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.