I chimici della Cornell University hanno scoperto un nuovo ruolo per l'ossido nitrico che potrebbe rimandare indietro i libri di testo biochimici per la revisione.

Hanno identificato un passaggio critico nel processo di nitrificazione, che è in parte responsabile delle emissioni agricole di ossido di azoto nocivo e dei suoi cugini chimici nell'atmosfera, contribuendo al cambiamento climatico globale.

Gli attuali modelli biochimici sostengono che l'idrossilammina inorganica è l'unico intermediario formato quando i batteri convertono l'ammoniaca - utilizzata nei fertilizzanti agricoli commerciali - in nitrito dormiente. In questo nuovo studio, i chimici hanno scoperto che l'idrossilammina viene convertita in un altro intermediario, l'ossido nitrico, che in condizioni normali del suolo funge da preludio chimico al nitrito. Ma in condizioni imperfette del suolo, l'ossido nitrico viene convertito nel potente protossido di azoto gas serra. L'opera è stata pubblicata su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , 17 luglio.

"Abbiamo trovato un buco nella tubazione del ciclo dell'azoto. Poiché c'è protossido di azoto che fuoriesce dal suolo nell'atmosfera, ora sappiamo dove sono i buchi, " ha detto il co-autore Jonathan Caranto, ricercatore post-dottorato in chimica. "Il protossido di azoto è costituito da ossido di azoto - questo è il precursore immediato. Se sai da dove proviene l'ossido di azoto, puoi fare una buona ipotesi sul rilascio di protossido di azoto."

Capire come funziona il modello è la chiave per trovare soluzioni per i gas serra. "Questo è ciò che offre la ricerca:individuare nuovi fori da tappare. I fori nella tubazione possono essere sigillati. Se non comprendi appieno il percorso biochimico, non puoi sapere da dove vengono gli inquinanti, " ha detto il co-autore Kyle Lancaster, assistente professore di chimica. "Altrimenti, stai sparando nel buio."

Nel 2015, il protossido di azoto rappresentava circa il 5% delle emissioni atmosferiche di gas serra, rispetto all'anidride carbonica all'82 per cento, secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti. Ossido nitroso, però, è un gas dannoso per l'ozono con un potenziale di riscaldamento globale più di 300 volte maggiore dell'anidride carbonica, disse Caranto. L'ossido nitrico contribuisce anche all'ozono troposferico e produce piogge acide.

L'ossido nitrico svolge un ruolo importante in medicina. Il giornale Scienza l'ha nominata Molecola dell'anno nel 1992 per la sua versatilità nella salute del cuore. Scienziato Robert F. Furchgott, che ha lavorato al Cornell Medical College - ora Weill Cornell Medicine - dal 1941 al 1949, ha vinto il Premio Nobel 1998 per la fisiologia o la medicina per il suo ruolo nella nostra comprensione dell'ossido nitrico.

La nuova ricerca mostra che l'ossido nitrico si forma lungo il percorso dall'idrossilammina al nitrito quando i batteri del suolo usano l'ammoniaca come combustibile chimico. In precedenza, gli scienziati hanno sostenuto che l'idrossilammina viene direttamente convertita in nitrito. "Questa ricerca potrebbe fare un'enorme differenza nella riorganizzazione dei modelli predittivi del flusso di azoto che gli scienziati usano per ottimizzare le pratiche di fertilizzazione, " disse Lancaster.

La produzione di gas serra e nitriti sono sottoprodotti della fertilizzazione commerciale, e i processi che li formano diminuiscono l'efficienza della fecondazione, disse Kyle. "Se riesci a rallentare la formazione di queste specie, rallentare l'ossidazione dell'ammoniaca nel fertilizzante, questo aumenterà il "tempo di permanenza" dell'azoto nel suolo. L'agricoltura diventa più efficiente, più economico e più sostenibile".

Conoscere questo componente dell'ossido nitrico potrebbe aiutare a ridurre il rapporto tra costi e benefici per gli agricoltori e altri produttori agricoli. Lancaster ha affermato:"Questo nuovo componente dei modelli potrebbe portare a una migliore pianificazione della fertilizzazione".