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Nitrato de amonio: la química del fertilizante explosivo que golpeó Beirut

¿Por qué el nitrato de amonio que fertiliza tus plantas puede explosionar con la violencia que acabamos de ver en Beirut? Una historia con muchos enlaces.

Smoke rises after an explosion in Beirut, Lebanon August 4, 2020, in this picture obtained from a social media video. Karim Sokhn/Instagram/Ksokhn + Thebikekitchenbeirut/via REUTERS THIS IMAGE HAS BEEN SUPPLIED BY A THIRD PARTY. MANDATORY CREDIT. NO RESALES. NO ARCHIVES. TPX IMAGES OF THE DAY [[[REUTERS VOCENTO]]] LEBANON-SECURITY/BLAST
Humo tras las explosión en Beirut
KARIM SOKHN

Hace un par de días, una tremenda explosión sacudía Beirut, la capital del Líbano. Todos los titulares apuntaban a un mismo culpable: el nitrato de amonio. En concreto, parece que todo se originó en un almacén que guardaba más de dos mil toneladas de este producto químico. Pero, ¿qué es exactamente el nitrato de amonio y por qué es tan peligroso?

El nitrato de amonio es polvo blanco que se utiliza sobre todo como fertilizante. Para los químicos es una sal inorgánica, como la sal de mesa o el bicarbonato, pero con un alto contenido en nitrógeno (34%). Este elemento, el nitrógeno, les encanta a las planticas, que necesitan nitrógeno para crecer sanas y fuertes.

El nitrógeno y sus fuertes enlaces

Es precisamente el nitrógeno el que hace que el nitrato de amonio sea tan peligroso. Pensad en los explosivos más famosos: trinitrotolueno (TNT), nitroglicerina, nitrocelulosa… Todos tienen nitrógeno en su estructura. Pero, un segundo. La atmósfera terrestre está compuesta de nitrógeno, oxígeno y trazas de dióxido de carbono, vapor de agua y algún que otro gas noble. ¿Cómo es que no salimos todos volando por los aires?

Por fortuna, el nitrógeno en fase gas no es peligroso. Casi un 80% del aire que respiras es nitrógeno, y es totalmente inocuo. Lo inspiras, lo espiras y todos tan contentos. Esto ocurre porque el nitrógeno gas es una molécula de ‘dinitrógeno’ (N₂), en la que dos átomos de nitrógeno están unidos por un triple enlace covalente (N≡N). Los dos átomos de nitrógeno aportan mucho a este ‘matrimonio’: en total comparten seis electrones, lo que provoca que este triple enlace sea muy, muy fuerte. De hecho, es el enlace químico más fuerte entre dos átomos iguales. Romperlo cuesta muchísimo esfuerzo, mucha energía. Convertir el nitrógeno gas en otros compuestos es muy difícil: solo pueden hacerlo de manera natural algunas bacterias, conocidas como ‘fijadoras de nitrógeno’. Cuando los humanos transformamos el nitrógeno gas en sustancias útiles para la industria como el amoniaco (NH₃) gastamos el 2% de toda la energía producida a nivel mundial.

Por eso, cuando conseguimos sintetizar compuestos de nitrógeno, como el nitrato de amonio, a menudo son inestables. Los átomos de nitrógeno suelen estar ‘incómodos’ formando enlaces y compuestos con otros átomos y a menudo terminan ‘divorciándose’. El nitrógeno prefiere encontrar otro átomo de nitrógeno, su alma gemela, con quien compartir sus electrones y formar una unión estable, fuerte y duradera en forma de moléculas de nitrógeno gas (N≡N). Este proceso libera mucha energía, es muy favorable.

Esto que les ocurre a los compuestos de nitrógeno puede tener aplicaciones útiles. Por ejemplo, la azida de sodio (NaN₃ - 64% de nitrógeno) se usaba en los primeros airbags porque, tras un chispazo, libera un gran volumen de nitrógeno gas que se usa para llenar la bolsa de aire. El problema es cuando esta propiedad puede usarse con fines malvados: los compuestos de nitrógeno llevan usándose como explosivos varios siglos. La pólvora china tradicional lleva azufre, carbón y salitre; y esto último es otro compuesto de nitrógeno. El salitre también es una sal, nitrato de potasio. Ya en el siglo IX, algunos textos de la cultura china describen sus propiedades incendiarias y explosivas. Poco después, en el siglo XI, ya se publicaban instrucciones para fabricar bombas y granadas con salitre.

Volviendo al nitrato de amonio. Normalmente, no es un compuesto peligroso: es estable y puede almacenarse con tranquilidad. Pero hay varios factores que pueden perturbar su tranquilidad, como por ejemplo que se le acerque una llama, un chispazo o, simplemente, que se alcancen temperaturas demasiado altas. Entonces, el nitrato de amonio empieza a reaccionar. Los átomos de nitrógeno, por un lado, se unen entre ellos y forman moléculas de nitrógeno gas. Los otros ‘ingredientes’ (oxígeno, hidrógeno) hacen lo mismo, produciendo oxígeno gas (O₂) y vapor de agua (H₂O). Que se produzca oxígeno empeora la situación: es un peligroso comburente que puede producir nuevos incendios o desencadenar otras reacciones químicas.

¿Por qué se produce una explosión?

Primero, porque como se forma un enlace muy, muy estable (N≡N) el proceso libera muchísima energía. Además, pasamos de tener un sólido (algo compacto y que ocupa poco sitio) a un gas, algo que ocupa muchísimo volumen. Es una olla a presión. De golpe, se libera muchísima energía y se genera una gran cantidad de gas que quiere escapar. Este gas huyendo a toda pastilla es lo que genera la onda expansiva de la explosión. 

Para que os hagáis una idea: un puñado de 10 gramos de nitrato de amonio genera unos 10 litros de gas. En el almacén de Beirut había unas 2.700 toneladas de nitrato de amonio, que pudieron producir hasta 2.700 millones de litros de golpe. 

Si la explosión hubiera ocurrido en el centro de Madrid, la onda expansiva se habría notado en el aeropuerto de Barajas. Si explota una bomba igual en la basílica del Pilar, se notaría la sacudida en Utebo, Alfocea, Movera, Cuarte de Huerva, la Cartuja y la Puebla de Alfindén. 

Mucha gente vio la explosión y se acordó de las bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki, lanzadas por EE. UU. hace exactamente 75 años. Los expertos calculan que la explosión de Beirut tuvo una fuerza equivalente al 20-30% de la explosión de Hiroshima: unos 2,8 kilotones.

Explosión en Beirut
Explosión en Beirut
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El humo rojo

En algunos de los vídeos que circularon por las redes sociales y los medios de comunicación se ve también una columna de humo rojo. El nitrato de amonio es blanco, el nitrógeno es un gas incoloro… ¿qué tiñó de rojo la explosión en Beirut? Seguramente, el dióxido de nitrógeno (NO₂). Este compuesto es un gas rojo, maloliente y bastante irritante que también puede producirse durante la explosión de nitrato de amonio, cuando se combinan átomos de nitrógeno y átomos de oxígeno. Estos restos de NO₂ podrían permanecer en el aire de Beirut varios días.

El dióxido de nitrógeno es un viejo conocido. No es extraño, por desgracia, encontrárselo en las ciudades modernas: el NO₂ es un componente habitual del smog y uno de los causantes de la lluvia ácida. También es el responsable de que nuestras puestas de sol sean cada vez más rojizas. Siento ser tan aguafiestas: la próxima vez que admiréis un bonito atardecer lo veréis con otros ojos sabiendo que, en parte, es culpa de la contaminación. 

Fernando Gomollón-Bel Químico y divulgador científico @gomobel

Referencias

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