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

La réaction chimique qui nourrit le monde - Daniel D. Dulek

Traducteur: Etienne Botek Relecteur: Nhu PHAM

What would you say

Quelle est selon vous

is the most important discovery

la plus importante découverte

made in the past few centuries?

des derniers siècles ?

Is it the computer?

Est-ce l'ordinateur ?

The car?

La voiture ?

Electricity?

L'électricité ?

Or maybe the discovery of the atom?

Ou peut-être la découverte de l'atome ?

I would argue that it is this chemical reaction:

Je dirais que c'est cette réaction chimique :

a nitrogen gas molecule

une molécule d'azote gazeux

plus three hydrogen gas molecules

plus trois molécules d'hydrogène gazeux

gets you two ammonia gas molecules.

donnent deux molécules d'ammoniac gazeux.

This is the Haber process

C'est le procédé Haber,

of binding nitrogen molecules in the air

la liaison dans l'air de molécules d'azote

to hydrogen molecules,

à des molécules d'hydrogène,

or turning air into fertilizer.

la transformation d'air en engrais.

Without this reaction,

Sans cette réaction,

farmers would be capable of producing enough food

les agriculteurs ne seraient capables de produire de la nourriture

for only 4 billion people;

que pour 4 milliards de personnes ;

our current population is just over 7 billion people.

la population actuelle est d'un peu plus de 7 milliards.

So, without the Haber process,

Sans le procédé Haber,

over 3 billion people would be without food.

plus de 3 milliards de personnes n'auraient rien à manger.

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

Vous voyez, l'azote sous forme de nitrate, NO3,

is an essential nutrient for plants to survive.

est un nutriment essentiel pour la survie des plantes.

As crops grow, they consume the nitrogen,

Lorsque les cultures poussent, elles consomment l'azote,

removing it from the soil.

et l'éliminent du sol.

The nitrogen can be replenished

L'azote peut être restauré

through long, natural fertilization processes

via de longs processus naturels de fertilisation

like decaying animals,

comme la décomposition des animaux,

but humans want to grow food

mais les hommes veulent produire de la nourriture

much faster than that.

beaucoup plus vite que ça.

Now, here's the frustrating part:

Maintenant, voici le côté frustrant :

78% of the air is composed of nitrogen,

78% de l'air est composé d'azote,

but crops can't just take nitrogen from the air

mais les cultures ne peuvent pas simplement prendre l'azote de l'air

because it contains very strong triple bonds,

parce qu'il contient des liaisons triples très fortes

which crops cannot break.

que les cultures ne peuvent pas rompre.

What Haber did basically

Ce qu'Haber a fait essentiellement

was figure out a way

était de trouver un moyen

to take this nitrogen in the air

de prendre cet azote de l'air

and put it into the ground.

et le mettre dans le sol.

In 1908, the German chemist Fritz Haber

En 1908, le chimiste allemand Fritz Haber

developed a chemical method

a développé un procédé chimique

for utilizing the vast supply of nitrogen in the air.

pour utiliser la vaste réserve d'azote de l'air.

Haber found a method

which took the nitrogen in the air

Haber a trouvé un procédé

qui prenait l'azote de l'air

and bonded it to hydrogen

et le liait à l'hydrogène

to form ammonia.

pour former de l'ammoniac.

Ammonia can then be injected into the soil,

L'ammoniac peut ensuite être injecté dans la terre,

where it is quickly converted into nitrate.

où il est vite transformé en azote.

But if Haber's process was going to be used

Mais si le procédé de Haber devait être utilisé

to feed the world,

pour nourrir le monde,

he would need to find a way

il fallait trouver un moyen

to create a lot of this ammonia quickly and easily.

de créer une grande quantité d'ammoniac rapidement et facilement.

In order to understand

Afin de comprendre

how Haber accomplished this feat,

comment Haber a accompli cet exploit,

we need to know something

on doit savoir quelque chose

about chemical equilibrium.

à propos de l'équilibre chimique.

Chemical equilibrium can be achieved

L'équilibre chimique peut être atteint

when you have a reaction in a closed container.

quand il y a une réaction dans un récipient étanche.

For example, let's say you put

Par exemple, disons qu'on mette

hydrogen and nitrogen into a closed container

de l'hydrogène et de l'azote dans un récipient étanche

and allow them to react.

et qu'on les laisse réagir.

In the beginning of the experiment,

Au début de l'expérience,

we have a lot of nitrogen and hydrogen,

on a beaucoup d'azote et d'hydrogène,

so the formation of ammonia

donc la formation d'ammoniac

proceeds at a high speed.

se produit à une vitesse élevée.

But as the hydrogen and nitrogen react

Mais au fur et à mesure que l'hydrogène et l'azote réagissent

and get used up,

et sont consommés,

the reaction slows down

la réaction ralentit

because there is less nitrogen and hydrogen

parce qu'il y a moins d'azote et d'hydrogène

in the container.

dans le récipient.

Eventually, the ammonia molecules reach a point

A la fin, les molécules d'ammoniac atteignent un point

where they start to decompose

où elles commencent à se décomposer

back into the nitrogen and hydrogen.

en azote et hydrogène.

After a while, the two reactions,

Après un certain temps, les deux réactions,

creating and breaking down ammonia,

la création et destruction d'ammoniac,

will reach the same speed.

vont atteindre la même vitesse.

When these speeds are equal,

Lorsque ces deux vitesses sont égales,

we say the reaction has reached equilibrium.

on dit que la réaction a atteint l'équilibre.

This might sound good, but it's not

Ca peut paraître bien, mais ça ne l'est pas

when what you want

quand ce qu'on veut

is to just create a ton of ammonia.

est juste créer beaucoup d'ammoniac.

Haber doesn't want the ammonia

Haber ne veut pas que l'ammoniac

to break down at all,

se décompose du tout,

but if you simply leave the reaction

mais si on laisse simplement la réaction

in a closed container,

dans un récipient étanche,

that's what will happen.

c'est ce qui va arriver.

Here's where Henry Le Chatelier,

C'est là qu'Henry Le Chatelier,

a French chemist,

un chimiste Français,

can help.

peut aider.

What he found was

Il a trouvé

that if you take a system in equilibrium

que si on prend un système à l'équilibre

and you add something to it,

et qu'on y ajoute quelque chose,

like, say, nitrogen,

comme, disons, de l'azote,

the system will work

le système va travailler

to get back to equilibrium again.

à revenir à l'équilibre.

Le Chatelier also found

Le Chatelier a aussi découvert

that if you increase

que si on augmente

the amount of pressure on a system,

la pression dans un système,

the system tries to work

le système essaie

to return to the pressure it had.

de revenir à la pression qu'il avait.

It's like being in a crowded room.

C'est comme être dans une salle bondée.

The more molecules there are,

Plus il y a de molécules,

the more pressure there is.

plus il y a de pression.

If we look back at our equation,

Si on revient à notre équation,

we see that on the left-hand side,

on voit que du côté gauche,

there are four molecules on the left

il y a quatre molécules à gauche

and just two on the right.

et seulement deux à droite.

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

Donc si on veut que la salle soit moins bondée,

and therefore have less pressure,

et donc qu'il y ait moins de pression,

the system will start

le système va commencer

combining nitrogen and hydrogen

à combiner l'azote et l'hydrogène

to make the more compact ammonia molecules.

pour former des molécules d'ammoniac plus compactes.

Haber realized that in order to make

Haber s'est rendu compte que pour fabriquer

large amounts of ammonia,

de grandes quantités d'ammoniac,

he would have to create a machine

il devrait créer une machine

that would continually add nitrogen and hydrogen

qui ajouterait continuellement de l'azote et de l'hydrogène

while also increasing the pressure

tout en augmentant la pression

on the equilibrium system,

sur le système à l'équilibre,

which is exactly what he did.

ce qu'il a fait.

Today, ammonia is one of the most produced

Aujourd'hui, l'ammoniac est un des composés chimiques

chemical compounds in the world.

les plus produits du monde.

Roughly 131 million metric tons are produced a year,

Approximativement 131 millions de tonnes sont produites chaque année,

which is about 290 billion pounds of ammonia.

soit environ 290 milliards de livres d'ammoniac.

That's about the mass

C'est à peu près la masse

of 30 million African elephants,

de 30 millions d'éléphants d'Afrique,

weighing roughly 10,000 pounds each.

qui pèsent environ 10 000 livres chacun.

80% of this ammonia is used in fertilizer production,

80% de cet ammoniac est utilisé dans la production d'engrais,

while the rest is used

tandis que le reste est utilisé

in industrial and household cleaners

dans les nettoyants industriels et ménagers

and to produce other nitrogen compounds,

et pour produire d'autres composés de l'azote,

such as nitric acid.

comme l'acide nitrique.

Recent studies have found

Des études récentes ont montré

that half of the nitrogen from these fertilizers

que la moitié de l'azote de ces engrais

is not assimilated by plants.

n'est pas assimilé par les plantes.

Consequently, the nitrogen is found

Donc on retrouve de l'azote

as a volatile chemical compound

sous forme de composé chimique volatile

in the Earth's water supplies and atmosphere,

dans l'eau et l'atmosphère de la Terre,

severely damaging our environment.

endommageant gravement l'environnement.

Of course, Haber did not foresee this problem

Bien sûr, Haber n'avait pas prévu ce problème

when he introduced his invention.

quand il a présenté son invention.

Following his pioneering vision,

Donnant suite à sa vision novatrice,

scientists today are looking

les scientifiques d'aujourd'hui recherchent

for a new Haber process of the 21st century,

un nouveau procédé de Haber du 21e siècle,

which will reach the same level of aid

qui attendrait le même niveau d'aide

without the dangerous consequences.

sans les conséquences dangereuses.