Fijación de nitrógeno en caña de azúcar

La fijación biológica del nitrógeno en la caña de azúcar.
Eduardo Ortega, Loiret Fernández, Patricia Ortega-Rodés, y Rosa Rodés. Laboratorio de Fisiología Vegetal, Facultad de Biología, Universidad de la Habana. (eortega@fq.uh.cu) Introducción El nitrógeno es un elemento esencial para la vida de las plantas por su participación en vitales procesos metabólicos y en las bases de la herencia alformar parte del ADN y el ARN. En la naturaleza tiene un ciclo muy amplio. Se encuentra en alta concentración en la atmósfera terrestre, pero no es utilizable directamente de esta por la mayoría de los organismos de la Tierra. La fijación biológica del nitrógeno (FBN) se conoce desde hace mucho tiempo. Ya los Romanos utilizaron la rotación de leguminosas cada cuatro años con cultivos no fijadores denitrógeno. En 1813 Humphrey Davy observó que las leguminosas “parecen preparar el terreno para el trigo” y especuló que el nitrógeno provenía de la atmósfera. En 1838 Boussingault hizo una serie de experimentos que demostraron que las leguminosas tenían mayores niveles de nitrógeno que los cereales y concluyó que la atmósfera era la fuente de ese nitrógeno. En 1948 el único sistema fijador denitrógeno ampliamente aceptado era el de la simbiosis entre leguminosas y las bacterias del género Rhizobium (Recomendamos la lectura del artículo The Natural History of Nitrogen Fixation por Raymond et al. Mol Biol Evol. 2004; 21: 541-554) El proceso de la FBN ocurre solamente en organismos procariontes, sin que esto quiera decir que todos los procariontes tengan la capacidad de fijar nitrógeno delaire. Además de las formas biológicas, existen otras formas de fijación del nitrógeno. El nitrógeno es una sustancia muy inerte. La poca capacidad de reacción de la molécula de nitrógeno se debe a que los dos átomos que la forman se encuentran enlazados por un triple enlace covalente que le da una gran estabilidad. Por esa causa ni las plantas ni los animales tienen posibilidad de utilizar lamolécula de dinitrógeno en su metabolismo, aunque viven sumergidos en una atmósfera que contiene casi el 80 por ciento de N2. En la producción industrial de fertilizantes nitrogenados se emplea un proceso en el cual se utilizan grandes cantidades de energía para romper el triple enlace covalente y hacer que los átomos de nitrógeno puedan reaccionar; se denomina Proceso Habert-Boch. En 1909 Haberdescubrió que era posible producir amoniaco a partir de dinitrógeno e hidrógeno (N2 + H2) a una temperatura de 600 oC y a una presión de 175 barios, utilizando osmio como catalizador (Modak, 2002). A partir de esos resultados se estableció un método industrial que se ha mejorado con los años, pero que se basa en la utilización de altas temperaturas y presiones para la producción de amoniaco a partir dedinitrógeno del aire e hidrógeno. Se pudiera pensar que siendo la materia prima (el aire) tan fácilmente accesible, la producción de fertilizantes nitrogenados a partir de esta materia prima sería también barata; sin embargo, esto no es así. La producción de fertilizantes nitrogenados esta limitada por los grandes consumos de combustible necesarios para el establecimiento de las altas temperaturas ypresiones necesarias para la producción industrial. En el año 2003 la producción de fertilizante nitrogenado alcanzó altos costos. Esto se debió a que el costo del gas combustible utilizado en la producción de fertilizantes nitrogenados representa entre el 70 y el 80 % del costo total (Ratcliff, 2003). El Profesor Sawyer (Sawyer, 2003) de la Universidad Estatal de Iowa plantea que para laproducción de una tonelada de amoniaco anhidro se necesitan 33.5 MMBtu (millones de unidades métricas térmicas británicas). En los últimos 15-20 años el precio promedio de un MMBtu fue de 2.20 US dólares, pero ese precio incrementó hasta llegar a 5.00 US dólares por MMBtu, y en algún momento alcanzó los 19.00 US dólares. Se calcula que a 5.00 US dólares el MMBtu, el costo de producción de una...