L'azote des organismes retourne dans l'atmosphère par un processus appelé dénitrification. La dénitrification est réalisée par des bactéries qui vivent dans des environnements aérobies ou anaérobies. La dénitrification convertit le nitrate (NO3-) et le nitrite (NO2-) en azote gazeux (N2). Ce processus constitue la dernière étape du cycle de l’azote et renvoie l’azote dans l’atmosphère.

Le processus de dénitrification peut être décrit par l’équation chimique suivante :

2 NO3- + 10 e- + 12 H+ → N2 + 6 H2O

Dans cette équation, le nitrate (NO3-) est réduit (gagnant des électrons) pour former de l'azote gazeux (N2). Les électrons nécessaires à cette réaction proviennent généralement de la matière organique, qui est décomposée par les bactéries.

La dénitrification est un processus très important dans le cycle de l’azote car elle aide à réguler la quantité d’azote disponible pour les plantes et autres organismes. La dénitrification contribue également à réduire la quantité de pollution par les nitrates qui peut pénétrer dans les cours d’eau et causer des problèmes aux écosystèmes aquatiques.