Contaminación por nitrógeno: el elemento olvidado del cambio climático

Si bien la contaminación por carbono ocupa todos los titulares por su papel en el cambio climático, la contaminación por nitrógeno es posiblemente un problema más desafiante. De alguna manera, necesitamos cultivar más alimentos para alimentar a una población en expansión mientras minimizamos los problemas asociados con el uso de fertilizantes nitrogenados.

Solo en Europa, los costes medioambientales y para la salud humana de la contaminación por nitrógeno se estiman en 70-320.000 millones de euros al año.

Las emisiones de nitrógeno como el amoníaco, el óxido de nitrógeno y los óxidos nitrosos contribuyen a la formación de partículas y lluvia ácida. Estos causan problemas respiratorios y cánceres para las personas y daños a bosques y edificios.

Los gases nitrogenados también juegan un papel importante en el cambio climático global. El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero particularmente potente, ya que es más de 300 veces más eficaz para atrapar el calor en la atmósfera que el dióxido de carbono.

El nitrógeno de los fertilizantes, los efluentes del ganado y las aguas residuales humanas estimulan el crecimiento de algas y contaminan el agua. La factura de daños estimada en A $ 8.2 mil millones a la Gran Barrera de Coral es un recordatorio de que nuestras elecciones en tierra tienen un gran impacto en la tierra, el agua y el aire río abajo.

La pérdida de nitrógeno también perjudica a los agricultores, ya que representa un crecimiento potencial reducido de los cultivos o fertilizante desperdiciado. Este impacto es más agudo para los pequeños agricultores de los países en desarrollo, para quienes los fertilizantes nitrogenados son a menudo el mayor costo de la agricultura. La producción reducida por la pérdida de nitrógeno puede representar hasta el 25% de los ingresos del hogar.

La solución al desafío del nitrógeno deberá provenir de una combinación de innovación tecnológica, políticas y acción de los consumidores.

El ingrediente esencial

El nitrógeno es un componente esencial para los aminoácidos, las proteínas y el ADN. El crecimiento de las plantas depende de ello; los animales y las personas la contraen al comer plantas u otros animales.

El gas nitrógeno (N₂) constituye el 78% del aire, pero las plantas no lo pueden utilizar. Los fertilizantes suelen estar hechos de amoníaco, una forma de nitrógeno que prefieren las plantas.

Un siglo después de que el desarrollo del proceso Haber-Bosch nos dio una forma de fabricar fertilizantes nitrogenados, nuestra demanda aún no se ha estabilizado.

El uso de fertilizantes nitrogenados ha aumentado de 11 millones de toneladas en 1961 a 108 millones de toneladas en 2014. A medida que los niveles de dióxido de carbono continúan aumentando en la atmósfera, es probable que algunas plantas como los granos también demanden más nitrógeno.

Trigo con y sin fertilizante nitrogenado.
Deli Chen / Universidad de Melbourne

De hecho, el nitrógeno de los fertilizantes ahora representa más de la mitad de las proteínas en la dieta humana. Sin embargo, alrededor del 50% del nitrógeno aplicado se pierde en el medio ambiente en la escorrentía del agua de los campos, los desechos animales y las emisiones de gases del metabolismo de los microbios del suelo.

Estas pérdidas han ido en aumento a lo largo de las décadas a medida que aumenta el uso de fertilizantes nitrogenados. El nitrógeno reactivo causa daños de amplio alcance y causará más daños si no se controlan las pérdidas de nitrógeno.

Ante una población en crecimiento y un clima cambiante, necesitamos más que nunca optimizar el uso de nitrógeno y minimizar las pérdidas.

De la granja a la mesa

Una forma de comprender nuestro uso de nitrógeno es observar nuestra huella de nitrógeno: la cantidad de contaminación por nitrógeno liberada al medio ambiente por los alimentos, la vivienda, el transporte y los bienes y servicios.

Una investigación realizada por la candidata a doctorado de la Universidad de Melbourne, Emma Liang, muestra que Australia tiene una gran huella de nitrógeno. Con 47 kg de nitrógeno por persona cada año, Australia está muy por delante de EE. UU., Que llegó con 28 kg de nitrógeno por persona.

Una dieta rica en proteínas animales parece estar impulsando la gran huella de nitrógeno de Australia. El consumo de productos animales representa el 82% de la huella de nitrógeno de los alimentos en Australia.

Los productos animales tienen altos costos de nitrógeno en comparación con los productos vegetales. Ambos productos comienzan con el mismo costo en nitrógeno como resultado del cultivo de un cultivo, pero ocurren pérdidas adicionales significativas a medida que el animal consume alimentos a lo largo de su ciclo de vida.

El proyecto N-Footprint tiene como objetivo ayudar a las personas e instituciones a calcular sus huellas de nitrógeno. Muestra cómo cada uno de nosotros puede tener un impacto en la contaminación por nitrógeno a través de nuestras elecciones diarias.

Podemos optar por consumir dietas proteicas con una huella de nitrógeno más baja, como verduras, pollo y mariscos en lugar de carne de res y cordero. Podemos optar por reducir el desperdicio de alimentos comprando cantidades más pequeñas (y con más frecuencia si es necesario) y compostando los desperdicios de alimentos. La buena noticia es que, si reducimos nuestra huella de nitrógeno, también reducimos nuestra huella de carbono.

De vuelta a la granja

Mientras tanto, deben continuar los esfuerzos para utilizar el nitrógeno de manera más eficiente en las granjas. Estamos mejorando en la comprensión de las pérdidas de nitrógeno del suelo a través de técnicas micrometerológicas.

Desde sentarse al sol con cámaras de cubos de plástico, viales de vidrio y jeringas, los científicos ahora usan torres altas y láseres para detectar pequeños cambios en las concentraciones de gas en áreas grandes y enviar los resultados directamente a nuestras computadoras.

Torre de covarianza Eddy
Torre de covarianza Eddy.
Mei Bai / Universidad de Melbourne

Ahora sabemos que la nitrificación (cuando el amoníaco se convierte en nitrato) es un factor importante que contribuye a las pérdidas de nitrógeno y, por lo tanto, al cambio climático y al daño a los ecosistemas. Es un proceso que los investigadores y los agricultores tienen como objetivo reducir las pérdidas de nitrógeno.

Los inhibidores de la nitrificación se utilizan ahora comercialmente para mantener el nitrógeno en forma de amonio, que prefieren las plantas, y para prevenir la acumulación de nitrato, que se pierde más fácilmente en el medio ambiente.

A medida que avanza esta tecnología, comenzamos a responder la pregunta de cómo estos inhibidores afectan las comunidades microbianas que mantienen la salud de nuestro suelo y forman la base de los ecosistemas.

Por ejemplo, nuestra investigación muestra que el fosfato de 3,4-dimetilpirazol (mejor conocido como DMPP) inhibe la nitrificación sin afectar la diversidad de la comunidad microbiana del suelo.

También ha habido interesantes observaciones de que los sistemas de raíces de algunos pastos tropicales inhiben la nitrificación. Esto abre una opción de gestión para reducir las tasas de nitrificación en el medio ambiente utilizando enfoques genéticos.

Resolver el desafío del uso de nitrógeno requerirá investigar formas más eficientes para que los productores primarios usen nitrógeno, pero también necesitará el liderazgo del gobierno y las opciones de los consumidores para desperdiciar menos o comer más proteína vegetal. Estas herramientas harán que los argumentos a favor del cambio sean más claros y que la tarea de alimentar al mundo sea más ecológico.


Del 4 al 8 de diciembre, los principales investigadores internacionales se reunirán en Melbourne para la 7ª Conferencia Internacional sobre la Iniciativa del Nitrógeno para discutir las mejores nuevas soluciones a los problemas en el uso del nitrógeno. Para una mirada más profunda a estos temas, visite el sitio web de INI2016 o únase a una variedad de expertos en alimentos y producción en el Good Food for 9 Billion: Community Forum.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.

La conversación

Author: Mireia López

Soy pedagoga, pero en mis ratitos me dedico a escribir y divulgar sobre temas tan importantes como la ecología, espero que os guste lo que tengo que decir en mis pequeñas aportaciones.

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