Les chimistes de l'Université Cornell ont découvert un nouveau rôle pour l'oxyde nitrique qui pourrait renvoyer les manuels biochimiques pour révision.

Ils ont identifié une étape critique dans le processus de nitrification, qui est en partie responsable des émissions agricoles de protoxyde d'azote nocif et de ses cousins ​​chimiques dans l'atmosphère, contribuant au changement climatique mondial.

Les modèles biochimiques actuels soutiennent que l'hydroxylamine inorganique est le seul intermédiaire formé lorsque les bactéries convertissent l'ammoniac - utilisé dans les engrais agricoles commerciaux - en nitrite dormant. Dans cette nouvelle étude, les chimistes ont découvert que l'hydroxylamine est convertie en un autre intermédiaire - l'oxyde nitrique - qui, dans des conditions de sol normales, agit comme le prélude chimique du nitrite. Mais dans des conditions de sol imparfaites, l'oxyde nitrique est converti en un puissant gaz à effet de serre, l'oxyde nitreux. L'ouvrage a été publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , 17 juillet.

"Nous avons trouvé un trou dans le pipeline du cycle de l'azote. Comme il y a du protoxyde d'azote qui s'échappe du sol dans l'atmosphère, nous savons maintenant où sont les trous, " a déclaré le co-auteur Jonathan Caranto, chercheur postdoctoral en chimie. "L'oxyde nitreux est fabriqué à partir d'oxyde nitrique - c'est le précurseur immédiat. Si vous savez d'où vient l'oxyde nitrique, vous pouvez faire une bonne estimation de la libération d'oxyde nitreux."

Comprendre le fonctionnement du modèle est essentiel pour trouver des solutions aux gaz à effet de serre. "C'est ce que permet la recherche :localiser de nouveaux trous à boucher. Les trous dans le pipeline peuvent être scellés. Si vous ne comprenez pas pleinement la voie biochimique, vous ne pouvez pas savoir d'où viennent les polluants, " a déclaré le co-auteur Kyle Lancaster, professeur adjoint de chimie. "Autrement, vous tirez dans le noir."

En 2015, l'oxyde nitreux représentait environ 5 pour cent des émissions atmosphériques de gaz à effet de serre, par rapport au dioxyde de carbone à 82 %, selon l'Environmental Protection Agency des États-Unis. Protoxyde d'azote, cependant, est un gaz appauvrissant la couche d'ozone avec un potentiel de réchauffement planétaire plus de 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, dit Caranto. L'oxyde nitrique contribue également à l'ozone troposphérique et produit des pluies acides.

L'oxyde nitrique joue un rôle important en médecine. Le journal Science l'a nommé Molécule de l'année en 1992 pour sa polyvalence en matière de santé cardiaque. Le scientifique Robert F. Furchgott, qui a travaillé au Cornell Medical College - maintenant Weill Cornell Medicine - de 1941 à 1949, a remporté le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1998 pour son rôle dans notre compréhension de l'oxyde nitrique.

La nouvelle recherche montre que l'oxyde nitrique se forme sur le chemin de l'hydroxylamine au nitrite lorsque les bactéries du sol utilisent l'ammoniac comme carburant chimique. Précédemment, les scientifiques ont soutenu que l'hydroxylamine est directement convertie en nitrite. "Cette recherche pourrait faire une énorme différence dans la réorganisation des modèles prédictifs de flux d'azote que les scientifiques utilisent pour optimiser les pratiques de fertilisation, " dit Lancaster.

La production de gaz à effet de serre et de nitrites sont des sous-produits de la fertilisation commerciale, et les processus qui les forment diminuent l'efficacité de la fertilisation, dit Kyle. « Si vous pouvez ralentir la formation de ces espèces, ralentir l'oxydation de l'ammoniac dans les engrais, cela augmentera le « temps de séjour » de l'azote dans le sol. L'agriculture devient plus efficace, plus économique et plus durable."

Connaître ce composant d'oxyde nitrique pourrait aider à réduire le rapport coût-bénéfice pour les agriculteurs et les autres producteurs agricoles. Lancaster a déclaré:"Ce nouveau composant des modèles pourrait conduire à une meilleure planification de la fertilisation."