Resumen ejecutivo
- El nitrato de amonio (NA) desempeña un papel dual a nivel mundial: es uno de los fertilizantes nitrogenados más utilizados y, a su vez, el componente principal de los explosivos para minería y construcción, con un mercado cuya tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) se proyecta en al menos un 4% para los próximos cinco años.
- La explosión del puerto de Beirut en 2020, que causó al menos 218 muertos y más de 6700 millones de dólares en daños económicos, se originó a partir de aproximadamente 2750 toneladas de nitrato de amonio almacenadas incorrectamente que se incendiaron debido a un fuego cercano.
- La mayoría de los accidentes con nitrato de amonio ocurren durante el almacenamiento (44%) y el transporte (38%) en lugar de durante la fabricación (18%), lo que subraya que las prácticas de manipulación —y no los procesos de producción— son las que provocan la mayoría de los eventos catastróficos.
- Aunque se han investigado aditivos, recubrimientos y fertilizantes alternativos como el amoníaco anhidro, la urea y el nitrato de calcio y amonio para reducir los riesgos, ninguna alternativa iguala todavía la combinación de alto contenido de nitrógeno, bajo coste y estabilidad del NA, por lo que una manipulación y un almacenamiento rigurosos siguen siendo la salvaguarda más eficaz a corto plazo.
El nitrato de amonio (NA) es un compuesto químico ampliamente utilizado con diversas aplicaciones importantes. Como fertilizante, ayuda a alimentar a miles de millones de personas. También es el componente principal de muchos tipos de explosivos para minería, donde se mezcla con gasóleo y se detona mediante una carga explosiva. El aumento de las actividades agrícolas a nivel mundial, junto con la creciente demanda de nitrato de amonio y gasóleo (ANFO), significa que se espera que el mercado del nitrato de amonio crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de al menos un 4% en los próximos 5 años. Sin embargo, la naturaleza potencialmente explosiva del nitrato de amonio (y la posibilidad de su uso indebido) implica que los fabricantes, vendedores y usuarios de este compuesto deben prestar atención a las advertencias de seguridad para evitar desastres.
¿Cómo podemos seguir aprovechando los beneficios de este compuesto versátil mientras minimizamos los riesgos asociados a su uso? En este artículo, analizaremos las lecciones clave de la catastrófica explosión de nitrato de amonio de 2020 en Beirut y cómo se pueden prevenir futuras explosiones.
Nitrato de amonio: un mercado en auge
El mercado del nitrato de amonio sigue una trayectoria ascendente, y informes recientes estiman que alcanzará un valor de 24 000 millones de dólares para 2026. Este aumento en el valor de mercado ha sido impulsado por el crecimiento demográfico, lo que genera una mayor demanda de suministro de alimentos y bienes inmuebles. Casualmente, el nitrato de amonio es un recurso valioso para ambos sectores.
El nitrato de amonio es un fertilizante popular ya que el nitrógeno es un componente clave de las dos partes del compuesto: NH4 (amonio) y NO3 (nitrato). Las plantas no solo pueden acceder al nitrógeno directamente desde la forma de nitrato del compuesto, sino que la fracción de amonio también puede convertirse gradualmente en nitrato mediante microorganismos del suelo. Estas propiedades hacen del nitrato de amonio una opción popular para los productores de hortalizas, que prefieren una fuente de nitrato fácilmente disponible para la nutrición de las plantas. Los ganaderos utilizan el nitrato de amonio para la fertilización de pastos y heno, prefiriéndolo a los fertilizantes a base de urea, que pueden volatilizarse del suelo antes de ser utilizados por las plantas. Además, es altamente soluble, lo que lo hace muy adecuado para su uso en sistemas de riego.
El otro uso predominante del nitrato de amonio es como componente en mezclas explosivas utilizadas para minería, canteras y construcción civil. Como parte del ANFO, representa el 80% de los explosivos utilizados en Norteamérica. Desafortunadamente, dado que los componentes del ANFO son relativamente fáciles de obtener, existe la posibilidad de que se utilicen indebidamente en artefactos explosivos improvisados. Esto subraya la importancia de un control adecuado de esta forma de nitrato de amonio para reducir sus riesgos potenciales.
El desastre de Beirut: las consecuencias
El 4 de agosto de 2020, la capital del Líbano, Beirut, fue sacudida por una explosión catastrófica que causó al menos 218 muertos y dejó más de 6000 heridos. La causa principal de la explosión fueron aproximadamente 2750 toneladas de nitrato de amonio almacenadas en un almacén del puerto de Beirut. Esta gran cantidad de nitrato de amonio había sido incautada de un barco abandonado que fue retenido en 2014. El fertilizante almacenado se incendió debido a las chispas de un fuego en un almacén adyacente, provocando una explosión que causó enormes daños materiales y dejó a unas 300 000 personas sin hogar. Dos años después, la explosión sigue afectando a Beirut, con colapsos posteriores de los silos de grano adyacentes ocurridos en julio y agosto de 2022.
Además del coste humano de la explosión, se estima que el impacto económico supera los 6700 millones de dólares estadounidenses. La explosión destruyó el 90% de las reservas de grano del Líbano, lo que agravó la ya precaria situación de seguridad alimentaria en un país que se enfrenta a graves desafíos económicos. El medio ambiente también debe haberse visto afectado por tal explosión, aunque faltan datos. Cuando el nitrato de amonio explotó, se liberaron gases nocivos, incluidos óxidos de nitrógeno, amoníaco y monóxido de carbono, lo que provocó contaminación química y daños adicionales a la población local. Los ecosistemas también se ven perjudicados por esta contaminación ambiental, siendo los anfibios y la vida acuática los más afectados por el envenenamiento por nitratos a medida que los productos de descomposición llegan al océano.
Los expertos han analizado la explosión de Beirut y la han comparado con otros desastres similares relacionados con el nitrato de amonio. Al igual que en otras explosiones devastadoras, se determinó que la causa raíz fue un incendio incontrolado. El almacenamiento de una cantidad tan grande de nitrato de amonio en un solo lugar amplificó el impacto de la explosión, y la naturaleza urbana del lugar de almacenamiento aumentó el número de víctimas por la onda expansiva. Debido a estos análisis, se han formulado recomendaciones que incluyen la creación de una Agencia Reguladora de Productos Químicos para controlar la seguridad química a nivel nacional en el Líbano y mejorar la planificación de las respuestas de emergencia ante futuros eventos.
La naturaleza explosiva del nitrato de amonio
La mayoría de las explosiones de nitrato de amonio ocurren durante el transporte o el almacenamiento (Figura 1); sin embargo, para comprender plenamente los factores de riesgo de una explosión, es importante conocer la química y los procesos de fabricación del nitrato de amonio.
El nitrato de amonio se obtiene mediante la reacción de amoníaco con ácido nítrico en agua, seguida de una cuidadosa evaporación del agua para obtener un elemento sólido:
NH3 + HNO3 → NH4NO3
El amoníaco suele derivarse del nitrógeno atmosférico y el ácido nítrico se prepara a partir de la combustión del amoníaco. Estos dos productos iniciales no suelen mantenerse cerca el uno del otro. La fabricación se realiza en una solución acuosa porque la reacción produce una cantidad significativa de calor. El proceso de evaporación posterior ha sido el origen de varias explosiones. Otras causas de explosiones relacionadas con el proceso de fabricación incluyen la presencia de impurezas, que pueden reducir la estabilidad del nitrato de amonio. Sin un control de temperatura adecuado, también es posible que el nitrato de amonio absorba agua o cambie su forma cristalina, lo que da lugar a aglomerados que lo hacen inadecuado para su uso.
A pesar de décadas de estudio sobre las reacciones del nitrato de amonio, los mecanismos exactos de descomposición y explosión no se comprenden del todo. Este enigma se debe en parte a la complejidad química de la reacción, pero también a las variables condiciones ambientales y a los posibles contaminantes. Se ha planteado la siguiente reacción como la principal reacción de detonación:
2NH4NO3 → 2N2 + O2 + 4H2O
Una de las razones por las que el nitrato de amonio es tan explosivo es que contiene en la misma molécula tanto un combustible, en forma de ion amonio, como un potente agente productor de oxígeno, el nitrato. A medida que se produce la descomposición, se genera calor que inicia la detonación y, debido a que ya existe una fuente de oxígeno, la combustión se acelera rápidamente. El resultado es la producción de óxidos nitrosos, oxígeno, agua y grandes cantidades de calor y energía cinética. Estos productos provocan una expansión de volumen 1.000 veces mayor que el volumen inicial del nitrato de amonio, lo que genera daños catastróficos por onda expansiva en el área circundante.
Se han probado diversos procesos, aditivos y alternativas al nitrato de amonio en un intento por minimizar los peligros de explosiones accidentales, así como su uso indebido en general (Tabla 1). A pesar de ello, no existe una solución perfecta y es necesario seguir trabajando para desarrollar una alternativa segura y asequible. Producido por CAS, un informe de análisis que explora las lecciones aprendidas de las explosiones de nitrato de amonio subraya que «no basta con fabricar fertilizantes que no exploten accidentalmente; también es importante fabricar aquellos que no puedan hacerse explotar fácilmente».
Tabla 1. Lista de fertilizantes nitrogenados alternativos
Los fertilizantes nitrogenados alternativos también han sido objeto de estudio (Tabla 1). Sin embargo, la alternativa con mayor contenido de nitrógeno es un gas a temperatura ambiente y su toxicidad impide su uso. Mezclar fertilizantes con alto contenido de nitrógeno con otros macronutrientes puede producir un fertilizante eficaz y, al mismo tiempo, reducir el riesgo de explosión.
Manipulación del nitrato de amonio con precaución
Ya existen numerosas normativas y requisitos estrictos para la manipulación y el almacenamiento seguros del nitrato de amonio en varios países. En EE. UU., las normativas principales fueron emitidas en 2001 por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), y se puede encontrar orientación adicional en un documento de asesoramiento publicado en 2015 por la OSHA en colaboración con la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y la Oficina de Alcohol, Tabaco, Armas de Fuego y Explosivos (ATF). Este asesoramiento se emitió como parte de una iniciativa gubernamental en curso para mejorar la gestión de riesgos y la seguridad del nitrato de amonio, así como para ayudar a proteger el medio ambiente.
El informe de análisis de CAS sobre la seguridad del nitrato de amonio destaca que su almacenamiento seguro requiere una consideración cuidadosa de varias variables (Figura 2). Las normativas de la OSHA estipulan que se requiere una ventilación adecuada en las áreas de almacenamiento, lo cual es clave para evitar la acumulación de gases tóxicos y calientes, así como la aglomeración. Otros factores de seguridad clave contemplados en la legislación incluyen el uso de materiales no combustibles en las áreas de almacenamiento, mantener las temperaturas por debajo de los 54 °C (130 °F), limitar la cantidad de nitrato de amonio almacenado en un mismo lugar y garantizar medidas adecuadas contra incendios.
La legislación y las directrices son vitales para el control de una sustancia peligrosa como el nitrato de amonio sólido, pero solo pueden mejorar la seguridad si se cumplen. Mejorar la concienciación sobre los peligros del nitrato de amonio y la importancia de seguir las directrices existentes ayudaría a prevenir o, al menos, a limitar en gran medida futuros sucesos catastróficos.
El nitrato de amonio es una sustancia muy útil y económicamente importante de la que dependen la agricultura y otras industrias en todo el mundo. Sin embargo, los peligros de su fabricación y almacenamiento han quedado patentes tras varias explosiones devastadoras durante el último siglo. Para mejorar esta peligrosa situación, es fundamental que el público sea consciente de los peligros del nitrato de amonio y que se cumplan las medidas de seguridad mientras se buscan alternativas adecuadas.
Si desea obtener más información, descargue nuestro informe de análisis: «Explosiones de nitrato de amonio: lecciones aprendidas».
.avif)
