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Fra le varie rivoluzioni industriali che hanno accelerato lo sviluppo e la crescita delle popolazione mondiale ce n’è una che è profondamente legata alla chimica e che interessa anche l’agricoltura: la sintesi dell’ammonio attraverso il processo di Haber-Bosch. Se volete saperne di più mettetevi comodi e godetevi questa nuova puntata di Xanadu!

Breve prologo. Sin dall’antichità l’agricoltura ha dovuto affrontare il problema della progressiva perdita di produttività dei campi coltivati. Dall’ VIII secolo dopo cristo l’agricoltura ha affrontato questo problema mediante il ricorso alla rotazione delle colture una tecnica agronomica che consiste nell'alternarsi la semina di grano e legumi ad un periodo di maggese ovvero di messa a riposo del terreno. L’obiettivo di questa modalità è presto detta: ridurre la superficie utilizzata per incrementare la produttività delle restanti parti. E’ facile capire che - però - la produzione totale non viene propriamente ottimizzata.

Nella rotazione, la semina dei legumi è un fattore importante per il terreno perché agiscono come azotofissatori, presentano infatti i Rhyzobium  batteri gram negativi simbionti nelle radici che sono in grado di utilizzare l’azoto atmosferico per produrre molecole che vengono rilasciati nel terreno e lo fertilizzano. In pratica hanno la capacità di reintegrare nel terreno la quota di azoto utilizzata dalle altre colture.

L’alternativa alla semina dei legumi consiste nel somministrare nel terreno di un fertilizzante a base di azoto.  Nell’800 venivano utilizzati composti organici come letame e guano.
E’ facile capire che la produttività agricola fosse al tempo notevolmente dipendente da questo tipo di concimazione.

Ma le cose cambiarono grazie alla scienza o meglio alla chimica, ad un processo industriale: il processo di Haber-Bosh.

Fritz Haber era un chimico fisico tedesco. Nel 1904 iniziò a studiare i processi termodinamici delle reazioni dei gas e si dedicò allo studio della fissazione dell’azoto in ammonio. Riuscì a dimostrare la fattibilità del processo di fissazione nel 1908 partendo da azoto ed idrogeno e per questo ricevette il Nobel nel 1918.

Fu Carl Bosh nel 1909 a sviluppare un processo per la produzione dell’ammonio su larga scala, attraverso una sintesi a pressione elevata - fra 200 e 400 atmosfere - ma a temperatura bassa - comunque circa 400-650° - ed attraverso l’utilizzo di un catalizzatore ferroso. Questo processo riesce a mantenere un equilibrio della reazione grazie alla eliminazione immediata della quota prodotta in modo mantenere la reazione sbilanciata verso i prodotti. Grazie a questo sviluppo industriale Bosh ricevete il Premio Nobel nel 1931.

Il processo di Haber-Bosh venne implementato soprattutto in Germania e l’ammonio fu la base per il successivo sviluppo di fertilizzanti a base di azoto. Fra questi è importante l’urea che viene prodotta a livello industriale sfruttando proprio il processo di Haber-Bosh. Purtroppo nei decenni l’ammonio fu anche utilizzato come base per lo sviluppo di esplosivi e veleni. E questo ci ricorda che non è la tecnologia in sé dannosa, ma l’uso che ne fa l’uomo. 
Detto ciò ci avviamo alla conclusione della puntata riportando quanto di positivo ha determinato il processo di Haber-Bosh. In particolare  è stato fondamentale per garantire una maggiore disponibilità di fertilizzanti per l’agricoltura ed il conseguente incremento della produttività dei campi. Questo ha determinato una maggiore disponibilità di calorie alimentari e si calcola che abbia contribuito all’intake calorico di circa il 48% della popolazione mondiale.

Conclusione. Nella ventiquattresima puntata di Xanadu abbiamo visto come la scoperta dell’urea abbia cambiato la chimica e vi consiglio di recupere la puntata sulla vostra piattaforma preferita. In questa puntata abbiamo scoperto il processo di Haber-Bosh che ha permesso la  produzione di fertilizzanti - come l’urea -  e perchè è stato importante a livello tecnico e quali implicazioni ha avuto anche in altri campi. Dovremmo parlare dell’urea nel corpo umano? Forse, ma lo faremo in un’altra puntata! Buona Scienza a tutti!