Los gases óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2), que en conjunto se denominan NOX, son contaminantes del aire bien conocidos porque se acumulan en las grandes ciudades, y aunque su principal fuente de origen son los combustibles fósiles, también se producen en erupciones volcánicas, rayos, incendios forestales, así como de la nitrificación y desnitrificación biótica del suelo.

En altas concentraciones, el NOX es perjudicial para la salud humana, los animales y las plantas, contribuye a la formación de smog, lluvia ácida, es relevante en la química del ozono troposférico y es un fuerte contribuyente del efecto invernadero.

Emisión de gases

La oxidación fotocatalítica es una estrategia de descontaminación de NOX especialmente sencilla y eficaz, basada en las propiedades fotocatalíticas de ciertos materiales semiconductores capaces de promover su oxidación con la ayuda de oxígeno, agua y luz.

La insuficiencia de nitrógeno en los suelos es suplida con fertilizantes minerales producidos industrialmente, un contribuyente importante a las emisiones de CO2.

Si bien los materiales semiconductores utilizados para este fin son principalmente compuestos sintéticos, algunos de estos eficientes materiales fotocatalíticos se encuentran de forma natural en el suelo.

Los suelos también contribuyen a la producción de NOX a través de la nitrificación y desnitrificación microbiana, y la quimiodenitrificación abiótica, teniendo un fuerte impacto en el ciclo del nitrógeno (N) en los suelos.

De hecho, tales procesos reducen el N disponible para las plantas, una carencia que se suple principalmente con la aplicación de fertilizantes minerales, cuya producción es muy exigente en cuanto a energía, y se encuentra entre los principales contribuyentes de emisiones de dióxido de carbono (CO2) de la actividad agricola.

La mayoría de los mecanismos involucrados en la emisión de gases NOX, y la fijación biológica e industrial del N2, han sido investigados durante más de un siglo; sin embargo, ningún estudio hasta la fecha se ha centrado en las reacciones de fijación de NOX en los suelos, mediada por el efecto específico de la luz, o en su relevancia para el ciclo del N del suelo, y por lo tanto en el intercambio de gases entre los ecosistemas terrestres y la atmósfera.

Evaluando reacciones químicas

Este es precisamente el foco de atención de un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad de Córdoba, quienes fundamentados en las propiedades fotoquímicas de algunos compuestos presentes en los suelos, examinaron su potencial mitigador y su contribución a los procesos de nitrificación y desnitrificación.

Los gases NOX son contaminantes del aire bien conocidos porque se acumulan en las grandes ciudades.

Para evaluar esto, los investigadores examinaron las reacciones químicas del NO inducidas por la luz en seis tipos de suelos que diferían en color, distribución del tamaño de las partículas, contenido de materia orgánica y mineralogía.

Este análisis reveló que las propiedades fotocatalíticas de algunos minerales presentes de forma natural en el suelo, activadas por la radiación solar, promueven un proceso de intercambio de gases el cual captura los gases NOX de la atmósfera y los transforma en nitrato, un componente esencial para las plantas.

En resumen, la exposición a la luz solar indujo una vía fotoquímica para el intercambio de N de los suelos. Este es un proceso complejo influenciado por la composición mineralógica general (particularmente por los minerales con potencial actividad fotocatalítica), la microestructura, el carbono orgánico y el contenido de agua.

Este hallazgo, señalan los autores, podría inspirar nuevas prácticas de gestión de suelos y fertilizantes destinadas a reducir las pérdidas de N y, probablemente, aportar nuevas herramientas para mitigar la contaminación por NOX en las zonas urbanas.

Referencia: Photochemical emission and fixation of NOX gases in soils. Science of the Total Environment, 2020. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134982