En la época denominada "Antropoceno", la economía y la política determinan cómo se configuran los ciclos naturales. De esta manera se crea un proceso interdependiente donde las sociedades y sus gobernantes cambian las condiciones de su entorno de acuerdo con sus necesidades de manera directa o indirecta. Para extrapolar este proceso, se explica cómo el uso del nitrógeno en la agricultura ha modificado las características y necesidades del sector agroindustrial y de la naturaleza.

El nitrógeno tiene una vasta variedad de aplicaciones en la industria a través de la obtención del amoniaco. Este compuesto químico es utilizado como agente limpiador de suministros de agua, depurador de gases tóxicos, medio para la obtención de trinitrotolueno (TNT) utilizado en los explosivos, cianuro para la creación de polímeros, o bien, para la fabricación de fertilizantes.

No obstante, aunque el nitrógeno se encuentra presente en la atmósfera como gas inerte (78%), es necesario tratarlo a nivel industrial para poder ser utilizado como materia prima.

El proceso Haber-Bosch es el procedimiento con el cual se obtiene nitrógeno fijo, que es una forma de nitrógeno gaseoso más reactivo. El nombre de esta técnica alude a sus creadores: Fritz Haber, químico alemán y Carl Bosch de BASF, una empresa química alemana. En el año de 1909 crearon los medios necesarios para que pudiera ser aplicada hoy en día (dato crucial 1).

La dependencia del proceso Haber-Bosch para la obtención de fertilizantes ha trastocado las condiciones del suelo y la atmósfera en 90% de lo que se obtiene de nitrógeno fijado para el fertilizante. Al igual que el dióxido de carbono, el nitrógeno fijado afecta al medio ambiente y al clima.

Con la invasión rusa a Ucrania el precio de los fertilizantes se disparó porque Rusia es uno de los principales productores de fertilizantes, ya que sus reservas de gas son ricas en hidrógeno, que es necesario para producir amoniaco. De esta manera, la suspensión de gas ruso a Europa ha hecho más inaccesibles los fertilizantes para los agricultores y ahora prefieren producir menos para utilizar menos fertilizante. He ahí que tenemos el ejemplo de la época Antropoceno.

El nitrógeno es tan importante para el campo porque es el nutriente necesario para que las plantas crezcan. De hecho, el nitrógeno es un elemento muy común no solo en la atmósfera sino también en los seres vivos ya que cuatro de las moléculas más importantes para el desarrollo de la vida dependen del elemento (dato crucial 3).

Quién realizó las investigaciones sobre las propiedades del nitrógeno en la industria agrícola fue el granjero inglés John Lawes. En 1843, existían leyes que gravaban las importaciones de trigo. Lawes realizó experimentos en campos de trigo en Broadbalk, y obtuvo un fertilizante rico en fósforo que combinado con leguminosas (portadoras de nitrógeno fijo) ayudaban a los agricultores a incrementar el rendimiento y la productividad de sus cultivos de trigo para hacerlos más competitivos y demostrar que existía una razón de peso para abolir dichas leyes.

El experimento más tarde fue nombrado Rothamsted Research y actualmente sigue en operación. Una de las aportaciones de la organización fue adicionar las sales amoniacales al fertilizante para aumentar el rendimiento de los cultivos.

Ahora, la tarea más importante es asegurar los suministros de nitrógeno. La tarea de fijarlo a nivel industrial es compleja porque requiere grandes cantidades de temperatura y presión. Por esta razón los paquetes de fertilizantes que incluyen sales amoniacales no son suficientes para abastecer a toda la agroindustria. Ante este problema, fue necesario buscar un sustituto altamente rico en nitrógeno sin recurrir al proceso Haber-Bosch.

La clave para encontrar un sustituto fueron las bacterias que se encuentran presentes en casi cualquier parte de la naturaleza. Las bacterias fijan nitrógeno a través de un mecanismo natural que les dotó la evolución. Con un catalizador propio, llamado nitrogenasa, una proteína que retuerce y separa los enlaces triples de nitrógeno. Eso les demanda mucha energía y una de sus condiciones es la poca presencia de oxígeno. A diferencia del proceso Haber-Bosch, las bacterias no requieren aplicar una gran cantidad de fuerza ni temperatura para fijar el nitrógeno.

La explotación del guano en la isla Chinchas en Perú representó la fuente extra de nitrógeno para Inglaterra en 1840. El guano es el estiércol de las aves. La riqueza en nitrógeno se explicaba por el mismo mecanismo por el que las bacterias fijan nitrógeno. Así, Reino Unido comenzó a importar grandes cantidades de dicho producto natural.

De este modo, la explotación de guano se convirtió en el recurso que impulso la llamada “segunda revolución agrícola” caracterizada por pasar de una agricultura tradicional a una agricultura industrializada. La agricultura había adquirido las características de una industria ya que respondía de acuerdo con las necesidades de la oferta y la demanda.

El mercado de guano, al igual que el del fosfato y la potasa (otros nutrientes importantes para los cultivos) comenzó a monopolizarse. Inicialmente Reino Unido fue el principal destino para el guano. Más tarde Estados Unidos y el resto de Europa comenzaron a demandar este recurso.

En 1856, la estrategia geopolítica de Estados Unidos para controlar el guano fue llamada la ley de las islas Guano para la protección por parte de la marina de cualquier isla guanera deshabitada. Es así como anexo a su territorio Hawái y Filipinas.

A medida que la demanda de guano aumentaba por el incremento del consumo de trigo para panificar, las disputas por el guano comenzaron a manifestarse (dato crucial 5), así mismo el descenso en el rendimiento de la tierra puso de manifiesto dos cosas: una próxima crisis a causa de la carencia de nitrógeno fijado y un peligro para la seguridad alimentaria del planeta (dato crucial 6).

Para evitar la crisis en el sector agrícola, el proceso Haber-Bosch tuvo que encontrar la manera de satisfacer la demanda mundial que se estimaba necesitaría de 12 millones de toneladas de nitrógeno fijado por año. Es importante remarcar que para 1898, los usos del nitrógeno se habían extendido hacia la fabricación de colorantes y la creación de explosivos y armas químicas para la industria militar (dato crucial 7).

El incremento en el uso del nitrógeno fijo a nivel mundial poco impactó a la industria agrícola que se considero fue una de las mayores acaparadoras del Imperio de Industrias Químicas (ICI, por sus siglas en inglés) en 1930. Si durante la primera mitad del siglo la productividad de la agricultura dependió de las máquinas herramientas, la segunda mitad dependió del nitrógeno fijo. Las plantas productoras del compuesto, como la británica Billingham, se convirtieron en representantes agrícolas de Antropoceno.

La razón de lo anterior es porque comenzaron a realizarse proyectos impulsados por la Fundación Rockefeller para el mejoramiento de los cultivos, que los estadounidenses bautizaron como Revolución verde. El objetivo se presumía era evitar la hambruna debido al incremento de la población mundial (dato crucial 8). Las semillas que mejor se adaptaban a los fertilizantes nitrogenados incrementaron la demanda de dicha materia química prima porque eso significaba que el rendimiento y la productividad tanto de cultivo como de la superficie cosechada se incrementarían (dato crucial 9). De esta manera, actualmente la industria fija 150 millones de toneladas anuales de nitrógeno.

Pero fijar tales cantidades de nitrógeno deja un cabo suelto. El ser humano en su afán por fertilizar la mayor cantidad de hectáreas de tierra se ha olvidado de la desnitrificación. Actualmente solo 40% de nitrógeno se desnitrifica y el resto se acumula en el suelo y el agua.

El nitrógeno fijado tiene que regresar a la atmósfera en forma de nitrógeno inerte. En un ciclo natural, las bacterias desnitrifican todo el nitrógeno fijado del suelo y agua depositado a causa de las bacterias que fijan nitrógeno en la atmósfera. De esta manera se consigue un equilibro natural.

Los efectos de la acumulación de nitrógeno fijado, conocido también como deposición son los siguientes:
• Acidifica los suelos y altera sus propiedades, lo que hace ineficiente a los campos de cultivo.
• Producción de óxido nitroso dañino para la salud y el aire debido a que se concentra el ozono. Se estima que el ozono troposférico ha aumentado 60% a causa de las emisiones de óxido nitroso. Los niveles actuales de ozono reducen la esperanza de vida de 150 mil personas al año y afectan a la producción de cereales entre 3% y 16%.
• Se crean pequeñas partículas de nitrato de amonio cuando se combinan con el amoniaco. En las ciudades, cerca de 30% de las partículas contienen nitrógeno.
• Incremento de zonas muertas por la pérdida de biodiversidad. Por ejemplo, cuando las aguas provenientes de las zonas agrícolas chocan con los ríos, ocasionan que se incremente el número de algas ya que estás plantas gestionan mejor el exceso de nitrógeno. Las algas agotan el oxígeno presente en los ríos, lo que desencadena la pérdida de flora y fauna.

Durante la segunda mitad del siglo XX, la cantidad de zonas muertas se incrementó diez veces. Un ejemplo de esto es Países Bajos y su reserva natural De Hel (que hace alusión al infierno). La zona ofrece un paisaje particular debido a las zonas muertas que ha dejado el exceso de nitrógeno en su suelo y aunque algunos activistas han retirado la capa superior de la tierra, aún tiene mucho nitrógeno depositado en su interior. En muchas reservas naturales neerlandesas sucede algo similar.

La razón de esta crisis Antropocénica en Países Bajos se explica por:
1) Incremento de fertilizantes y proteínas ricas en nitrógeno para el ganado (su estiércol puede producir amoniaco) con la finalidad de hacer frente a la inseguridad alimentaria vivida en aquel país después de la Segunda guerra mundial. El país retomó su dinámica al convertirse en un gran exportador de lácteos. Actualmente concentran 0.1% de las vacas en el mundo en 0.008% de su superficie, donde se produce 4% de su queso.
2) La edafología de los suelos neerlandeses es susceptible a la acidificación por amoniaco potenciada por el delta del río Rin.

Ante el creciente incremento del consumo chino en 2015, Unión Europea decidió levantar las restricciones a la producción de lácteos. Por su parte el gobierno de Países Bajos decidió emitir permisos conocidos como “Enfoque integrado de nitrógeno” o PAS para dictaminar que cualquier actividad que condujera al incremento de deposición del nitrógeno tenía que emitir un permiso a cambio de la reducción de utilización de nitrógeno en otros lugares.

Más tarde dicho permiso fue abolido porque la Unión Europea determinó que los permisos PAS no limitaban la cantidad de nitrógeno fijado de acuerdo con su legislación. Ese es el inconveniente de que Países Bajos esté sujeta a las normas del mercado europeo. En el caso de los granjeros, se les prohibió expandir sus granjas, lo cual generó descontento y protestas en el país porque eso significaba que en el largo plazo estarían limitando su producción.

Las medidas que ha tomado el gobierno de Países Bajos para disminuir sus emisiones se enlistan a continuación:

• Para poder emitir permisos al sector de la construcción y apegarse a la legislación de Unión Europea, se impuso una política que limita el exceso de velocidad de los automóviles sobre las autopistas (de 130 km/h a 100km/h).
• Comprar de 2 mil a 3 mil granjas catalogadas como sensibles de manera voluntaria.
• Reducir la producción de amoniaco fomentando el pastoreo al aire libre y la compra de alimento bajo en proteínas.

En términos generales, la era antropocénica vista a través de la agroindustria refleja cómo los procesos naturales de la vida han sido moldeados de acuerdo con las políticas y regulaciones de la humanidad. Lo preocupante es que tratar de reducir las emisiones de nitrógeno puede poner en peligro el desarrollo de la vida misma.

Las alternativas que ofrecen los expertos tienen que ver con el uso de plantas y bacterias creando una sinergia entre lo natural y lo industrial. El proyecto más ambicioso tiene que ver con la construcción de rizomas en plantas que no pueden fijar nitrógeno como las leguminosas. Otros como la dupla Bayer-Ginkgo pretenden diseñar bacterias fijadoras de nitrógeno para insertarlas en las semillas antes de venderlas.

Sin embargo, la producción de amoniaco a nivel industrial no se va a detener. Podría adquirir modificaciones para tratar de reducir su impacto sobre el ecosistema, lo cual es crucial en un mundo antropocénico donde el medio ambiente es parte del proceso y las formas biológicas se anteponen a las formas químicas de hacer las cosas.