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| Representación del Nitrógeno molecular |
El nitrógeno es esencial para
la vida. Interviene en la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos y otras
moléculas fundamentales del metabolismo de los seres vivos. Fue descubierto en 1772 por Daniel
Rutherford. En su estado natural, es un gas inodoro, insípido y poco reactivo
que se encuentra en el aire como N2 ocupando el 79% del volumen de
la atmósfera, lo que lo convierte en uno de los elementos más abundantes del
planeta. Esta gran reserva de nitrógeno sirve
a la vez de válvula reguladora de un ciclo biogeoquímico que mantiene el
equilibrio dinámico de la biosfera terrestre.
Con excepción de algunas
bacterias y algas, la molécula de N2 presente en el aire, no puede
ser asimilada por los seres vivos. El
nitrógeno atmosférico sólo puede ser aprovechado en forma de moléculas
inorgánicas (amonio, nitritos o nitratos). El proceso mediante el cual el
nitrógeno gaseoso es convertido en un compuesto útil para las plantas y los
animales; se llama fijación y ocurre de diferentes maneras.
En las tormentas eléctricas, se
sintetizan nitratos a partir del oxígeno (O2) y del nitrógeno (N2)
del aire, que son conducidos hasta el suelo por la lluvia. Unos 7.5 millones de toneladas de nitrógeno
se hacen disponibles cada año por esta vía.
Otro mecanismo mucho más importante es la fijación biológica que,
gracias a procesos metabólicos de algunos microrganismos, puede fijar hasta 44
millones de toneladas por año.
Una vez disponible en formas asimilables,
las plantas absorben el nitrógeno y lo transforman en aminoácidos. Los animales lo obtienen al comer plantas y
otros animales. Cuando mueren, mediante el proceso llamado amonificación; los
hongos y las bacterias desnitrificadoras descomponen los tejidos. El nitrógeno vuelve
a estado molecular que se volatiliza y retorna a la atmósfera.
A pesar del equilibrio de este
ciclo natural, el nitrógeno suele ser un elemento que escasea y en consecuencia
limita la capacidad productiva de muchos ecosistemas. Cuando el suelo aporta suficiente nitrógeno a
las plantas, estas crecen rápidamente.
En caso contrario, no crecen y son débiles. En suelos poco fértiles, el rendimiento de
las cosechas es bajo. A fin de recuperar
la fertilidad de los suelos “cansados” tradicionalmente, se utilizaron
productos naturales ricos en nitrógeno como el estiércol del ganado, la
gallinaza y el guano.
La síntesis artificial del
amoníaco, ha permitido fabricar abonos nitrogenados al punto de superar la
producción natural de la tierra. Se
estima que la producción anual es de unos 120 millones de toneladas de
nitrógeno sólido por lo que una parte sustancial del nitrógeno fijado se
encuentra en los fertilizantes.
El ciclo natural no puede
asimilar por completo la aportación masiva de nitrógeno por lo que el efecto
final de la fertilización termina siendo perjudicial para los ecosistemas.
Una parte del nitrógeno no
asimilado por los cultivos se volatiliza y vuelve a la atmósfera aumentando la
concentración de óxidos de nitrógeno NOx.
Estas moléculas están vinculadas al efecto invernadero que potencia el
cambio climático y reaccionan con el agua formando ácido nítrico, que
posteriormente es arrastrado por los vientos antes de descender con las lluvias
y nevadas. Así las aguas y los suelos se vuelven ácidos a grandes distancias de
las fuentes de emisión de los contaminantes.
En áreas donde el suelo está densamente compactado, la casi totalidad
del agua caída, fluye hacia los lagos y otras corrientes intensificando así el
problema.
La otra parte del nitrógeno no
asimilado por las plantas, es lavado o arrastrado por agua de lluvia o de
riego, contaminando así acuíferos, ríos, embalses, lagos y mares en un proceso
conocido como eutrofización, que provoca un aumento de la vegetación y otros
organismos que agotan el oxigeno e impiden el desarrollo de otras formas de
vida. Estas aguas se caracterizan por
baja calidad, mal olor y ausencia de peces.
El problema se agrava si la eutrofización afecta fuentes de agua
destinadas al abastecimiento urbano.
Como vemos, el sobrepasar el
límite natural de fijación natural del nitrógeno, contamina las fuentes de agua
y afecta la capacidad productiva de los ecosistemas y en consecuencia
disminuyen los bienes, servicios y utilidades que podemos
obtener de actividades productivas, recreativas o industriales. Un ejemplo
concreto es la disminución de la captura de camarón en el Golfo de México
debido a la hipoxia causada por los fertilizantes transportados por los ríos
del Medio Oeste de los EE.UU.
Los efectos derivados de haber
sobrepasado este límite son evidentes. Existe
un conocimiento limitado de la reacción del sistema tierra a nivel global, lo
que genera gran incertidumbre. Por tal
razón, se deben aunar esfuerzos a nivel internacional para financiar proyectos
de investigación y mejora de técnicas de producción que ayuden a remediar esta
situación.
Bibliografía:
Ciclo del Nitrógeno. Tecnun. Recuperado el 5 de marzo de 2012 de:
Eutrofización de aguas. Ambientum.
Recuperado el 7 de marzo de 2012 de:
Preguntas frecuentes sobre el nitrógeno. Fertimax. Recuperado el 6 de marzo de 2012
de:
Fundación universidad empresa
de la provincia de Cádiz, módulo de ecología, 2007
Imagen de nitrógeno molecular. quimica.laguia2000.com.
Recuperado el 17 de julio de 2012 de: http://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/importancia-del-nitrogeno
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