L’azote est un élément indispensable à la croissance et au développement des plantes cultivées qu’elles trouvent dans le sol et dont dépend la productivité agricole. En effet, les plantes poussent en se nourrissant de l’azote d’autres plantes en décomposition (le compost) ou des déjections d’organismes qui ont consommé des plantes, directement ou indirectement (en mangeant des animaux qui ont mangé les plantes) : c’est le cycle de l’azote.
L’azote a toujours posé un problème aux agriculteurs : le seul moyen d’enrichir les sols en azote pour les cultures était l’épandage de fumier, ce qui nécessitait des animaux à la ferme ou la rotation des cultures, en plantant dans le champ entre deux récoltes des légumineuses, dont les racines contiennent des bactéries qui enrichissent le sol en azote. Pour faire simple, plus on met d’azote dans le sol, plus on produit.
Pendant très longtemps, on a donc calculé qu’il était impossible de nourrir plus d’un milliard d’humain jusqu’à ce que Fritz Haber réussie à produire de l’ammoniac à partir de l’azote de l’air (procédé de Haber-Bosch). Alors que l’on craignait à la fin du 19ᵉ siècle qu’1,5 milliard de personnes meurent de faim dans les années 30 lorsque le guano serait épuisé, la population mondiale a augmenté, et même explosé, exactement au rythme de l’augmentation de la production d’engrais azotés : les deux courbes, à partir de la moitié du 20ᵉ siècle, sont pratiquement confondues.
On estime que si l’agriculture utilisait encore les techniques d’avant l’invention du procédé de Haber-Bosch, il serait impossible de nourrir 40% de la population mondiale actuelle. Mais cela cause les pics de pollution des villes; Dans l’eau, les nitrates provoquent la prolifération des algues, puis de bactéries qui s’en nourrissent, et au passage absorbent l’oxygène dissous dans l’eau ce qui créée des zones mortes.
Rien n’est simple.