A fixação biológica de nitrogênio e o meio-ambiente

A fixação biológica de nitrogênio (FBN) é considerada, após a fotossíntese, o mais importante processo biológico do planeta. É baseada no fato de que alguns microrganismos, conhecidos como diazotróficos, são capazes de quebrar a ligação que une os dois átomos de nitrogênio atmosférico (N2), transformando-o em amônia (NH3), que é assimilável pelas plantas. Se a associação entre estes microrganismos e as plantas for eficiente, o N fixado pode suprir as necessidades do vegetal, dispensando o uso de fertilizantes nitrogenados e oferecendo, assim, vantagens econômicas e ecológicas. O exemplo mais conhecido consiste na simbiose de bactérias da ordem Rhizobiales, denominadas rizóbios, com plantas da família Leguminosae a qual pertencem a soja e o feijão.

Dentre os nutrientes minerais essenciais às plantas, o nitrogênio (N) é o mais caro, o que consome mais energia para sua produção industrial e, potencialmente, o mais poluente, sendo geralmente o mais limitante à produção vegetal. O processo industrial que transforma o N2 atmosférico em NH3 demanda por volta de seis barris de petróleo por tonelada de N fixado. Devemos encontrar caminhos para reduzir a utilização de combustíveis fósseis, por razões não apenas econômicas, mas também geo-políticas e ambientais. Nesse momento de crise energética, onde o preço do barril de petróleo passeia por patamares em torno de U$ 100,00 e o preço dos fertilizantes nitrogenados acompanha essa escalada, o papel da FBN é crucial para a busca de produções sustentáveis e a garantia da segurança alimentar.

Não podemos negar que a utilização dos fertilizantes nitrogenados industriais é essencial para a produção de alimentos requisitada pela população humana nos dias atuais, assim sendo, surge o desafio de otimizar o uso do nitrogênio para sustentar a vida humana enquanto minimizamos os impactos negativos sobre a saúde dos homens e do meio-ambiente.

Um dos problemas com a utilização dos fertilizantes nitrogenados industriais reside na baixa eficiência de sua utilização pelas plantas quando aplicado ao solo, raramente ultrapassando 50%. Isso significa que ao aplicarmos 100Kg de N, 50kg podem ser perdidos por diferentes processos que ocorrem no solo. Em se tratando da FBN, é esperado que o aporte de N não exceda as necessidades dos agro-ecossistemas, ocorrendo poucas perdas e, portanto, não causando poluição.

A lixiviação, que é lavagem no perfil do solo por percolação ou escorrimento superficial da água de chuva ou irrigação, pode resultar no acúmulo de formas nitrogenadas, particularmente nitrato (NO3-), nas águas de rios, lagos e aquíferos subterrâneos, podendo atingir níveis tóxicos aos peixes e ao homem. Diversas doenças como câncer e problemas respiratórios têm sido associadas ao consumo de águas contaminadas com nitrato e representam um problema preocupante em alguns países da Europa. Já a desnitrificação, ou seja, redução do NO3 pela ação de microrganismos do solo, é responsável pelas perdas decorrentes da transformação do N fertilizante para formas gasosas, como NO e N2O, que contribuem para a degradação da camada de ozônio e para o aquecimento global.

Existem também evidências de que a FBN pode auxiliar no seqüestro de carbono, tendo impacto positivo na mitigação do aquecimento global. Em situações onde o balanço de N é positivo, a formação e a manutenção da matéria orgânica são estimuladas, levando a incorporação de carbono ao solo e diminuindo seu retorno para a atmosfera. Estudos indicam que a fixação biológica de 90 milhões de toneladas de N é equivalente ao seqüestro adicional de 770 a 990 milhões de toneladas de carbono por ano.

Podemos concluir que é muito importante a busca por uma melhor eficiência de uso dos fertilizantes nitrogenados industriais, evitando ao máximo suas perdas por lixiviação e/ou transformações para formas gasosas, que contribuem para a poluição de cursos e mananciais d’água, a degradação da camada de ozônio e o aquecimento global. Nesse contexto, a exploração e a utilização da FBN em sistemas agrícolas visando à substituição ou, ao menos, a complementação do N fornecido por meio de fertilizantes industriais é uma estratégia interessante. O investimento na pesquisa e difusão da FBN, através de estudos multidisciplinares e integrados em áreas como microbiologia, ciência do solo, melhoramento de plantas, manejo de culturas, etc., pode trazer um grande benefício para o planeta, aumentando a produção de alimentos, reduzindo o uso de combustíveis fósseis e a contaminação dos recursos hídricos e da atmosfera.

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Pesquisadores da Embrapa Cerrados (Planaltina – DF)

Contatos: www.cpac.embrapa.br