Kvælstoffiksering

Kvælstoffiksering er processen, hvor atmosfærisk kvælstof (N2) omdannes til mere reaktive former, som planter kan optage og udnytte, såsom ammoniak (NH3) og ammonium (NH4+). Det er en grundlæggende del af kvælstofkredsløbet og foregår både naturligt og som resultat af menneskelig aktivitet.

Biologisk kvælstoffiksering foregår primært i mikroorganismer: rhizobier i symbiose med bælgplanter (for eksempel bønner, ærter, kløver og lucerne) danner rodknolde hos planten og omdanner N2 til NH3 ved hjælp af enzymet nitrogenase. Symbiosen kræver lavt iltudslip inden for nodulation og beskyttes af leghemoglobin, der binder ilt. Der findes også frielevende og koloniserende cyanobakterier og andre jordbakterier, som kan klare kvælstoffiksering uden en stærk plantepartner.

Industriel kvælstoffiksering, ofte kaldet Haber-Bosch-processen, konverterer atmosfærisk nitrogen og brint til ammoniak under høje temperaturer og tryk ved anvendelse af en katalysator. Ammoniak indgår som primær råvare i produktionen af syntetiske gødninger og andre kvælstofforbindelser. Processen er energikrævende og bidrager til globale CO2-udledninger via energiforsyningen.

Betydning og udfordringer: Kvælstoffiksering er afgørende for landbrug og fødevareproduktionen, men menneskelig aktivitet kan forstyrre kvælstofkredsløbet og forårsage vandforurening og drivhusgasemissioner. Globalt arbejdes der på at øge udnyttelsen af biologisk kvælstoffiksering, reducere behovet for kunstgødning, samt udvikle mere energieffektive teknologier og bæredygtige jordbrugsmetoder.