09.12.2019 - Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)

Primeras mediciones de campo de isótopos de gas hilarante

Emisiones de gases de efecto invernadero procedentes del suelo

Gracias a un espectrómetro láser de nuevo desarrollo, los investigadores de Empa pueden mostrar por primera vez qué procesos en los pastizales conducen a emisiones de óxido nitroso. El objetivo es reducir las emisiones de este potente gas de efecto invernadero mediante una mejor comprensión de los procesos que tienen lugar en el suelo.

El óxido nitroso (N2O, también conocido como gas hilarante) es uno de los gases de efecto invernadero más importantes. Aunque es mucho menos abundante en la atmósfera que el dióxido de carbono (CO2), es alrededor de 300 veces más potente. El N2O permanece en la atmósfera durante más de 100 años y contribuye así en gran medida al calentamiento global. También daña la capa de ozono protectora de la Tierra. La mayor fuente de emisiones de N2O es el suelo, especialmente (pero no sólo) cuando se fertiliza.

Investigadores de todo el mundo están buscando formas de reducir las emisiones de N2O. Pero la investigación aún está en su infancia. "Es bien sabido que, por ejemplo, se escapa más óxido nitroso del suelo después de la fertilización o de las lluvias. Pero todavía se ha investigado poco sobre los procesos exactos que tienen lugar en el suelo", dice el investigador de isótopos y emisiones de Empa Joachim Mohn.

Primeras mediciones en pastizales

Los investigadores de Empa han desarrollado un espectrómetro láser que permite mediciones de campo extremadamente precisas. "Se puede ver exactamente qué composición isotópica tiene el óxido nitroso emitido. Por ejemplo, si el átomo de nitrógeno con un neutrón adicional se encuentra en el centro de la molécula o en el borde", explica Mohn. La determinación específica de los isótopos permite sacar conclusiones sobre los procesos de formación de N2O. "Las mediciones de isótopos también pueden ser usadas para estimar el grado en que el dañino óxido nitroso en el suelo es degradado a nitrógeno inofensivo."

El N2O se forma a través de varios procesos microbianos. Puede aparecer como subproducto de la nitrificación y como producto intermedio de la desnitrificación. En la nitrificación, el amonio, por ejemplo de los fertilizantes, se oxida a nitrato. En la desnitrificación, el nitrato se convierte en nitrógeno.

"Empa y otras instituciones de investigación están investigando actualmente qué proceso bioquímico en una bacteria prefiere formar qué isótopo de óxido nitroso", dice Mohn. Basándose en estos resultados, los investigadores de Empa, junto con científicos de ETH Zurich y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), llevaron a cabo más de 600 mediciones con espectrómetro láser durante varios meses en Baviera sobre pastizales y analizaron así la composición isotópica del N2O emitido.

Al mismo tiempo, los investigadores registraron variables de influencia como la humedad del suelo, el contenido de nutrientes, la temperatura del aire, la velocidad del viento y el momento de la precipitación y la fertilización. Una novedad, como explica Joachim Mohn: "Con los instrumentos de espectrometría de masas utilizados hasta ahora era simplemente imposible medir continuamente sobre el suelo. Gracias a nuestro nuevo dispositivo, ahora podemos realizar mediciones de alta precisión en el campo y comparar los resultados, por ejemplo de los pastizales, con los del laboratorio".

Los investigadores están utilizando ahora las primeras mediciones de campo para comprobar si los modelos de emisión anteriores permiten hacer buenas predicciones o si es necesario mejorarlas. Mohn: "Hasta ahora, sólo ha sido posible decir si un modelo para predecir las emisiones de óxido nitroso refleja correctamente el tiempo y la cantidad. Si también determinamos la firma del isótopo, entonces sabemos inmediatamente si el modelo predice correctamente los procesos por los cuales se produce el óxido nitroso".

Este es un paso importante para la investigación del N2O, dice el investigador de la Empa. "El objetivo a largo plazo es reducir las emisiones de óxido nitroso de los suelos naturales y agrícolas". Todavía queda un largo camino por recorrer, admite. "Pero al menos hemos alcanzado un primer hito."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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