Le nitrate d’ammonium sous forme de granulés sert de base à de nombreux engrais azotés. Shutterstock

Pour se figurer la violence des explosions qui ont conduit à la destruction du port de Beyrouth et d’une grand partie de la capitale libanaise, ce mercredi 4 août en fin de journée, il suffit de penser à cette image classique, mais tellement saisissante, d’une flamme se frayant un chemin le long d’une mèche, qui la mène lentement et inexorablement vers une pile de bidons remplis de dynamite.

La plupart des articles relatant la catastrophe mentionnent des stocks de feux d’artifice conservés dans le port à proximité d’autres réserves contenant, elles, des engrais. Les flammes des premiers auront déclenché la plus grande explosion, meurtrière, imputable à l’explosion du nitrate d’ammonium, qui sert de base à un grand nombre d’engrais azotés.

L’azote est le constituant majoritaire (78 %) de l’atmosphère terrestre, il est chimiquement et biologiquement inerte. C’est en 1908 que le chimiste allemand Fritz Haber a découvert que l’azote pouvait être fixé chimiquement sous forme de nitrate d’ammonium. Cette découverte avait une double motivation. En tant que nationaliste allemand, Haber s’intéressait premièrement à l’effort de guerre de son pays, en vue de la Première Guerre mondiale. La fertilisation des sols était moins prioritaire dans son esprit.

Fritz Haber en 1905. Wikipedia

Le seul problème étant que les méthodes utilisées par Haber ne pouvaient être transposées à l’échelle industrielle. Quelques années plus tard, en 1913, c’est un autre Allemand, Carl Bosch, qui parvient a perfectionner l’industrialisation de la méthode, à la veille du premier conflit mondial.

Haber et Bosch, ont tout deux reçu un prix Nobel pour leur travail. Haber en 1918 – soit, ironiquement, à la fin de la Première Guerre mondiale – puis Bosch en 1931. Notons au passage que les prix Nobel ont été institués par Alfred Nobel, qui avait fait fortune avec ses brevets sur la fabrication de la dynamite et de la gélignite (un autre explosif).

Dans son discours de réception du prix, Haber a seulement reconnu que sa découverte contribuerait à nourrir le monde en améliorant la fertilité des sols grâce au nitrate d’ammonium. Il ne fait aucun doute que c’est ce qu’il a permis. Mais ce n’est pas de cela dont il s’agit lorsqu’on se réfère à la motivation initiale d’Haber.

Sur le site de la FAO (l’Organisation pour l’alimentation et l’agriculture), on peut consulter les données relatives à l’utilisation des éléments nutritifs pour les engrais dans le monde. Il est aussi possible d’accéder aux informations concernant les applications non liées aux engrais, parmi lesquelles la fabrication d’explosifs.

Différents auteurs ont estimé qu’environ la moitié de l’augmentation de la population mondiale actuelle était due à l’existence des engrais azotés. Mais comme l’ammoniac produit par la pétrochimie peut être utilisé à la fois pour fabriquer des explosifs et fertiliser les sols, les calculs du nombre de personnes « nourries » par le procédé Haber-Bosch devraient peut-être aussi tenir compte des victimes des conflits armés du XXe siècle.

Le nitrate d’ammonium constitue un agent explosif puissant, qui se fabrique facilement : ajouté à une petite quantité de fuel (6 % du volume total), un mélange de 94 % de pastilles poreuses de nitrate d’ammonium agit comme un agent oxydant et peut être utilisé pour créer un explosif certes basique, mais mortel. Ce mélange représente environ 80 % des 2,7 millions de tonnes d’explosifs utilisés chaque année en Amérique du Nord.

De la découverte fortuite de l’iode aux feux d’artifice

Comme le racontait, en musique, Piotr Ilitch Tchaïkovski avec l’ouverture solennelle, Naopléon a envahi la Russie en 1812 après avoir annexé de grandes parties de ce qui est aujourd’hui l’Italie, l’Autriche, l’Allemagne, la Pologne, la Suisse et les Pays-Bas. Pour mener ces guerres, il avait besoin de munitions et de poudre à canon. Cette dernière est un mélange de soufre, de charbon de bois et de nitrate de potassium (salpêtre).

Dans les années 1800, la fabrication du salpêtre était un métier. Bernard Courtois, dirigeait une entreprise familiale de salpêtre. Chimiste de formation pendant son service militaire, il s’est attaché à trouver de nouvelles façons de préparer l’ingrédient vital de la poudre à canon, essentielle aux efforts de guerre de Napoléon. La matière première de Courtois était des algues, dont il espérait extraire le potassium, en tant qu’élément principal du salpêtre.

En soumettant les algues à différentes réactions chimiques, il a été surpris de constater que dans certains cas, des vapeurs violettes émanaient de ces réactions. Lorsqu’on la laisse refroidir, la vapeur forme des cristaux grisâtres. Fasciné par sa découverte et incapable d’identifier les cristaux, il envoya des échantillons au principal chimiste français de l’époque, Joseph Louis Gay-Lussac, travaillant également à Paris. C’est lui qui donna le nom d’iode à cette substance.

200 ans plus tard, nous savons que nous avons tous besoin de quantités infimes d’iode pour fabriquer l’hormone thyroïdienne. Elle est essentielle non seulement pour contrôler notre métabolisme, mais aussi pour contrôler le développement du cerveau et le QI. Sans iode, les bébés sont amenés à souffrir de troubles physiques et de retard mental.

Comme l’iode s’accumule dans l’atmosphère au-dessus de la mer, si des nuages de pluie se forment, il se dissout dans la pluie et pénètre dans le sol. Le même mécanisme, la perte d’iode volatil dans l’atmosphère, explique pourquoi l’iode est perdu pendant la préparation du sel marin. Le sel de table nécessite l’ajout d’iode pour assurer une synthèse adéquate des hormones thyroïdiennes, car l’iode est nécessaire à la fabrication des hormones thyroïdiennes. D’où la nécessité pour les femmes enceintes de s’assurer qu’elles disposent de réserves d’iode suffisantes pour fabriquer l’hormone thyroïdienne nécessaire au développement du cerveau de leur enfant

Haber et Bosch n’ont sans doute pas anticipé les implications de leur découverte. Aujourd’hui, on sait l’implication de leur découverte sur le réchauffement climatique. Le recours aux engrais chimiques contribue aux émissions de gaz à effet de serre relié à l’intensification des méthodes agricoles, et aux pesticides, liés à la perte de biodiversité, à l’augmentation de la pollution chimique, dont le perchlorate.

Le perchlorate rentre dans la composition des feux d’artifice mais et aussi une substance biologiquement active. Elle bloque la prise d’iode par la glande thyroïde. Malheureusement, une étude en Grande-Bretagne et en Italie montre que toutes les femmes enceintes ont des taux mesurables de perchlorate dans leurs urines. Chez les femmes manquant d’iode le développement cognitif des enfants est affecté.