Ciclo que permite a transformação do nitrogênio atmosférico (N2)
O ciclo do nitrogênio é semelhante ao ciclo da água e mantém matérias e compostos necessários ao equilíbrio do ecossistema. Esse ciclo mantém o nitrogênio circulando entre os seres vivos.
Entre todos os elementos químicos, o nitrogênio é aquele que desempenha papel fundamental para a formação das proteínas e das bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina, timina e uracila) que fazem parte dos ácidos nucleicos, DNA e o RNA.
Embora muito abundante na atmosfera terrestre, os seres vivos não utilizam o elemento na sua forma livre, ou seja, no estado gasoso, como nitrogênio atmosférico (N2).
O ciclo do nitrogênio é importante porque mantém a circulação do elemento na atmosfera, e permite transformação da forma livre (N2) em compostos benéficos para os seres vivos. Os únicos seres vivos que absorvem o nitrogênio atmosférico (N2) são as bactérias do gênero Rhizobium, que estão presentes nas raízes das plantas leguminosas.
No ciclo do nitrogênio atuam bactérias importantes, como as desnitrificantes. (Foto: Wikipédia)
Etapas do ciclo do nitrogênio
Fixação
As bactérias do gênero Rhizobium fixam-se nas raízes das plantas e iniciam o processo de conversão do nitrogênio gasoso (N2) em amônia (NH3) ou em íons amônio (NH4+). Essa etapa de fixação ocorre de forma natural ou artificial e é classificada da seguinte forma:
• Fixação biológica: determinadas bactérias e cianobactérias, como a Anabaena verrucosa, assimilam o nitrogênio atmosférico (N2) e o transforma em componentes que são benéficos para os seres vivos, como o amoníaco (NH3), o nitrato (NO3-) e o nitrito (NO2-). Essas bactérias estabelecem uma relação simbiótica com as plantas;
• Fixação atmosférica: as emissões de relâmpagos na atmosfera separam as moléculas de nitrogênio, e os seus átomos são ligados com as moléculas de oxigénio (O2). Após essa junção de átomos e moléculas forma-se o monóxido de nitrogênio (NO). O composto monóxido de nitrogênio (NO) é um poluente da atmosfera porque intensifica a chuva ácida.
• Fixação industrial: o processo industrial chamado de Haber-Bosch produz o composto químico amoníaco (NH3) a partir da mistura do nitrogênio (N2) com o hidrogénio (H2) na atmosfera. O amoníaco (NH3) é muito utilizado como fertilizantes nas plantações.
Amonização
Os organismos decompositores que estão no solo fazem a transformação de resíduos orgânicos, como a ureia (NH2)2CO - eliminada na urina dos animais - em amônia (NH3), que são liberadas no meio ambiente.
Nitrificação
No solo estão presentes bactérias nitrificantes que auxiliam no processo de oxidação da amônia que libera os compostos nitrito (NO2-) e nitrato (NO3-). Esses compostos resultantes são captados pelas plantas. Na etapa de nitrificação existem dois processos químicos. Veja:
• Nitrosação: é a oxidação da amônia (NH3) que resulta no composto químico do nitrito (NO2-). Veja esse processo na equação abaixo:
Equação química da nitrosação. (Foto: Educa Mais Brasil)
• Nitratação: é a oxidação da amônia (NH3) que resulta em nitrato (NO3-). Veja esse processo na equação abaixo:
Equação química da nitratação. (Foto: Educa Mais Brasil)
Desnitrificação
As bactérias desnitrificantes existentes no solo transformam o nitrato (NO3-) em nitrogênio atmosférico (N2). Essa é a etapa do fechamento do ciclo do nitrogênio.
Repositórios do nitrogênio
O nitrogênio pode ser encontrado nos seguintes repositórios. Veja:
• Ar atmosférico: a concentração do nitrogênio na forma gasosa (N2), no ar atmosférico, é de cerca de 78%. Essa porcentagem corresponderia ao quantitativo de aproximadamente 3.9-4.0 x 109 TgN (TgN = Teragrama). Cada TgN de N corresponde a 1012 g do gás na atmosfera. Uma molécula do gás nitrogênio (N2) tem um tempo de residência, ou seja, as partículas residem por um período de 10 milhões de anos;
• Seres vivos: o nitrogênio está presente nas plantas e nos seres vivos. A porção quantitativa é de 3 x 104 TgN e o tempo de residência é de 50 anos.
• Rochas e solos: o nitrogênio presente nas rochas e nos solos tem porção de aproximadamente de 9.5 x 104 TgN, e o tempo de residência médio de 2000 anos;
• Oceanos: o nitrogênio é encontrado de duas formas nos oceanos. No fundo deles é na forma de sedimentos, no quantitativo de 4-5 x 108 TgN. E na superfície dos oceanos os nitrogênios estão dissolvidos em matérias orgânicas, numa quantidade de 2 x 105 TgN.