L’azoto è l’elemento più abbondante nell’atmosfera del nostro pianeta. Circa il 78% dell’atmosfera è costituita da gas azoto (N2).

L’azoto è un componente cruciale per tutta la vita. È una parte importante di molte cellule e processi come aminoacidi, proteine e persino il nostro DNA. È anche necessario produrre clorofilla nelle piante, che viene utilizzata nella fotosintesi per produrre il loro cibo.

Come parte di questi processi vitali, l’azoto viene trasformato da una forma chimica all’altra. Le trasformazioni che l’azoto subisce mentre si muove tra l’atmosfera, la terra e gli esseri viventi costituiscono il ciclo dell’azoto.

Fissazione

L’azoto nella sua forma gassosa (N2) non può essere utilizzato dalla maggior parte degli esseri viventi. Deve essere convertito o “fissato” in una forma più utilizzabile attraverso un processo chiamato fissazione. Ci sono tre modi in cui l’azoto può essere fissato per essere utile per gli esseri viventi:

• Biologicamente: il gas azoto (N2) si diffonde nel terreno dall’atmosfera e le specie di batteri convertono questo azoto in ioni ammonio (NH4+), che possono essere utilizzati dalle piante. I legumi (come trifoglio e lupini) sono spesso coltivati dagli agricoltori perché hanno noduli sulle loro radici che contengono batteri che fissano l’azoto. (Ulteriori informazioni su questo processo nell’articolo Il ruolo del trifoglio.)
• Attraverso il fulmine: il fulmine converte l’azoto atmosferico in ammoniaca e nitrati (NO3) che entrano nel suolo con le precipitazioni.
• Industrialmente: le persone hanno imparato a convertire il gas azoto in ammoniaca (NH3 -) e fertilizzanti ricchi di azoto per integrare la quantità di azoto fissata naturalmente.

Decomposizione

Le piante assorbono composti azotati attraverso le loro radici. Gli animali ottengono questi composti quando mangiano le piante. Quando le piante e gli animali muoiono o quando gli animali espellono i rifiuti, i composti azotati nella materia organica rientrano nel terreno dove vengono scomposti da microrganismi, noti come decompositori. Questa decomposizione produce ammoniaca, che può quindi passare attraverso il processo di nitrificazione.

Nitrificazione

I batteri nitrificanti nel terreno convertono l’ammoniaca in nitrito (NO2-) e quindi in nitrato (NO3-). Questo processo è chiamato nitrificazione. Composti come nitrato, nitrito, ammoniaca e ammonio possono essere prelevati dai terreni dalle piante e quindi utilizzati nella formazione di proteine vegetali e animali.

Denitrificazione

La denitrificazione completa il ciclo dell’azoto convertendo il nitrato (NO3-) in azoto gassoso (N2). I batteri denitrificanti sono gli agenti di questo processo. Questi batteri usano il nitrato invece dell’ossigeno quando ottengono energia, rilasciando gas azoto nell’atmosfera.

Composti azotati e potenziali impatti ambientali

L’agricoltura può essere responsabile di circa la metà della fissazione dell’azoto sulla Terra mediante fertilizzanti e la coltivazione di colture azotofissanti. L’aumento degli input di azoto (nel suolo) ha portato alla produzione di molti più alimenti per nutrire più persone, nota come “la rivoluzione verde”.

Tuttavia, l’azoto in eccesso rispetto alla domanda vegetale può fuoriuscire dai terreni nei corsi d’acqua. L’arricchimento dell’azoto contribuisce all’eutrofizzazione.

Un altro problema può verificarsi durante la nitrificazione e la denitrificazione. Quando il processo chimico non è completato, si può formare protossido di azoto (N2O). Ciò è preoccupante, poiché N2O è un potente gas serra che contribuisce al riscaldamento globale.

Un equilibrio di composti azotati nell’ambiente supporta la vita vegetale e non è una minaccia per gli animali. È solo quando il ciclo non è bilanciato che si verificano problemi.

Some common forms of nitrogen