B.K. Song raccoglie campioni d'acqua da un lago eccessivamente fertilizzato per l'analisi delle comunità microbiche e dei nutrienti. Credito:David Malmquist
Coloro che si occupano della salute di Chesapeake Bay hanno familiarità con l'azoto come un importante inquinante il cui deflusso eccessivo nelle acque della baia può portare a fioriture di alghe e zone morte a basso contenuto di ossigeno. Forse meno familiare è il ruolo significativo che una forma di gas azoto svolge nel riscaldamento dell'effetto serra e nella distruzione dello strato di ozono terrestre.
Ora, un gruppo internazionale di scienziati tra cui B.K. Song of William &Mary's Virginia Institute of Marine Science ha scoperto che la produzione di questo potente gas serra, noto come N2O o protossido di azoto, può essere aggirato come complessi composti azotati nel suolo, acqua e fertilizzanti si scompongono nel gas azoto non reattivo (N2) che costituisce la maggior parte della nostra atmosfera.
La loro scoperta, pubblicato in una recente edizione di Rapporti scientifici , rivela un percorso completamente nuovo nel ciclo globale dell'azoto e potrebbe portare a nuovi modi per gli agricoltori e altri di ridurre le loro emissioni di gas nocivi. L'autore principale dello studio è Rebecca Phillips del Landcare Research Institute della Nuova Zelanda, insieme ai colleghi di Landcare Andrew McMillan, Gwen Grelet, Bevan Weir e Palmada Thilak. Allo studio ha contribuito anche Craig Tobias dell'Università del Connecticut.
L'agricoltura fornisce più protossido di azoto nell'atmosfera di qualsiasi altra attività umana, principalmente attraverso la fertilizzazione con azoto. Questo gas serra è 300 volte più efficace nell'intrappolare il calore rispetto all'anidride carbonica e 10 volte più efficace del metano. Il protossido di azoto si sposta anche nella stratosfera e distrugge l'ozono.
Professore Associato B.K. Song raccoglie campioni d'acqua da un flusso locale per l'analisi dell'azoto e delle comunità microbiche. Credito:David Malmquist
L'attuale saggezza sostiene che il protossido di azoto è inevitabilmente prodotto quando l'azoto del suolo, compresi i componenti dei fertilizzanti come l'ammoniaca, ammonio, e l'urea:si decompone. Si è anche pensato che questo processo di rottura, noto come denitrificazione, richiede l'azione dei microbi e può avvenire solo in assenza di ossigeno.
La ricerca attuale contraddice ciascuna di queste idee di vecchia data.
"I nostri risultati mettono in dubbio l'ipotesi che il protossido di azoto sia un intermedio necessario per la formazione di gas azoto, " dice Phillips. "Essi gettano anche dubbi sul fatto che la produzione microbica di protossido di azoto debba avvenire in assenza di ossigeno".
Un agricoltore applica fertilizzante azotato a un campo. Credito:The College of William &Mary
"Ora abbiamo un percorso che non richiede microbi, " aggiunge Song. "Il processo di denitrificazione può avvenire in modo abiotico, senza bisogno di batteri o funghi."
La scoperta del team potrebbe portare ad applicazioni pratiche per ridurre gli impatti dell'eccesso di azoto nell'ambiente, un argomento su cui si sono concentrati presentando le loro scoperte durante un recente incontro a Washington, DC, sponsorizzato dal Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti e dal National Integrated Water Quality Program.
"Potrebbe darci un modo per progettare il sistema per ridurre i livelli di azoto fisso, " dice Song. "Cambiando i tipi e i rapporti dei composti azotati nei fertilizzanti, potresti avere un modo migliore per ridurre l'eccesso di azoto, e per mitigare l'eutrofizzazione o l'arricchimento di nutrienti nelle acque vicine".
La fertilizzazione di cortili e giardini domestici è un'altra fonte di azoto per l'ambiente. Credito:The College of William &Mary
Phillips aggiunge, "Ulteriori ricerche potrebbero informare gli agricoltori su come coltivare la materia organica del suolo utile per la gestione dell'azoto. Forme organiche di azoto del suolo, come i prodotti di scarto di piante e funghi, potrebbe aiutare a convertire l'azoto inorganico in eccesso, che altrimenti verrebbe lisciviato in acqua o emesso come protossido di azoto, in una forma non dannosa per l'ambiente".
Però, gli scienziati affermano che sono necessarie ulteriori ricerche per testare esattamente quali forme di azoto organico sono più efficaci. Il team sta ora sviluppando proposte per ulteriori finanziamenti che consentiranno loro di studiare applicazioni in azienda per trasformare l'azoto in eccesso dal suolo e dall'acqua in gas N2 atmosferico non reattivo senza produrre N2O. Ciò potrebbe consentire agli scienziati di sviluppare opzioni per gestire il destino dell'azoto agricolo evitando le emissioni di gas serra.
