Un químico alemán logró sacar amoníaco del aire en un tubo de ensayo sometido a la presión de las profundidades del mar. Un ingeniero que descifró por qué el acero se rompía por dentro sin motivo aparente convirtió ese goteo de laboratorio en la fábrica q

Un planeta a punto de quedarse sin qué comer

A finales del siglo XIX, la comunidad científica europea empezó a mirar con genuina alarma un límite invisible: el nitrógeno. Las plantas necesitan nitrógeno para crecer, pero no pueden tomarlo directamente del aire, pese a que el 78% de la atmósfera terrestre es nitrógeno gaseoso: ese nitrógeno está formado por dos átomos unidos por un triple enlace extraordinariamente estable, que ni las raíces de una planta ni la mayoría de los procesos químicos conocidos entonces eran capaces de romper. Durante siglos, la agricultura había dependido de fuentes naturales limitadas de nitrógeno ya "fijado" y disponible para las plantas: el estiércol, la rotación de cultivos con leguminosas, y sobre todo dos importaciones que en 1898 empezaban a agotarse a ojos vistas, el guano de las islas del Pacífico y el salitre de los desiertos de Chile. Ese mismo año, en un discurso ante la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, el químico William Crookes advirtió que, al ritmo de crecimiento de la población mundial, las reservas conocidas de nitrato natural se agotarían en pocas décadas, arrastrando con ellas la capacidad de Europa de alimentarse a sí misma. Encontrar una forma de fijar artificialmente el nitrógeno del aire dejó de ser una curiosidad de laboratorio y se convirtió, de la noche a la mañana, en uno de los problemas más urgentes de la química mundial.

Pan del aire: la síntesis que cabía en un tubo de ensayo

En marzo de 1909, en su laboratorio de la Universidad Técnica de Karlsruhe, el químico alemán Fritz Haber logró lo que años de intentos fallidos de otros investigadores europeos no habían conseguido: combinar nitrógeno e hidrógeno gaseosos para producir amoníaco de forma continua y con un rendimiento lo bastante alto como para pensar en una aplicación real. La clave no fue solo el catalizador —empezó usando osmio, un metal escaso y carísimo—, sino una condición que casi nadie había probado en serio hasta entonces: presión extrema. Haber sometió los gases a unas 200 atmósferas, una presión comparable a la que existe a casi dos kilómetros bajo la superficie del mar, y temperaturas de entre 500 y 600 grados. El aparato de alta presión que hizo posible el experimento, capaz de resistir esas condiciones sin explotar, fue diseño del químico e ingeniero británico Robert Le Rossignol, colaborador de Haber, que llegó a patentar por su cuenta partes del equipo. En julio de ese mismo año, el pequeño reactor de laboratorio ya producía amoníaco líquido de forma continua, gota a gota, a un ritmo de unos 250 mililitros cada dos horas: una cantidad insignificante para cualquier aplicación industrial, pero suficiente para demostrar que el problema que Crookes había planteado once años antes tenía, por fin, una solución química real.

El ángulo menos contado: casi diez mil intentos para sustituir el metal más caro del mundo

La empresa química alemana BASF compró los derechos de la patente de Haber y encargó a su joven ingeniero jefe, Carl Bosch, convertir aquel goteo de laboratorio en un proceso industrial. Bosch se topó de inmediato con un obstáculo económico insalvable: el catalizador de osmio de Haber era tan escaso que, según las propias estimaciones de BASF, la reserva mundial conocida no habría bastado ni para una sola planta a escala real. Bosch encargó la búsqueda de una alternativa al químico Alwin Mittasch, que organizó en la fábrica de Ludwigshafen un programa de pruebas sistemático sin precedentes en la industria química de la época: entre 1909 y 1912, su equipo llegó a poner a prueba cerca de diez mil combinaciones distintas de metales y minerales, buscando alguna que catalizara la reacción con una eficacia parecida a la del osmio, pero a un coste manejable. La combinación ganadora resultó ser mucho más humilde de lo que nadie esperaba: óxido de hierro mezclado con pequeñas cantidades de óxido de potasio, óxido de calcio, óxido de aluminio y sílice, unos aditivos conocidos hoy como promotores, que sin actuar ellos mismos como catalizadores multiplicaban la eficacia del hierro. Es, en sus líneas generales, prácticamente el mismo catalizador que se sigue utilizando en las plantas de amoníaco de todo el mundo, más de un siglo después.

El otro problema: un acero que se rompía sin motivo aparente

Resuelto el catalizador, a Bosch le quedaba un segundo obstáculo, este puramente de ingeniería: ningún reactor de acero conocido entonces aguantaba mucho tiempo trabajando a las presiones y temperaturas que exigía el proceso. Los primeros reactores de prueba construidos en Ludwigshafen empezaban a fallar tras apenas unos días de funcionamiento, con el acero volviéndose quebradizo y agrietándose desde dentro, sin ninguna causa visible desde el exterior. Bosch y su equipo tardaron en identificar que el culpable no era el nitrógeno, como se sospechó al principio, sino el propio hidrógeno: a esa presión y temperatura, los átomos de hidrógeno, diminutos, lograban infiltrarse en la estructura cristalina del acero y debilitarla desde dentro, un fenómeno hoy conocido como fragilización por hidrógeno. La solución de Bosch fue tan ingeniosa como sencilla sobre el papel: diseñar un reactor de doble pared, con una carcasa exterior de acero resistente que soportaba la presión y un revestimiento interior más blando por el que el hidrógeno pudiera escapar sin dañar la estructura principal, ayudado por pequeños canales y orificios de purga que liberaban el gas filtrado antes de que se acumulara. El diseño, patentado por Bosch, resolvió el problema que había frenado a la industria química alemana durante más de dos años.

Oppau, 1913: la fábrica que empezó a alimentar al mundo

Con el catalizador de Mittasch y el reactor de Bosch resueltos, BASF inició en mayo de 1911 la construcción de la primera planta de amoníaco sintético a escala industrial de la historia, en la localidad alemana de Oppau, cerca de Ludwigshafen. La fábrica arrancó su producción el 9 de septiembre de 1913, con una capacidad inicial de hasta 30 toneladas diarias de amoníaco, que en su primer año completo de funcionamiento, 1914, ya sumaban unas 8.700 toneladas anuales. El estallido de la Primera Guerra Mundial, apenas once meses después de la inauguración de Oppau, redirigió buena parte de esa producción hacia la fabricación de explosivos —el mismo amoníaco que podía convertirse en fertilizante servía también como materia prima para el ácido nítrico militar—, lo que en la práctica permitió a Alemania seguir en guerra pese al bloqueo naval aliado, que le había cortado el acceso al salitre chileno del que dependía hasta entonces. Terminada la guerra, el proceso Haber-Bosch se orientó definitivamente hacia su propósito original, y a lo largo del siglo XX se convirtió en la base de la industria mundial de fertilizantes nitrogenados.

Dos premios Nobel, y una sombra que los acompaña

En 1918, Fritz Haber recibió el Premio Nobel de Química "por la síntesis del amoníaco a partir de sus elementos", un galardón que generó protestas inmediatas de científicos de varios países aliados: durante la Primera Guerra Mundial, Haber había dirigido personalmente el desarrollo y el primer uso a gran escala de gas cloro como arma química, en la segunda batalla de Ypres, en 1915, un episodio que marcó el resto de su biografía pública. Carl Bosch, por su parte, recibió el Premio Nobel de Química en 1931, compartido con Friedrich Bergius, por sus contribuciones al desarrollo de métodos químicos a alta presión, un reconocimiento que premiaba también, de forma indirecta, la ingeniería que había hecho posible construir Oppau. Alwin Mittasch, cuyo catalizador de hierro sigue siendo el corazón químico de la industria del amoníaco, nunca recibió un Nobel por su trabajo.

Por qué importa hoy

Según una estimación de referencia publicada en 2008 por el investigador Jan Willem Erisman y su equipo en la revista Nature Geoscience, alrededor de un 48% de la población mundial debía entonces su alimentación, directa o indirectamente, al nitrógeno fijado mediante el proceso Haber-Bosch; estudios más recientes sitúan esa cifra en torno a la mitad de la humanidad. Pero ese mismo proceso, más de un siglo después de Oppau, sigue dependiendo casi siempre del gas natural como fuente de hidrógeno y de energía para alcanzar sus condiciones de presión y temperatura, lo que convierte a la fabricación de amoníaco en una de las reacciones químicas industriales que más dióxido de carbono emite del planeta. En la primavera de 2026, el Centro de Investigación y Extensión West Central de la Universidad de Minnesota, cerca de la localidad de Morris, puso en marcha una planta que ensaya una respuesta directa a ese problema: una única turbina eólica situada en el propio recinto alimenta dos electrolizadores que separan hidrógeno del agua, un sistema de separación de nitrógeno del aire y una unidad de síntesis que reproduce, en esencia, la misma química de Haber y Bosch, pero sustituyendo el gas natural por electricidad renovable. La instalación produce hoy varios cientos de kilogramos de amoníaco al día, con planes de sumar un tercer electrolizador que eleve la producción a cerca de una tonelada diaria, entre 300 y 400 toneladas al año. Michael Reese, el investigador que dirige el proyecto, ha explicado que almacenar y transportar amoníaco resulta unas cien veces más barato que hacerlo con hidrógeno puro, lo que convierte a este "amoníaco verde" en una vía atractiva para producir fertilizante cerca de donde se va a usar. El proyecto responde a un problema muy concreto: Minnesota importa hasta 900.000 toneladas de amoníaco al año, un gasto que sus agricultores calculan en un mínimo de 500 millones de dólares anuales, capaz de superar los 1.000 millones cuando los precios se disparan. Más de un siglo después de que Bosch resolviera por qué el acero se rompía por dentro, la ingeniería vuelve a intentar reinventar la misma reacción química, esta vez para que el aire, además de nitrógeno, aporte también la energía limpia necesaria para convertirlo en pan.