typpikiinnityksen

Typpikiinnitys on prosessi, jossa ilmakehän typpimolekyyli (N2) muunnetaan biologisesti käyttökelpoisiksi typpiyhdisteiksi, kuten ammoniakiksi (NH3) tai sen suoloiksi. Se on keskeinen osa typen kierrosta ja mahdollistaa kasvien sekä muiden organismien tarvitsemien typen saannin maaperästä.

Biologinen typpikiinnitys tapahtuu diaotrofisten mikro-organismien toimesta. Vapaat bakteerit, kuten Azotobacter ja Clostridium, sekä symbioottiset bakteerit Rhizobium-, Bradyrhizobium- ja Frankia-suvuista muodostavat juurialtaille noduloihin, erityisesti palkokasveihin, kiinnittyvän mikrobiyhteisön. Nitrogenase-entsyymi pelkistää N2:n NH3:ksi; prosessi vaatii runsaasti ATP:a ja on herkkä hapelle. Symbioottinen kiinnitys mahdollistaa typen käytön maaperäolosuhteissa ilman jatkuvaa lannoitteiden tarvetta, ja palkokasvi-kasvustot voivat toimia typen lähteenä maaperässä pitkään.

Teollinen typpikiinnitys tapahtuu Haber-Bosch -prosessissa, jossa N2 yhdistetään H2:ksi korkeassa paineessa ja lämpötiloissa rautakatalyytin avulla ammoniakiksi. Prosessi on mahdollistanut maailmanlaajuisen lannoitevalmistuksen ja nykyaikaisen maanviljelyn.

Typpikiinnitys on elintärkeä osa typen kiertoa ja kasvihuone- sekä vesistövaikutusten hallinnan kannalta keskeinen kysymys. Biologinen kiinnitys on energiatehokasta mutta riippuvaista maaperän olosuhteista ja ihmisen hallitsemmistä ekosysteemiprosesseista, kun taas teollinen tuotanto tuo suuriin tiloihin merkittäviä ympäristövaikutuksia ja energiankulutusta. Tutkimus keskittyy kestävään typen hyväksikäyttöön sekä lannoitteiden tarvetta ja päästöjä vähentäviin käytäntöihin.