¿Y si hablamos de nitrógeno?

He intentado resistirme, por lo que tiene de tópico, pero empezaré este texto haciendo referencia al nitrógeno atmosférico: casi un 80% del aire que respiramos es nitrógeno. Nitrógeno molecular (N₂), para ser exactos. Hasta tenemos una canción de Mecano que nos lo recuerda. Como elemento químico, es uno de los componentes básicos de los aminoácidos que conforman las proteínas. Sin nitrógeno, sería muy complicada la vida tal y como la conocemos.

Estas dos afirmaciones conforman la «cara buena» del nitrógeno. Quienes trabajamos en el estudio de la sostenibilidad de los agroecosistemas sabemos muy bien que, a esta cara amable para la vida, la acompaña una bastante menos sonriente.

Hace tiempo, cuando comenzaba mi doctorado, en una de las primeras conferencias a las que pude asistir se presentó al nitrógeno como una suerte de doctor Jekyll y Mr. Hyde. La reunión era en Edimburgo, ciudad del fantástico personaje del gran Robert Louis Stevenson. En esa conferencia se debatía, entre otros temas, sobre la necesidad de construir y difundir mensajes claros sobre los desafíos medioambientales (y sociales) ligados los impactos negativos del exceso de compuestos nitrogenados en el medio, y la dificultad de dicha empresa. Más de una década después, tengo la impresión de que aún queda mucho por hacer. Y ello pese a la gran labor de investigadores como el profesor Mark Sutton, a través del impulso de iniciativas internacionales como la Declaración de Colombo de Naciones Unidas sobre contaminación por Nitrógeno, y de la grave incidencia que la liberación de compuestos nitrogenados a la atmósfera y las aguas tiene sobre nuestros ecosistemas y sobre nuestra salud.

Por qué el nitrógeno es esencial para el medio ambiente y la salud humana

Desafortunadamente, para nuestra salud y la de los ecosistemas que nos rodean, aquel colorido ciclo del nitrógeno (la circulación de nitrógeno en la biosfera a través de procesos bioquímicos y físicos) que estudiábamos en primaria y en la ESO ha dejado de existir. En su lugar aparece una cascada de compuestos nitrogenados altamente reactivos que, desde nuestros cultivos, granjas, automóviles e industrias, son liberados al medio suponiendo graves problemas medioambientales, sociales y económicos.

El nitrógeno es esencial en la producción agrícola. Sin embargo, de la gran cantidad de nitrógeno presente en la atmósfera, únicamente las leguminosas, gracias a la maravillosa simbiosis con bacterias de la familia Rhizobium, son capaces de utilizarlo. El resto de los cultivos necesita de la aplicación de fertilizantes para desarrollarse. El gran problema es que la mayor parte del nitrógeno que entra en cultivos, en forma de fertilizantes, y granjas, como parte de los piensos, se pierde. Hacia la atmósfera, en forma de amoniaco (NH₃), óxido nitroso (N₂O) y óxidos de nitrógeno (NO_x), y hacia las aguas subterráneas y superficiales, como nitrato (NO₃^–). Cada uno de estos compuestos se relaciona con problemas diferentes ligados a la salud humana y/o de los ecosistemas, con importantes implicaciones económicas.

Contaminación agraria

El amoniaco es uno de los mejores exponentes de la enorme alteración del ciclo biogeoquímico del nitrógeno. La liberación de NH₃ hacia la atmósfera es el primer paso de una serie de procesos que dan lugar a la formación de partículas en suspensión que, tras viajar metros o kilómetros, se depositan en superficies vegetales o el suelo. Tras su depósito, el NH₃ puede dar lugar a procesos de acidificación del suelo, lo que altera la nutrición vegetal, o de eutrofización, lo que afecta negativamente a la biodiversidad. Se estima que más del 90% de la emisión de amoniaco tiene origen agrícola: suelos agrícolas fertilizados, con fertilizantes sintéticos o con estiércoles, y en la generación y gestión de estos últimos. Los sistemas ganaderos son otra muy relevante fuente de emisión de este contaminante, especialmente aquellos basados en animales monogástricos, como cerdos y pollos. La elevada densidad de animales en un determinado lugar supone la generación de ingentes cantidades de purines de muy difícil gestión: un grave problema bien conocido en varias regiones españolas.

Contaminación de las aguas

También conocemos ya las implicaciones de la contaminación por nitrato sobre la calidad de las aguas. Pensar en la hipoxia del Mar Menor nos ayuda a visualizar esos impactos tan dramáticos. Los fertilizantes, tanto los de origen industrial como los estiércoles, aplicados de forma no ajustada a las necesidades de la planta, lleva a la liberación de nitrógeno que alcanza las aguas superficiales y subterráneas, generalmente en forma de nitrato. Estos nutrientes son utilizados por algas que proliferan, bajo condiciones ambientales determinadas, dando lugar a los eventos que hemos visto en el Mar Menor, o a los que están acostumbrados quienes habitan en el entorno del Golfo de México.

Cambio climático

Unidos al amoniaco y al nitrato, otro compuesto nitrogenado de especial relevancia es el óxido nitroso (N₂O) –no confundir con el dióxido de nitrógeno, NO₂, del que hablaremos en el siguiente párrafo–, un potente gas de efecto invernadero de origen mayoritariamente agrícola. En suelos agrícolas fertilizados, la acción de microorganismos (bacterias y hongos) transforma el nitrógeno procedente de los fertilizantes, tanto sintéticos como orgánicos (estiércoles, sobre todo) en otros compuestos, liberándose en el proceso óxido nitroso, cuya acción como gas de efecto invernadero es 298 veces superior a la de la molécula de CO₂. En las últimas décadas, las emisiones de este gas han experimentado un crecimiento muy importante debido al aumento en la fertilización nitrogenada de los cultivos en muchas zonas del planeta.

Calidad del aire en ciudades

Por último, en zonas urbanas, uno de los principales contaminantes que miden las estaciones de calidad del aire es el dióxido de nitrógeno (NO₂), un contaminante atmosférico con graves impactos sobre la salud pública por su participación directa en la formación de partículas en suspensión con un tamaño lo suficientemente pequeño como para penetrar en nuestras vías respiratorias, causando enfermedades de tipo cardiovascular. Se estima que cada año tienen lugar más de 44 mil muertes de mayores de 14 años por la mala calidad del aire en nuestras ciudades. Además, el NO₂ participa en la formación del ozono troposférico, otro de los contaminantes que más nos deben preocupar por su incidencia sobre la salud humana y de nuestros ecosistemas.

¿Qué podemos hacer?

La buena noticia es que existen opciones técnicas para mejorar la eficiencia en el uso del nitrógeno, tanto en nuestros sistemas agrícolas y ganaderos como en los núcleos urbanos. En el caso de la fertilización de cultivos, lo más eficaz es ajustar la dosis a las necesidades del cultivo vía, por ejemplo, estrategias de agricultura de precisión. En el caso de la fertilización con estiércoles líquidos (purines), la medida con mayor impacto es su incorporación al suelo durante o inmediatamente después de su aplicación. En los sistemas ganaderos existen medidas curativas centradas en filtrar el aire que sale de las granjas, otras enfocadas a las dietas del ganado, o en el almacenamiento de los purines. Una medida muy eficaz para reducir las emisiones de amoniaco sería redimensionar y relocalizar estos sistemas, de forma que se fomente una ganadería altamente ligada al territorio y en donde se favorezca la circulación de materia y energía: por ejemplo, que los estiércoles de ganadería sean reaprovechados en los campos de cultivo.

Desde el otro extremo de la cadena alimentaria también pueden implementarse medidas eficaces para reducir las pérdidas de nitrógeno y sus problemas asociados. Dietas menos sostenidas en la ingesta de proteína animal y una gestión de residuos orgánicos basada en el compostaje son también medidas de calado que llevarían a una mayor recirculación de nitrógeno, minimizando sus pérdidas al medio.

En las ciudades, la implementación de planes de movilidad que favorezcan el uso de la bicicleta, el transporte a pie y los servicios de transporte colectivo, en detrimento del transporte privado, son indispensables para la salud de quienes habitamos en ciudades medias y de gran tamaño.

Además de lo anterior, el primer paso para reducir estos impactos es conocerlos. Conocerlos y hablar de ellos.

¿Por qué no hablamos del nitrógeno?

Una de las principales razones tiene que ver con la complejidad de los procesos de los que hablábamos antes: unos compuestos nitrogenados, muy reactivos, que se transforman en otros, tanto o más perjudiciales que el anterior. Comunicar esto de forma clara y efectiva requiere de mucho tiempo. Tiempo y recursos. Y nuestro sistema de I+D+i adolece de ambos. La escasa valoración de las actividades de divulgación y transferencia dentro de la carrera investigadora tampoco ayudan.

En el caso de los medios de comunicación, salvo honrosas excepciones, existe una carencia notabilísima de periodistas con formación científica básica. Una vez más, la escasez de recursos y la precariedad, en este caso del sector periodístico, lastra el conocimiento y el interés general.

Por supuesto, no es descartable que existan intereses privados para retrasar el conocimiento público de los problemas, con un origen científicamente contrastado y conocido, derivados de prácticas y actores concretos. Pero, sin duda, el principal obstáculo en la expansión del conocimiento sobre los desafíos medioambientales (y sociales) a los que nos enfrentamos (y la alteración del ciclo del nitrógeno no es uno menor), es la falta de un plan ambicioso de formación científica básica desde los primeros estadios de la educación. Tener claro qué es el método científico, el rigor científico, la incertidumbre… conceptos fundamentales para entender (y aceptar) realidades y desafíos en un mundo tan cambiante.

Es hora de darle a los desafíos socio-ambientales a los que nos enfrentamos la importancia que tienen. Así pues, ¿y si hablamos de nitrógeno?

Alberto Sanz Cobeña es profesor titular en la Universidad Politécnica de Madrid e investigador en el CEIGRAM. Investigador Principal de proyectos de investigación competitivos que, como AgroGreen-SUDOE, buscan incrementar la sostenibilidad de los sistemas agrícolas con especial foco en la liberación de compuestos nitrogenados al medio. Es coordinador, junto a Luis Lassaletta (CEIGRAM, UPM), del próximo Congreso Internacional del Nitrógeno, que tendrá lugar en Madrid en otoño de 2022.