra, danificando seriamente nosso ambiente. É claro, Haber não previu esse problema, quando nos apresentou sua invenção. Seguindo sua visão pioneira, os cientistas de hoje estão buscando um novo processo de Haber do século XXI, que alcançará o mesmo nível de utilidade sem as consequências perigosas.