Motorvägar kvävda av trafik, stormarknader lastade med gödselodlat lager från distansfält och praktiskt taget allt vi rör vid härrörande från petroleumbaserad plast. Det är svårt att föreställa sig livet bortom vår fossildrivna värld. Svart guld har gett oss oöverträffat välstånd, men det har också förorenat vår miljö, kanske irreparabelt, och det finns ett ändligt utbud. Nu då?

Svaret, min vän, blåser i vinden. Men inte i klagomålet, ouppnåeligt sätt som Bob Dylan uttryckte i sina berömda texter. Livgivande kväve flödar runt omkring oss och, enligt biokemisten Lance Seefeldt från Utah State University och andra toppforskare, det har nyckeln till hållbarhet bortom icke-förnybar energi.

US Department of Energy Office of Basic Energy Sciences samlade Seefeldt och 16 andra experter på kväveforskning i Washington, D.C. för ett toppmöte i oktober 2016 för att diskutera det nuvarande området för kväveaktiveringskemi och dess framtida riktningar. Teamet rapporterar sina slutsatser i en översiktsartikel den 25 maj, 2018, nummer av tidskriften Vetenskap .

"Denna sammankomst var en "Vem är vem" av kväveforskning, säger Seefeldt, professor vid USU:s institution för kemi och biokemi, en American Academy for the Advancement of Science Fellow och en medordförande för sammankomsten. "Vår grupp inkluderade Nobelpristagaren Robert Schrock och kulmen på våra ansträngningar är verkligen en tour de force. Ingen av oss, individuellt, kunde ha skrivit den här rapporten."

Allt liv på jorden kräver kväve och hela 80 procent av planetens atmosfär, i form av kväve, består av den livsuppehållande gasen. Än, varken djur eller växter har direkt tillgång till kväve.

"Det är en otrolig ironi, " säger Seefeldt. "Vi behöver kväve för att överleva och vi simmar i ett hav av det, men vi kan inte komma till det. Människor och djur får kväve från protein i vår mat. Växter får kväve från jorden."

Det var där fossila bränslen kom in i bilden för ungefär ett sekel sedan. De tyska forskarna Franz Haber och Carl Bösch var pionjärer i en revolutionerande process för att bryta kvävets ultrastarka bindningar och möjliggöra kommersiell produktion av gödselmedel, som stimulerade en oöverträffad tillväxt av den globala livsmedelsförsörjningen och, senare, världens befolkning.

"Det var ett av historiens tekniska underverk, men den förbrukar för närvarande cirka två procent av världens fossila bränsletillförsel och därmed, den har ett mycket tungt koldioxidavtryck, säger Seefeldt.

Vad drog han och hans forskarkollegor för slutsatsen från toppmötet? Det är dags att inleda en ny revolution.

"Det finns möjligheter att uppnå radikalt förbättrade, nya och annorlunda vägar (för att uppnå kväveomvandlingar), " skriver forskarna. "Men framsteg i detta avseende kommer att kräva en förståelse på molekylär nivå av kväveomvandlingsreaktioner, såväl som ... upptäckt av nya katalytiska system och alternativa sätt att leverera den energi som behövs för att driva dessa reaktioner."

Seefeldt och hans USU-team, vars forskning stöds av DOE, har redan banat väg för en ren och förnybar ljusdriven process för att omvandla kväve till ammoniak, en primär komponent i gödselmedel.

"Vår forskning om denna process, som använder nanomaterial för att fånga ljusenergi, visar hur solljus eller artificiellt ljus kan driva kvävefixering, "Säger Seefeldt. "Det är en potentiell gamechanger."