A principios del siglo XX, los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch desarrollaron un método para tomar nitrógeno del aire y fusionarlo con hidrógeno. Éste fue uno de los grandes avances científicos del siglo.
Los dos elementos combinados produjeron amoníaco líquido, un ingrediente clave en los fertilizantes sintéticos que impulsaría una expansión agrícola sin precedentes y ayudaría a alimentar a un mundo en rápido crecimiento.
Pero no todos sus efectos han sido positivos. Durante los últimos 100 años, la cantidad de compuestos nitrogenados artificiales en el agua, el suelo y el aire se ha duplicado, un aumento impulsado en gran parte por el uso generalizado de fertilizantes sintéticos.
El nitrógeno es esencial para la vida en la Tierra, pero en exceso es un contaminante peligroso que envenena a los cuerpos de agua, las plantas, los animales y los seres humanos, y a la vez acelera el cambio climático a través de las emisiones de óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero.
Aunque este tema es poco conocido por el público en general, los expertos consideran que la sobreabundancia de nitrógeno en el medio ambiente es una de las amenazas de contaminación más graves que enfrenta hoy la humanidad.
Desafíos
A principios del siglo XIX, casi no había compuestos nitrogenados artificiales en el medio ambiente. Pero en los años posteriores al avance de Haber y Bosch, los niveles de estas sustancias comenzaron a dispararse, impulsados por la absorción masiva de fertilizantes sintéticos y otras actividades humanas, como la fabricación de municiones y la quema de combustibles fósiles, los cuales crean formas de nitrógeno químicamente reactivas.
La escorrentía de nutrientes provenientes de las granjas, mezclada con fertilizantes sintéticos, ha afectado negativamente los ecosistemas terrestres, según la Plataforma Intergubernamental Científico-Normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas (IPBES). Los hábitats de agua dulce y marinos han sido los más afectados, lo cual se manifiesta con las floraciones recurrentes de algas, como sucede en el lago Erie, en América del Norte, y las "zonas muertas" desprovistas de vida acuática, como la del Golfo de México.
La salud humana también está en riesgo. Las emisiones de amoníaco agrícola pueden combinarse con las emisiones de los vehículos y crear partículas peligrosas en el aire que exacerban las enfermedades respiratorias, incluida la COVID-19. Un estudio ha estimado que la contaminación del aire puede aumentar la mortalidad asociada con la COVID-19 en 15%.
Para detener este flujo tóxico, un número creciente de gobiernos, empresas y organismos internacionales, incluido el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), han estado trabajando de la mano con la ciencia para comprender mejor los riesgos asociados al uso del nitrógeno y crear conciencia.
Con ese fin, Estados Miembros de las Naciones Unidas respaldaron hace un año la Declaración de Colombo sobre la Gestión Sostenible del Nitrógeno, desarrollada con el apoyo del Sistema Internacional de Gestión de Nitrógeno, la cual establece la ambición de reducir a la mitad los desechos de nitrógeno, de todas las fuentes, para 2030.
El PNUMA también estableció recientemente una campaña para apoyar este objetivo y destacar que el uso eficiente del nitrógeno no solo contribuye al cumplimiento de los objetivos climáticos, de biodiversidad y de salud, sino que también permitiría ahorrar US$ 100.000 millones anuales a nivel mundial (una estimación basada en la mitad del valor de las ventas de fertilizantes sintéticos).
"El uso sostenible del nitrógeno ofrece una triple ventaja: para la economía, la salud humana y el medio ambiente".
Soluciones
A nivel mundial, los fertilizantes sintéticos están vinculados con la mayor parte de la producción mundial de alimentos y son especialmente importantes en los países en desarrollo. Eso hará que la transición sea desafiante, según los expertos. Sin embargo, abundan las iniciativas para apostar por una forma más sostenible de cultivar alimentos.
Un estudio reciente de la Asociación del Suelo – una organización con sede en el Reino Unido, defensora de la agricultura orgánica–, llama a considerar mejor las emisiones de óxido nitroso en la contabilidad global de gases de efecto invernadero, integrar mejor los esfuerzos para abordar el exceso de nitrógeno como un problema del clima, la naturaleza y la salud, y proporcionar incentivos para una mejor gestión del nitrógeno a nivel del productor.
Pero los métodos de agricultura orgánica no son el único ejemplo de manejo sostenible de nutrientes: los enfoques agroecológicos, incluida la agricultura de conservación, de bajos insumos y de labranza mínima, son todos reconocidos como prácticas regenerativas y positivas para la naturaleza.
En toda la cadena de valor, 80% del nitrógeno se desperdicia y se pierde en el medio ambiente, según un estudio del Centro de Ecología e Hidrología del Reino Unido. Un aprovechamiento más eficiente del estiércol animal y un mayor uso, en rotaciones, de cultivos fijadores de nitrógeno (como las leguminosas, que convierten el nitrógeno del aire en una forma biológicamente útil), serán cruciales para reemplazar el nitrógeno sintético como parte del proceso para reconstruir la fertilidad del suelo.
¿Qué son las plantas fijadoras de nitrógeno?
Las plantas fijadoras de nitrógeno tienen bacterias en sus raíces capaces de extraer dinitrógeno (N2) de la atmósfera y convertirlo en amoníaco (NH3) que la planta puede utilizar para producir proteínas, aminoácidos y ADN. Solo unas pocas plantas pueden lograr este asombroso truco, como la familia de los guisantes (legumbres) y el helecho de agua Azolla. Cuando la disponibilidad de estiércol es limitada, estas plantas se vuelven muy importantes para los sistemas agrícolas que buscan evitar los fertilizantes nitrogenados sintéticos.
Existe consenso en que todos deberían usar mejor el estiércol y la orina, dice Mark Sutton, autor principal del estudio. “Un ejemplo de una medida simple es poner una tapa en el tanque de estiércol para evitar que el amoníaco se pierda en el aire. Si el estiércol puede olerse, significa que se desperdiciando en la atmósfera”, explica Sutton.
“Los incentivos financieros y la aceptación política serán necesarios para superar los numerosos obstáculos para promover los métodos de cultivo bajos en nitrógeno”, dice Susan Gardner, directora de la División de Ecosistemas del PNUMA. "Pero la conclusión sigue siendo la misma: tenemos que reducir drásticamente la cantidad de nitrógeno reactivo que se libera al medio ambiente de todas las fuentes, especialmente de los fertilizantes sintéticos, que son el origen de uno de los mayores flujos de nitrógeno", añade Gardner.
“El uso sostenible del nitrógeno ofrece una triple ventaja: para la economía, la salud humana y el medio ambiente”, dice.
El Sistema Internacional de Gestión del Nitrógeno (INMS, por sus siglas en inglés) es un sistema mundial de apoyo científico para el desarrollo de políticas internacionales sobre nitrógeno, establecido conjuntamente por el PNUMA y la Iniciativa Internacional sobre el Nitrógeno. Se apoya con financiación a través del Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF) y alrededor de 80 socios.