El desafío global del nitrógeno
Texto y fotos : Javier A. Pinzón
A comienzos del siglo XX, dos químicos alemanes de la Universidad de Karlsruhe, Fritz Haber y Carl Bosch, desarrollaron una forma de producir nitrógeno sintético a gran escala y a bajo costo. Su invención estimuló la producción en masa de fertilizantes a base de nitrógeno y, por lo tanto, transformó la agricultura en todo el mundo. Sin embargo, este incremento también marcó el comienzo de la interferencia humana a largo plazo con el balance de nitrógeno de la Tierra. Se estima que cada año una cantidad de nitrógeno reactivo (por valor de 200.000 millones de dólares) se pierde en el medio ambiente, degradando los suelos, contaminando el aire y provocando la propagación de “zonas muertas” y floraciones de algas tóxicas en las vías fluviales.
El nitrógeno (N2) se encuentra de manera natural en el medio ambiente; de hecho, cerca del 78% está en estado gaseoso, el cual, si no es oxidado o reducido a una forma reactiva, no será perjudicial para los ecosistemas ni para el ser humano. No obstante, es el nutriente que más limita la producción agrícola mundial y por esa razón es inyectado en los fertilizantes, aumentando así el rendimiento de los cultivos. Pero ¿qué pasa cuando se utiliza en exceso? y ¿qué impacto tiene en el planeta?
La creciente demanda en los sectores de agricultura, transporte, industria y energía ha ocasionado un fuerte aumento en las cifras de contaminación por nitrógeno y en las emisiones de gases de efecto invernadero. El óxido nitroso (N2O), por ejemplo, es un gas de efecto invernadero trescientas veces más potente que el dióxido de carbono. Se han identificado cinco áreas claves amenazadas por la contaminación con nitrógeno: calidad del agua, calidad del aire, balance de gases de efecto invernadero, ecosistemas y biodiversidad.
Calidad del agua
Un análisis del Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos sugiere que las elevadas concentraciones de nitratos en el agua potable pueden agravar múltiples problemas de salud, incluidos varios tipos de cáncer. En tierras agrícolas, el nitrógeno se encuentra principalmente como nitratos (NO3-) y estos no se retienen fuertemente en el suelo, razón por la cual es común que se drenen con las lluvias, alcanzando los cuerpos acuíferos, en un proceso conocido como lixiviación. El agua con altas concentraciones de nitratos representa un riesgo para la salud humana, en especial para la de los recién nacidos, quienes se pueden ver afectados por el síndrome del “bebé azul” o metahemoglobinemia, que inhibe el transporte de oxígeno en la sangre.
Calidad del aire y efecto invernadero
Los procesos de combustión fósil y de biomasa liberan óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), conocidos como óxidos de nitrógeno (NOx). Si bien se han realizado grandes esfuerzos para reducir la cantidad de NOx producidos por los vehículos y en la generación de energía, las emisiones siguen aumentando en los países desarrollados. En la atmósfera, el nitrógeno da origen a uno de los subproductos más indeseables: el ozono troposférico. La formación de ozono resulta nociva no solo por su amenaza para la salud humana, sino también porque, en la superficie del suelo, el ozono constituye un gas de efecto invernadero que deteriora los tejidos vegetales, inhibe el crecimiento de las plantas y limita su capacidad de absorber dióxido de carbono y compensar así el calentamiento global.
Según Mahesh Pradhan, experto en contaminación por nutrientes del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, las adiciones de nitrógeno al suelo a través de los fertilizantes aumentan el efecto invernadero. Alrededor del 60% de las emisiones de óxido nitroso vienen de los campos fertilizados, abonos y otras fuentes agrícolas. Este exceso de nitrógeno reactivo en el medio ambiente y su relación con el calentamiento global se asocia a los efectos del óxido nitroso (N2O), que está presente en la atmósfera a una concentración de 315 ppm, pese a que es menor que la concentración de CO2, que oscila entre 360 y 380 ppm. El problema radica en que cada molécula de N2O tiene un potencial trescientas veces mayor como factor de calentamiento global en comparación con una molécula de CO2.
Ecosistemas y biodiversidad
Según Ochoa Hueso, de la Universidad Autónoma de Madrid, el ser humano ha multiplicado de tres a cinco veces la cantidad de nitrógeno reactivo fijado de forma natural antes de la revolución verde y de la revolución industrial. Esto ha causado una pérdida sistemática de biodiversidad en todos los niveles tróficos (productores primarios, consumidores, descomponedores) y grupos biológicos (microorganismos, plantas, animales), así como en una disrupción de una gran cantidad de las interacciones ecológicas que aseguran el buen funcionamiento de los ecosistemas.
Estas alteraciones en la funcionalidad de los ecosistemas afectan, a su vez, su capacidad para mantener el suministro de servicios ecosistémicos claves de los que nuestras sociedades dependen, incluyendo la fertilidad del suelo, la regulación del clima, la polinización, la purificación del aire y del agua, entre muchos otros.
