L’azoto è essenziale per la vita sulla Terra. È un componente di tutte le proteine e si trova in tutti i sistemi viventi. I composti dell’azoto sono presenti in materiali organici, alimenti, fertilizzanti, esplosivi e veleni. L’azoto è cruciale per la vita, ma in eccesso può anche essere dannoso per l’ambiente.
Nominato dalla parola greca nitron, per “soda nativa”, e geni per “formare”, l’azoto è il quinto elemento più abbondante nell’universo. L’azoto gassoso costituisce il 78% dell’aria della Terra, secondo il Los Alamos National Laboratory. D’altra parte, l’atmosfera di Marte è solo il 2,6% di azoto.
Nella sua forma gassosa, l’azoto è incolore, inodore e generalmente considerato inerte. Nella sua forma liquida, l’azoto è anche incolore e inodore, e sembra simile all’acqua, secondo Los Alamos.
Solo i fatti
- Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 7
- Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): N
- Peso atomico (massa media dell’atomo): 14,0067
- Densità: 0,0012506 grammi per centimetro cubo
- Fase a temperatura ambiente: Gas
- Punto di fusione: meno 321 gradi Fahrenheit (meno 210 gradi Celsius)
- Punto di ebollizione: meno 320,42 F (meno 195,79 C)
- Numero di isotopi (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni): 16 compresi 2 stabili
- Isotopi più comuni: Azoto-14 (abbondanza: 99.63 per cento)
Componente fertilizzante
L’azoto fu scoperto nel 1772 dal chimico e medico Daniel Rutherford, quando rimosse l’ossigeno e l’anidride carbonica dall’aria, dimostrando che il gas residuo non avrebbe sostenuto organismi viventi o la combustione, secondo il Los Alamos National Laboratory. Altri scienziati, tra cui Carl Wilhelm Scheele e Joseph Priestly, stavano lavorando sullo stesso problema, e chiamavano l’azoto aria “bruciata”, o aria senza ossigeno. Nel 1786, Antoine Laurent de Lavoisier, chiamò l’azoto “azote”, che significa “senza vita”. Questo si basava sull’osservazione che è la parte dell’aria che non può sostenere la vita da sola.
Uno dei più importanti composti dell’azoto è l’ammoniaca (NH3), che può essere prodotta nel cosiddetto processo Haber-Bosch, in cui l’azoto reagisce con l’idrogeno. Il gas di ammoniaca incolore con un odore pungente può essere facilmente liquefatto in un fertilizzante azotato. Infatti, circa l’80% dell’ammoniaca prodotta viene usata come fertilizzante. Viene anche usata come gas refrigerante; nella fabbricazione di plastica, tessuti, pesticidi e coloranti; e nelle soluzioni di pulizia, secondo il Dipartimento di Stato di New York.
Il ciclo dell’azoto
Il ciclo dell’azoto, in cui l’azoto atmosferico viene convertito in diversi composti organici, è uno dei processi naturali più cruciali per sostenere gli organismi viventi. Durante il ciclo, i batteri del suolo trasformano o “fissano” l’azoto atmosferico in ammoniaca, di cui le piante hanno bisogno per crescere. Altri batteri convertono l’ammoniaca in aminoacidi e proteine. Poi gli animali mangiano le piante e consumano le proteine. I composti dell’azoto ritornano al suolo attraverso i rifiuti animali. I batteri riconvertono l’azoto di scarto in azoto gassoso, che ritorna nell’atmosfera.
Nel tentativo di far crescere più velocemente i raccolti, la gente usa l’azoto nei fertilizzanti. Tuttavia, l’uso eccessivo di questi fertilizzanti in agricoltura ha avuto conseguenze devastanti per l’ambiente e la salute umana, poiché ha contribuito all’inquinamento delle acque sotterranee e di superficie. Secondo la U.S. Environmental Protection Agency (EPA), l’inquinamento da nutrienti causato dall’eccesso di azoto e fosforo nell’aria e nell’acqua, è uno dei problemi ambientali più diffusi, costosi e impegnativi.
Affrontare lo squilibrio
Una delle soluzioni al problema dell’eccesso di azoto sta nell’agricoltura sostenibile, nell’agricoltura biologica e nell’aumentare la consapevolezza di questi problemi ambientali tra gli agricoltori, secondo Randy A. Dahlgren, professore di scienze del suolo all’Università della California, Davis.
“L’idea sarebbe quella di cercare di eliminare l’uso di questi fertilizzanti commerciali e utilizzare invece i rifiuti organici”, per esempio i rifiuti animali, ha detto. Un altro passo sarebbe quello di utilizzare fertilizzanti a lento rilascio che hanno rivestimenti di plastica su di loro e, invece di rilasciare l’azoto subito, il rilascio di azoto avviene gradualmente durante la stagione di crescita, “cercando di abbinare il rilascio di azoto dal fertilizzante rivestito di plastica con le esigenze della pianta”, ha detto.
I microbiologi dell’Università di Alberta in Canada e l’Università di Vienna in Austria potrebbero aver scoperto un’altra soluzione. Nell’agosto 2017, i ricercatori hanno annunciato di aver identificato un microbo ossidante dell’ammoniaca chiamato Nitrospira inopinata.
Secondo i ricercatori, Nitrospira inopinata è una spugna di ammonio, essenzialmente superando quasi tutti gli altri tipi di batteri e archaea (organismi unicellulari) nell’ossidazione dell’ammonio nell’ambiente. Poiché questo microbo è un ossidatore così efficiente, potrebbe produrre meno protossido di azoto nel processo.
Le nuove scoperte, che appaiono sulla rivista scientifica Nature, potrebbero avere importanti implicazioni per la ricerca sui cambiamenti climatici. I ricercatori sono pronti a mettere alla prova questo microbo attraverso una varietà di applicazioni pratiche che potrebbero ridurre i livelli di ammonio nel suolo, nell’acqua e nell’atmosfera. Alcune di queste applicazioni potrebbero comportare modifiche alla nostra acqua potabile, ai trattamenti delle acque reflue e alla purificazione del suolo, secondo l’Università di Alberta.
Chi lo sapeva?
- Anche se il termine “azoto” è usato in inglese per riferirsi all’elemento, il termine di Lavoisier “azote” è ancora usato in francese, e la sua forma è presente in “azoto” in italiano o “azot” in polacco.
- L’azoto liquido è frequentemente usato come refrigerante, per esempio, per conservare sperma, uova e altre cellule utilizzate nella ricerca medica o nelle cliniche di fertilità, secondo la Royal Society of Chemistry.
- L’azoto liquido è anche usato per congelare rapidamente gli alimenti e aiutare a preservare il loro sapore, consistenza, umidità e gusto.
- L’azoto costituisce il 95 per cento dell’atmosfera di Titano (la più grande luna di Saturno), secondo il Jet Propulsion Laboratory.
- L’azoto gassoso gioca un ruolo nella formazione di un’aurora – uno spettacolo naturale di luce nel cielo che può essere osservato prevalentemente nelle regioni artiche e antartiche – che si verifica quando elettroni in rapido movimento dallo spazio si scontrano con ossigeno e azoto nella nostra atmosfera, secondo la NASA.
- L’azoto gassoso può essere ottenuto riscaldando una soluzione acquosa di nitrato di ammonio (NH4NO3), un solido cristallino che è comunemente usato nei fertilizzanti.
- Circa 150 tonnellate di ammoniaca sono prodotte ogni anno usando il processo Haber, secondo la Royal Society of Chemistry.
- L’azoto sotto forma di cloruro di ammonio, NH4Cl, era prodotto nell’antico Egitto riscaldando una miscela di escrementi animali, urina e sale, secondo la Royal Society of Chemistry.
- La nitroglicerina, un violento esplosivo usato nella produzione della dinamite, è un liquido oleoso e incolore che contiene azoto, ossigeno e carbonio.
Integrazione di Traci Pedersen, collaboratore di Live Science.