La humanidad se ha cuadriplicado durante el siglo XX. Ha pasado de 1.600 millones de personas a 6.100 millones. Se duplicó de 1900 a 1960. Seis décadas para la primera duplicación de ese siglo. Se volvió a duplicar de 1960 a 2000. Sólo cuatro décadas. En 20 años menos. Este proceso hubiera sido impensable sin el concurso de los abonos nitrogenados, los cuales, a su vez, no se podrían producir a gran escala sin la síntesis del amoníaco. Eso es lo que vamos a explicar. Del amoníaco fabricado depende la comida de casi dos tercios de la población mundial. Probablemente, la tuya.

No sé si bueno o malo. Ha ocurrido. Y no hay vuelta atrás. No era esa la intención cuando se empezaron a usar los abonos de modo industrial. La intención era dar de comer a todo el mundo de entonces. A 3.000 millones. A la gente que existía poco antes de que yo naciera. Hemos empleado la comida para duplicarnos. Dese el punto de vista biológico, un éxito sin precedentes. Teniendo en cuenta que, para la evolución, el éxito es la reproducción. Y teniendo en cuenta que hoy comen más o menos decentemente 4.000 millones.

El N (nitrógeno) es el protagonista de esta historia. Resulta imprescindible para la síntesis de proteínas y es un componente esencial de los ácidos nucleicos. Otros elementos, como C, H, O, son muy asequibles para los seres vivos a partir de sus compartimentos abióticos, a partir del lugar donde están en la naturaleza. En cambio, el N es más difícil de obtener.

Los heterótrofos lo logramos en los alimentos. Bueno, fácil, como todo para los heterótrofos, que sólo tienen que esperar a que alguien fabrique comida para cazarlo y devorarlo. Pero alguien debe haber logrado arrancar el N de algún parte y hacerlo formar parte de los seres vivos. Obviamente, han sido los autótrofos. ¿De dónde lo han obtenido, y cómo?

No lo tienen secillo. Tienen que dar unos pasos antes de incorporarlo a las moléculas que forman sus cuerpos. El primero, convertirlo de gas en moléculas químicas absorbibles. Y eso porque la mayor parte del N está en la atmósfera. En forma de N₂, gaseosa. La molécula de N₂ es muy estable. Eso quiere decir que no va a reaccionar demasiado con otras moléculas. Es verdad que las descargas eléctricas atmosféricas (relámpagos) y la radiación solar sí son capaces de disociarla, de romperla, de convertirla en otras moléculas más reactivas, más propensas a reaccionar con otras. Pero quien ejecuta esta tarea de modo mayoritario, quien convierte el N₂ en moléculas diferentes, más fáciles de manejar para los seres vivos, no es ningún relámpago ni ningún rayo solar. Quien hace ese trabajo en grandes cantidades está vivo. Son bacterias. Son bacterias de diversas clases, aunque destacan algunas llamadas rizobios (Rhizobium y otras como ella) y también algunas cianobacterias (Anabaena, Nostoc, etc.). También hay otras bacterias (Azotobacter, Klebsiella o Rhodospirillum). Se encargan de lo que se llama fijación (incorporación) del N.

Para el que quiera entrenar su inglés, le pongo un corto y sencillo vídeo que cuenta lo que es la fijación. Pero no añade nada (o casi nada) o lo que he dicho. Dura un par de minutos y su nivel de inglés es bastante sencillo. Animaos.

[kml_flashembed movie="http://es.youtube.com/v/k3TrdF-PWNg" width="425" height="350" wmode="transparent" /]

Evidentemente para provecho propio. Pero resulta que, de paso, en provecho de las plantas. Y, de rebote, puesto que las plantas crecen y engordan, en provecho de los animales. Pero también existe el paso contrario, diversos fenómenos naturales y los cultivos agrícolas eliminan continuamente del suelo el nitrógeno fijado. Se pierde.

La agricultura preindustrial compensaba la escasez de nitrógeno en el suelo, bien con residuos de cosechas o animales (abonado natural), bien mediante rotación de cultivos en la que se incluía una leguminosa. ¿Por qué una leguminosa? Porque establecen una simbiosis con bacterias fijadoras de N, en sus raíces. Les dan un lugar para vivir y, a cambio, la bacteria les cede parte del N que obtiene.

De ese modo se logró que los cultivos rindieran más. Suficiente para la cantidad de gente de aquella época. Aunque no del todo satisfactorio a tenor de las épocas de hambruna, y de las guerras para obtener más territorio y, por tanto, más comida.

En el primer caso, en el de la adición de abonos naturales, la concentración de nitrógeno es escasa, por lo que las cantidades de residuos que aplicar, si se quiere aumentar la productividad del suelo cultivado, son enormes. En el segundo caso, era frecuente que el cultivo de la leguminosa no tuviera otra utilidad que la de fertilizar el suelo. Muchas veces, la leguminosa, ni se utilizaba (luego no, luego hemos encontrado muchas leguminosas comestibles, como lentejas, habas, habichuelas, garbanzos, cacahuetes, etc.).

La combinación de ambas técnicas puede proporcionar unos 200 Kg N/Ha, lo que se traduce en 200-250 Kg de proteínas vegetales por hectárea. Esto da un límite teórico máximo para la densidad de población: una hectárea de terreno agrícola en lugares con buen suelo, humedad adecuada, cultivada de continuo, podía mantener a 15 personas. En la práctica, la densidad de población estuvo siempre por debajo: p.ej., la media china fue de 5-6 personas durante la primera mitad del siglo XX, similar a la europea durante el siglo XIX. Este límite práctico, por debajo del teórico, se debió a suelos no tan buenos, plagas, mal tiempo, necesidad de cultivar plantas no alimenticias (medicinales, fibras textiles, etc.) y agotamiento de los suelos buenos, especialmente en lugares con larga colonización humana.

De ese límite, la razón de muchas guerras. Para controlar territorios que pudieran alimentar a la población victoriosa. A costa de la vencida. O la razón del comercio. Enviando comida los lugares en los que había menos población a otros que la tenían en exceso (a los lugares de donde obtiene un país sus recursos, pero que no los gobierna, pero que los necesita, se les llama «territorio fantasma«).

Y así estuvimos durante muchos siglos.

Hasta el siglo XX.

Para mejorar el rendimiento de los cultivos se procedió a abonar con fertilizantes minerales. No eran los abonos naturales. Eran abonos logrados en fábricas. Era relativamente sencilla la obtención de potasa y fosfatos para suministrar los correspondientes nutrientes (K y P). Pero el N fue un problema hasta mediados del siglo XX. El nitrato de Chile (nitratos inorgánicos solubles), el guano y la recuperación de sulfato amónico de los hornos de carbón, supusieron una solución provisional. También, en lugares donde la energía era barata (Noruega) se empleó la electricidad para fabricar abonos nitrogenados.

¿Cómo se solucionó? Con la síntesis de Bosh-Haber. Se trata de un procedimiento químico para obtener nitrógeno del aire. Aunque se desarrolló en Alemania a inicios del siglo XX, dificultades económicas impidieron su generalización comercial. Mañana te hablaré de su descubridor, de Fritz Haber. Merece la pena.

La cuestión es que la síntesis de Haber-Bosh consumía mucha energía, por lo que no merecía la pena, a no ser que no hubiera alternativa. Hasta mediados del siglo XX. Entonces, hacia 1960, se encontró la manera de reducir en un 90% el consumo de energía del proceso. Eso hizo más barata, mucho más barata, la fabricación de abonos nitrogenados, lo cual permitió la llamada «Revolución Verde«.

La pregunta que hay que hacer ahora es hasta qué punto la humanidad depende de la producción de abonos nitrogenados. La respuesta es difícil. En principio, y teniendo en cuenta que los suelos recibían hace una década unos 175 millones de toneladas de N anuales, que la mitad de esa cantidad es aprovechada por las plantas, que el 40% del total absorbido procede de abonos nitrogenados, y que las plantas representan el 40% de las proteínas que consumimos (directamente o como alimentos animales), podemos concluir que un tercio de las proteínas que ingerimos dependen de los abonos nitrogenados. La carne y los productos lácteos derivados del pastoreo, y la pesca contienen el resto de las proteínas.

Esto significa que 2.000 millones de seres humanos están vivos porque su alimento procede de la aplicación de abonos nitrogenados. ¿Eres tú uno de los 2.000 millones?

Realmente esto no es así. Por un lado, estos datos sobrestiman la importancia de los abonos nitrogenados. No se necesitaron para que Europa y Norteamérica aseguraran la supervivencia, e incluso la correcta alimentación de su población. En realidad, el incremento del uso de abonos nitrogenados responde más bien a satisfacer la preferencia mayoritaria por alimentos de origen animal, de gran contenido proteínico. Salchichón, vamos. O sea, que los abonos nitrogenados no se están empleando para comida para personas, sino para comida para animales que luego comeremos las personas.

Ese es un proceso muy ineficiente. Es un proceso del que sólo aprovechamos el 10%.

Además, podemos comer menos proteínas y seguiríamos sanos. Más sanos, de hecho. Rebajando a la mitad el porcentaje global de proteínas que consume la población (la bien alimentada, evidentemente, no la de zonas con hambrunas), su nutrición seguiría siendo adecuada.

Pero los abonos nitrogenados no tienen la misma relevancia para todos los países. Son muchos los que combinan escasez de tierras de cultivo y alta densidad de población (China, Egipto, Indonesia, Bangladesh, Pakistán y Filipinas como principales ejemplos) y que precisan, ineludiblemente, de ellos.

La aplicación de abonos nitrogenados tiene también su reverso tenebroso. El exceso conlleva graves problemas ambientales y de salud pública. Altas concentraciones de nitratos pueden ocasionar metahemoglobinemia (enfermedad infantil mortal). La lixiviación de los nitratos, el lavado por el agua de lluvia que los quita de los suelos donde han sido aplicados y los lleva a las aguas subterráneas, puede contaminar severamente las reservas hídricas, agravado el problema por la gran distancia que pueden recorrer los nitratos (son muy solubles). También han contribuido a enviar más óxido nitroso (NO) a la atmósfera; y resulta que el NO contribuye a que haya menos ozono y es un potente gas invernadero (200 veces más eficaz que el CO₂) a la atmósfera, donde su vida media es superior a un siglo. La liberación bacteriana de óxido nítrico contribuye al smog fotoquímico. Resulta sorprendente que la mayor parte de estos riesgos hayan sido poco investigados y reciban escasa atención, cuando se trata de un experimento químico, a escala global, tan grave, o más, que el del CO₂.

Llegará un momento en el que el uso de combustibles fósiles disminuya conforme se consoliden alternativas energéticas o avances en eficiencia. Pero no sabemos de un modo de incrementar la producción agrícola que no emplee N. Puede ser que la ingeniería genética pueda crear bacterias fijadoras simbiontes de cereales o que se pueda dotar a las plantas de esa capacidad por sí mismas. Pero no son soluciones inminentes. Aun así, el empleo de los abonos puede hacerse de modo más eficiente. Y sería conveniente promover una dieta más vegetariana que la actual en los países desarrollados (también por una cuestión de salud pública).

Esta información la obtuve de un artículo de Investigación y Ciencia de septiembre de 1997, elaborado por Vaclav Smil, catedrático del Departamento de Geografía de la Universidad de Manitoba, en Canadá.