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Técnicas Isotópicas contra la contaminación de la atmósfera.

El amoniaco es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno es uno de los principales subproductos de la agricultura. Se trata de un gas que se libera como resultado de la descomposición de los fertilizantes y el estiércol, por ejemplo. Este gas (NH3) puede actuar en la atmósfera como fuente secundaria de óxido nitroso (N20), un potente gas de efecto invernadero y dañar los ecosistemas agravando la contaminación del agua, así como causar problemas de salud en las personas [1], como provocar irritación en los pulmones y disminuir la función pulmonar, así como disminuir la resistencia a infecciones respiratorias [2].

Cuando el fertilizante no se aplica correctamente, hasta la mitad del nitrógeno que contiene podría perderse en la atmósfera, lo que también tiene importantes consecuencias financieras. Conocer esta pérdida es fundamental para formular recomendaciones a los agricultores sobre la mejor forma de gestionar el uso que hacen de los fertilizantes, lo que a su vez puede ayudar a maximizar la productividad y los beneficios.

“Un promedio del 35 % de los fertilizantes nitrogenados que se utilizan en el Brasil acaba en la atmósfera en forma de amoniaco, con grandes consecuencias para el medio ambiente y la economía”, asegura Segundo Urquiaga, edafólogo en el Centro de Investigación en Agrobiología de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa).

El nitrógeno es un elemento importante para el crecimiento de las plantas y la fotosíntesis, proceso mediante el cual las plantas utilizan la energía de la luz solar para sintetizar nutrientes a partir del dióxido de carbono y el agua. A menudo se añade nitrógeno al suelo en forma de fertilizante. Mediante el uso de fertilizantes marcados con el isótopo estable nitrógeno 15, es decir, con átomos que tienen un neutrón adicional en comparación con el nitrógeno “normal” nitrógeno 14, se pueden rastrear la trayectoria de los isótopos para determinar la eficacia con que los cultivos absorben el fertilizante, así como las diferentes pérdidas de nitrógeno, incluido el amoniaco. La técnica también ayuda a establecer la cantidad óptima de fertilizante que debe aplicarse.

Existen formas de medir y mitigar las pérdidas de amoniaco que acaban en la atmósfera. Ya se dispone de muchos métodos sofisticados, como túneles de viento, la espectroscopia por exploración anular total de la cavidad y las técnicas micrometeorológicas, se trata de soluciones caras que requieren técnicos de campo altamente cualificados para su operación.

Un nuevo dispositivo, cuya sencilla fabricación cuesta menos de 1 dólar, podría ser útil en los esfuerzos mundiales destinados a reducir los efectos nocivos de la contaminación atmosférica causada por las emisiones de amoniaco y, al mismo tiempo, mejorar el acceso a los alimentos. El pequeño instrumento de plástico fue diseñado por científicos brasileños en colaboración con el OIEA y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Tras someterlo a técnicas isotópicas para comprobar y confirmar su fiabilidad, el dispositivo se está dando a conocer con el fin de ayudar a los países a monitorizar y gestionar mejor las emisiones de amoniaco procedentes de la agricultura, incluida la industria ganadera.

Este nuevo instrumento es tan simple que sería fácil confundirlo con un proyecto de ciencias de enseñanza primaria. Para hacer la cámara, se retira la parte inferior de una botella grande de refresco y se une a la parte superior abierta de la botella. Esta cubre una tira fina de espuma que desciende por su interior, desde la boca hasta un pequeño vaso de plástico fijado al suelo con tres puntas metálicas, figura 1.  La espuma se remoja previamente en una solución de ácido que atrapa el amoniaco. La cámara se coloca junto a las plantas o la zona ganadera que haya que monitorizar y la espuma se cambia cada 24 horas y se lleva al laboratorio para analizarla.

Debido a la sencillez del diseño, una de las grandes preocupaciones era la fiabilidad de sus resultados. El dispositivo se puso a prueba utilizando una técnica isotópica consistente en añadir nitrógeno 15 al fertilizante para rastrear, medir y comparar la cantidad de amoniaco capturado por la cámara de plástico frente a la cantidad de amoniaco liberado. Para ello se utilizó el método de balance de nitrógeno, que permitió comprobar la cantidad de nitrógeno presente en el suelo a lo largo del tiempo. Dado que el amoniaco es un compuesto que contiene nitrógeno, los científicos pueden utilizar el método del nitrógeno 15 para rastrear las pérdidas de amoniaco [1].

Figura 1. Instrumento hecho con una botella de plástico podría ayudar en la labor de rastrear y reducir las emisiones de amoniaco procedentes de la agricultura, y a mejorar la seguridad alimentaria. (Fotografía: Embrapa)

[1] https://www.iaea.org/es/newscenter/news/un-instrumento-de-1-dolar-en-la-lucha-contra-la-contaminacion-de-la-atmosfera. Sep 2019

[2] http://madridsalud.es/dioxido-de-nitrogeno-y-salud

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