La “fissazione” dell’azoto consiste nel trasformare la forma gassosa chimicamente inerte dell’elemento, che costituisce il 78% dell’atmosfera, in un composto più reattivo. Solo dopo questo processo è possibile creare i composti azotati fondamentali per l’agricoltura e l’industria. Alcuni impianti eseguono questa fase cruciale distillando l’azoto dall’aria liquefatta e facendolo reagire con l’idrogeno generato dal metano e dal vapore acqueo per produrre ammoniaca, un gas in cui ogni atomo di azoto è legato a tre atomi di idrogeno.
La combinazione di temperatura, pressione e catalizzatori necessaria per realizzare questo processo fu dimostrata per la prima volta nel 1909 da Fritz Haber, un chimico tedesco; i mezzi per fornirli su scala industriale furono sviluppati da Carl Bosch della BASF, un’azienda chimica tedesca.
Nel 1913, in uno stabilimento di Oppau, vicino a Ludwigshafen sul Reno, il processo Haber-Bosch entrò in funzione. Alla fine della prima guerra mondiale, il trattato di Versailles impose che i dettagli del processo fossero rivelati ai vincitori, e ingegneri chimici si riversarono a Oppau per capire come replicarlo al meglio.
Huxley descrive così uno dei primi impianti:
“La scena della [trasformazione finale] è un edificio enorme… simile a una chiesa per via del silenzio che vi regna, della sua solitudine e della lunga fila di enormi cilindri d’acciaio che si perdono, come le colonne di una cattedrale normanna, in un lontano crepuscolo. È all’interno di questi cilindri che il mistero si compie infine. Messi a contatto con un catalizzatore, i gas caldi compressi subiscono un’ultima, radicale trasformazione. Ciò che, a mezzo chilometro di distanza, era aria, emerge dai cilindri come ammoniaca”.
L’ammoniaca ha molti usi: può essere utilizzata come depuratore delle acque o per rimuovere i gas tossici dai gas di scarico. È una materia prima chimica che può essere trasformata in acido nitrico, necessario per la sintesi di esplosivi come il trinitrotoluene ( TNT ), o in cianuro, che l’industria chimica utilizza per produrre polimeri come il nylon. Inoltre, può essere impiegata nella produzione di fertilizzanti.
Senza il processo Haber-Bosch si stima che il 30-50% del raccolto mondiale andrebbe perduto; è fondamentale per nutrire gli 8 miliardi di persone del pianeta. Come l’elettricità e il motore a combustione interna, è uno dei presupposti della modernità.
Così come l’utilizzo di combustibili fossili, che ha fornito la maggior parte dell’elettricità e della mobilità mondiale, ha alterato il ciclo del carbonio del pianeta, allo stesso modo la spinta all’uso dei fertilizzanti ha sconvolto il ciclo dell’azoto.
Circa il 90% dell’azoto fissato nei fertilizzanti in un impianto industriale non viene assorbito dagli esseri umani. Gran parte di esso si accumula nell’ambiente, proprio come l’anidride carbonica si accumula nell’atmosfera.
Come per l’anidride carbonica, questo causa problemi: uccide, riduce la biodiversità e influisce sul clima. I suoi effetti sono meno preoccupanti di quelli dell’anidride carbonica, ma data la portata della minaccia che quest’ultima rappresenta per il clima, non è certo una grande consolazione.
La fissazione dell’azoto è, al momento, strettamente legata all’utilizzo di combustibili fossili, circa il 2% del consumo di combustibili fossili è destinato a impianti di fissazione dell’azoto.
Ora, il fatto che la Russia sia ricca di gas naturale, fonte di quasi tutto l’idrogeno utilizzato per produrre ammoniaca, nonché di fosforo e potassio, altri nutrienti essenziali per le piante, la rende una superpotenza nel settore dei fertilizzanti, l’unico paese tra i primi cinque esportatori di tutti e tre i prodotti, che vengono spesso venduti miscelati in proporzioni specifiche. L’invasione dell’Ucraina da parte della Russia ha fatto sì che questi fertilizzanti non affluissero più verso ovest, in Europa, dove gli agricoltori li utilizzano in modo più efficiente che in quasi qualsiasi altro luogo.
A questo si aggiunge la guerra in Iran. Non si può ripudiare la modernità agricola, tanto meno l’abbondanza di cibo ottenuta grazie al processo Haber-Bosch, che ha permesso all’agricoltura di produrre input e output su scala globale, ma qualcosa, le generazioni future, dovremmo inventarsi per migliorare la sintesi dell’azoto.
