kvävefixeringen

Kvävefixering är biochemiska eller industriella processer som omvandlar kvävgas (N2) i atmosfären till ämnen som är biologiskt tillgängliga, vanligtvis ammonium (NH4+) eller ammoniak (NH3). Denna process är avgörande för liv på jorden eftersom kväve är en komponent i proteiner, nukleinsyror och andra biomolekyler. Kvävefixering ingår i den biologiska kvävecykeln och kompletterar andra processer som upptag av kväve från mineralnäringsämnen och kväveomvandling mellan olika oxidationstillstånd.

Biologisk kvävefixering utförs av prokaryoter och drivs av enzymet kvävereduktas, som kräver mycket energi och är starkt beroende av anaeroba eller skyddade miljöer. Finns i fria bakterier som Azotobacter och Clostridium, samt i symbiotiska bakterier som Rhizobium och Bradyrhizobium som bildar noduler i rötter hos baljväxter. Växten tillhandahåller kolhydrater medan bakterierna tillför ammonium. Cyanobakterier kan också fixera kväve i vattenmiljöer och i vissa växtassociationer, ofta med specialiserade celler som heter heterocyster som skapar syrefria förhållanden.

Industriell kvävefixering sker genom Haber-Bosch-processen, där kvävgas reagerar med vätgas under högt tryck och temperatur med en katalysator för att bilda ammoniak. Denna process driver produktionen av konstgödsel och har långsiktiga effekter på jordbrukets avkastning och miljön, bland annat genom energikonsumtion och näringsläckage.

Kvävefixering är central för jordbruk och ekosystem. Dokumentationen av biologiska fixeringsoch industriella system betonar både nyttan för livsmedelsproduktion och behovet av hållbar hantering för att minska miljöpåverkan. Spridningen av effektiv symbios och optimerad kväveanvändning är fokus i modern jordbruk.