Ammoniumnitrat og jod:Et tilbageblik på den eksplosive historie med to essentielle stoffer

Den frygtelige eksplosion, der ødelagde Beirut den 4. august, 2020, har trukket sig tilbage, men den fysiske skade og den menneskelige nød fortsætter. Rapporter tyder på, at fyrværkeri også blev opbevaret på samme lager som gødningen og kunne udløse større, mere dødbringende eksplosion af gødningen.

De to flader af ammoniumnitrat

Kvælstof udgør 78% af atmosfæren og er kemisk og biologisk inert. Imidlertid, i 1908 opdagede kemikeren Fritz Haber, at nitrogen kunne fikseres kemisk som ammoniumnitrat. Som tysk patriot, Haber var også interesseret i Tysklands forberedelse til det, der skulle blive til 1. verdenskrig. Et problem var, at de metoder, Haber anvendte, ikke kunne skaleres til industriel produktion. Det var en tysker, Carl Bosch, der perfektionerede industrialiseringen af ​​metoden i 1913, et år før krigens start.

Haber og Bosch blev begge tildelt Nobelpriser for deres arbejde - Haber i 1918 og Bosch i 1931. Priserne blev indstiftet af Alfred Nobel, som finansierede præmierne takket være sine patenter for sprængstofferne dynamit og gelignit. Ligesom andre sprængstoffer, disse omfatter en molekylær blanding, der pludselig frigiver energi, oftest ledsaget af varmeproduktion, lys, gasser, tryk og øredøvende lyd.

I sin Nobel accept -tale, Haber erkendte kun, at hans opdagelse ville hjælpe med at fodre verden ved at forbedre jordens frugtbarhed med ammoniak. Og der er ingen tvivl om, at det gjorde det - befolkningerne er mere end tredoblet siden da. Imidlertid, talen nævnte ikke hans hovedmotivation for hans arbejde, Tysklands krigsindsats. Haber bidrog også til den indsats med produktion af klorgas. Hvad er mere, Haber forudså næsten ikke konsekvenserne af hans opdagelse for at fastsætte ammoniak for dets bidrag til klimaændringer.

Et sprængstof, der er nemt at lave

Undersøgelser har anslået, at omkring halvdelen af ​​stigningen i verdensbefolkningen i dag skyldes dets eksistens til nitrogengødning. Fødevare- og landbrugsorganisationen (FAO) leverer data om globalt forbrug af næringsstoffer til gødning. Interessant nok, det giver også data om anvendelser uden gødning, heriblandt fremstilling af sprængstoffer. Imidlertid, som vi var vidne til i Beirut, sprængstoffet var nøjagtigt det samme molekyle som gødning, ammoniumnitrat. Da ammoniak produceret af petrokemi kan bruges til at fremstille sprængstoffer såvel som til at gøde jord, beregninger af antallet af mennesker, der ernæret af Haber-Bosch-processen, burde måske også tage højde for de dræbte i væbnede konflikter i løbet af det 20. århundrede.

Et andet link til sprængstoffer er, at det samme molekyle, der bruges til gødning, kan bruges til at fremstille andre sprængstoffer, når de blandes med en lille mængde brændselsolie. En blanding af 94% porøse pellets af ammoniumnitrat fungerer som et oxidationsmiddel, når det tilsættes fyringsolie (6% af det samlede volumen) og kan bruges til at skabe et grundlæggende, men dødeligt eksplosiv. Denne kombination er blevet brugt til kriminelle og terrorangreb, men også juridisk. Denne blanding tegner sig for anslået 80 % af de 2,7×109 kg sprængstof, der bruges hvert år i Nordamerika.

Mere relevant i dag, klimaændringer forårsager ikke kun hedebølger og oversvømmelser, men et stigende antal mennesker lider af luftforurening, hvilket reducerer forventet levetid. Kilder omfatter afbrænding af fossile brændstoffer og overdreven brug af gødning. Overdreven varme er også forbundet med nedsat levetid. Aircondition kan lindre varmestress under hedebølger, men den ulige adgang til køling fører til en form for social uretfærdighed.

Faktisk, Haber-Bosch-processen bidrager dobbelt til den globale opvarmning. Produktion af ammoniak fra naturgas producerer metan. Så produktion af gødning, deres anvendelse i jorden og husdyrhold bidrager alle til klimaændringer.

Fra krudt til opdagelsen af ​​jod

At høre Tjajkovskijs ouverture fra 1812 giver endnu et link til sprængstoffer. Mens kanonskuddene giver genlyd, de minder os om, at Napoleon invaderede Rusland det år. For at udkæmpe disse krige, Napoleon havde brug for ammunition, og ammunition kræver krudt, en blanding af svovl, trækul og kaliumnitrat (saltpeter). I 1800-tallet førte forsøg på at hjælpe Frankrigs krigsindsats til opdagelsen af ​​jod.

Og hvad så, ud over brugen af ​​salpeter i sprængstoffer, er linket til jod? I dag 200 år efter, vi ved, at vi alle har brug for små mængder jod for at lave skjoldbruskkirtelhormon. Det er vigtigt ikke kun at kontrollere vores stofskifte, men er også nødvendig for hjernens udvikling. Det er derfor, gravide kvinder skal sikre, at de har tilstrækkelige forsyninger af jod i deres kost, da det sætter dem i stand til at lave det skjoldbruskkirtelhormon, der er nødvendigt for udviklingen af ​​deres barns hjerne.

Her ligger endnu et link til sprængstof:fyrværkeri, som udløste ammoniumnitrateksplosionen i Beirut. Fyrværkeri indeholder perklorat, ligesom raketbrændstof og andre eksplosive stoffer. Det amerikanske forsvarsministerium står for en stor del af perkloratproduktionen i USA. Alligevel hæmmer perchlorat også jodoptagelse af skjoldbruskkirtlen, som syntetiserer thyreoideahormon.

Så vi har tre eksplosive historier her, der hang sammen, kulminerede i Beirut-katastrofen. Alfred Nobel tjente sin formue på sprængstoffer. Haber og Bosch modtog hver især Nobelpriser for deres arbejde med produktion af ammoniak, angiveligt for at brødføde verden. Imidlertid, opfindernes primære mål var at støtte Tysklands krigsindsats. De ødelæggende virkninger af øget brug af gødning mærkes globalt, efterhånden som klimaforandringerne ubønhørligt skrider frem. Den sidste eksplosive forbindelse er til fyrværkeri, der indeholder perchlorat.

Uønskede konsekvenser

Eksempleret ved perklorat, kemisk forurening stiger. FN forudsagde, at kemisk produktion ville blive forstærket 300 gange i 2020, sammenlignet med 1970, i både udviklede og nye økonomier. Intensivt landbrug bruger mere gødning og pesticider, så det er også relateret til tab af biodiversitet og, på tur, øget kemikalie- og luftforurening. Ligesom klimaændringer, de har alle i vid udstrækning deres rødder i overudnyttelse af fossile brændstoffer.

Som samfund, vi er nødt til at ændre vores tankegang fra den nuværende fiksering på vækst, som afspejlet af vores økonomiers bruttonationalprodukt – der findes reelle alternativer. COVID-19-pandemien, tæt forbundet med udnyttelse af biodiversitet, viser tydeligt, at vi kan reducere vores påvirkning af miljøet. Rejserestriktioner, der blev håndhævet, efterhånden som pandemien udfoldede sig, fik luftforureningen til at falde betydeligt i mange regioner. Den europæiske nye grønne aftale er bestemt et skridt i den rigtige retning for at nå disse mål, og forhåbentlig, andre økonomier vil følge Europas spor.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.