The chemical reaction that feeds the world - Daniel D. Dulek

La reacción química que alimenta al mundo - Daniel D. Dulek

Traductor: Jenny Lam-Chowdhury Revisor: Sebastian Betti

What would you say

¿A qué llamarías

is the most important discovery

el descubrimiento más importante

made in the past few centuries?

del último par de siglos?

Is it the computer?

¿La computadora?

The car?

¿El automóvil?

Electricity?

¿La electricidad?

Or maybe the discovery of the atom?

O, ¿quizás el descubrimiento del átomo?

I would argue that it is this chemical reaction:

Yo diría que es esta reacción química:

a nitrogen gas molecule

1 molécula de gas de nitrógeno

plus three hydrogen gas molecules

más 3 moléculas de gas de hidrógeno

gets you two ammonia gas molecules.

que da 2 moléculas de gas de amoníaco.

This is the Haber process

Este es el proceso de Haber,

of binding nitrogen molecules in the air

que enlaza las moléculas de nitrógeno del aire

to hydrogen molecules,

a moléculas de hidrógeno,

or turning air into fertilizer.

o que convierte el aire en fertilizante.

Without this reaction,

Sin esta reacción,

farmers would be capable of producing enough food

los agricultores solo pueden producir alimentos suficientes

for only 4 billion people;

para 4000 millones de personas;

our current population is just over 7 billion people.

nuestra población actual es un poco más de 7000 millones.

So, without the Haber process,

Así que sin el proceso de Haber

over 3 billion people would be without food.

más de 3000 millones de personas no tendrían alimentos.

You see, nitrogen in the form of nitrate, NO3,

Como ves, el nitrógeno en forma de nitrato, NO3,

is an essential nutrient for plants to survive.

es un nutriente esencial para la sobrevivencia de las plantas.

As crops grow, they consume the nitrogen,

Cuando los cultivos crecen, consumen nitrógeno

removing it from the soil.

que extraen de la tierra.

The nitrogen can be replenished

El nitrógeno puede reponerse

through long, natural fertilization processes

mediante largos procesos naturales de fertilización

like decaying animals,

como la descomposición de animales,

but humans want to grow food

pero los humanos queremos producir alimentos

much faster than that.

mucho más rápido.

Now, here's the frustrating part:

Ahora, esta es la parte frustrante:

78% of the air is composed of nitrogen,

el 78 % del aire está compuesto de nitrógeno,

but crops can't just take nitrogen from the air

pero los cultivos no pueden tomar el nitrógeno del aire

because it contains very strong triple bonds,

porque contiene enlaces triples muy fuertes

which crops cannot break.

que los cultivos no pueden romper.

What Haber did basically

Lo que hizo Haber, básicamente,

was figure out a way

fue conseguir una forma

to take this nitrogen in the air

de tomar este nitrógeno en el aire

and put it into the ground.

y ponerlo en la tierra.

In 1908, the German chemist Fritz Haber

En 1908, el químico alemán Fritz Haber

developed a chemical method

desarrolló un método químico

for utilizing the vast supply of nitrogen in the air.

para usar las grandes cantidades de nitrógeno en el aire.

Haber found a method

which took the nitrogen in the air

Haber creó un método

que tomaba el nitrógeno del aire

and bonded it to hydrogen

y lo enlazaba al hidrógeno

to form ammonia.

para formar amoníaco.

Ammonia can then be injected into the soil,

El amoníaco puede ser inyectado a la tierra

where it is quickly converted into nitrate.

que lo convierte rápidamente en nitrato.

But if Haber's process was going to be used

Pero para usar el proceso de Haber

to feed the world,

para alimentar al mundo

he would need to find a way

había que hallar una forma

to create a lot of this ammonia quickly and easily.

de crear muchísimo amoníaco de forma fácil y rápida.

In order to understand

Para entender

how Haber accomplished this feat,

cómo logró Haber esta hazaña,

we need to know something

tenemos que saber algo

about chemical equilibrium.

sobre el equilibro químico.

Chemical equilibrium can be achieved

El equilibrio químico puede alcanzarse

when you have a reaction in a closed container.

si tienes una reacción en un contenedor cerrado.

For example, let's say you put

Por ejemplo, digamos que pones

hydrogen and nitrogen into a closed container

hidrógeno y nitrógeno en un contenedor cerrado

and allow them to react.

y dejas que reaccione.

In the beginning of the experiment,

Al comienzo del experimento

we have a lot of nitrogen and hydrogen,

tenemos bastante nitrógeno e hidrógeno

so the formation of ammonia

así que la formación de amoníaco

proceeds at a high speed.

ocurre muy rápidamente.

But as the hydrogen and nitrogen react

Pero a medida que reaccionan el hidrógeno y el nitrógeno

and get used up,

y se empiezan a gastar,

the reaction slows down

la reacción se ralentiza

because there is less nitrogen and hydrogen

porque hay menos nitrógeno e hidrógeno

in the container.

en el contenedor.

Eventually, the ammonia molecules reach a point

Con el tiempo, las moléculas de amoníaco llegan a un punto

where they start to decompose

que empiezan a descomponerse

back into the nitrogen and hydrogen.

nuevamente en nitrógeno e hidrógeno.

After a while, the two reactions,

Después de un tiempo, las 2 reacciones

creating and breaking down ammonia,

de creación y descomposición de amoníaco

will reach the same speed.

alcanzan la misma velocidad.

When these speeds are equal,

Cuando ambas velocidades llegan a ser iguales

we say the reaction has reached equilibrium.

decimos que se ha alcanzado el equilibrio.

This might sound good, but it's not

Esto puede parecer algo bueno, pero no lo es

when what you want

cuando lo que quieres

is to just create a ton of ammonia.

es crear grandes cantidades de amoníaco.

Haber doesn't want the ammonia

Haber no quería que el amoníaco

to break down at all,

se descompusiera, en absoluto,

but if you simply leave the reaction

pero si solo se deja reaccionar

in a closed container,

en el contenedor cerrado

that's what will happen.

es lo que ocurrirá.

Here's where Henry Le Chatelier,

Aquí es donde Henry Le Chatelier,

a French chemist,

un químico francés,

can help.

viene a ayudar.

What he found was

Él descubrió

that if you take a system in equilibrium

que si a un sistema en equilibrio

and you add something to it,

se le agrega algo,

like, say, nitrogen,

digamos, nitrógeno,

the system will work

el sistema intentará

to get back to equilibrium again.

regresar nuevamente al equilibrio.

Le Chatelier also found

Le Chatelier también descubrió

that if you increase

que si se aumenta

the amount of pressure on a system,

la cantidad de presión en el sistema,

the system tries to work

el sistema intentará

to return to the pressure it had.

regresar a la presión que tenía.

It's like being in a crowded room.

Es como estar en un cuarto muy lleno.

The more molecules there are,

Mientras haya más moléculas,

the more pressure there is.

habrá más presión.

If we look back at our equation,

Si regresamos a nuestra ecuación

we see that on the left-hand side,

vemos que a la izquierda...

there are four molecules on the left

hay 4 moléculas a la izquierda

and just two on the right.

y solo 2 a la derecha.

So, if we want the room to be less crowded,

Así que si queremos que el cuarto esté menos lleno,

and therefore have less pressure,

y en consecuencia, haya menos presión,

the system will start

el sistema empezará

combining nitrogen and hydrogen

a combinar nitrógeno e hidrógeno

to make the more compact ammonia molecules.

para crear las más compactas moléculas de amoníaco.

Haber realized that in order to make

Haber descubrió que para crear

large amounts of ammonia,

grandes cantidades de amoníaco

he would have to create a machine

tendría que diseñar una máquina

that would continually add nitrogen and hydrogen

que agregara nitrógeno e hidrógeno de forma continua

while also increasing the pressure

mientras se aumenta al mismo tiempo la presión

on the equilibrium system,

en el sistema de equilibrio,

which is exactly what he did.

que fue exactamente lo que hizo.

Today, ammonia is one of the most produced

Hoy en día, el amoníaco es el compuesto químico

chemical compounds in the world.

que más se produce en el mundo.

Roughly 131 million metric tons are produced a year,

Se producen al año unas 131 millones de toneladas métricas,

which is about 290 billion pounds of ammonia.

unos 132 000 millones de kilos de amoníaco.

That's about the mass

Eso es como la masa

of 30 million African elephants,

de 30 millones de elefantes africanos

weighing roughly 10,000 pounds each.

que pesan unos 4500 kilos cada uno.

80% of this ammonia is used in fertilizer production,

El 80 % del amoníaco se usa en la producción de fertilizantes,

mientras que el resto se usa

while the rest is used

in industrial and household cleaners

en productos de limpieza, industriales y domésticos

and to produce other nitrogen compounds,

y para producir otros compuestos de nitrógeno,

such as nitric acid.

como el ácido cítrico.

Recent studies have found

Estudios recientes han descubierto

that half of the nitrogen from these fertilizers

que la mitad del nitrógeno de estos fertilizantes

is not assimilated by plants.

no es asimilado por las plantas.

Consequently, the nitrogen is found

Como consecuencia, se encuentra nitrógeno

as a volatile chemical compound

como compuesto químico volátil

in the Earth's water supplies and atmosphere,

en las masas de agua terrestre y en la atmósfera,

severely damaging our environment.

contaminando de forma severa nuestro medio ambiente.

Of course, Haber did not foresee this problem

Claro que Haber no pronosticó este problema

when he introduced his invention.

cuando presentó su invento.

Following his pioneering vision,

Siguiendo su visión pionera,

scientists today are looking

los científicos de hoy en día buscan

for a new Haber process of the 21st century,

un nuevo proceso Haber del siglo XXI

which will reach the same level of aid

que nos ayude de la misma forma

without the dangerous consequences.

pero sin las peligrosas consecuencias.