Nitrificación
[1] La nitrificación es una etapa importante en el ciclo del nitrógeno en agua y suelos.
Este proceso fue descubierto por el microbiólogo ruso Sergei Winogradsky.
[2] El proceso de nitrificación completa suele ocurrir en dos pasos.
Primeramente el amonio se oxida a nitrito (NO2-) y tras lo cual, en un segundo paso, este nitrito completa la oxidación pasando a nitrato (NO3-).
En ambos pasos intervienen numerosas bacterias presentes en el suelo en las aguas.
La nitrificación, es decir, la conversión de N(-III) a N(V), es un proceso muy común y sumamente importante que tiene lugar en la naturaleza, habitualmente en suelos, pero, también en el agua.
Su importancia radica en que, en el medio natural, el nitrógeno que se absorbe por las plantas se encuentra principalmente en estado de oxidación (V), es decir, como nitratos, mientras que, en la mayoría de los compuesto biológicos (aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, etc.) el nitrógeno se encuentra en estado de oxidación (-III), como derivados del amoniaco.
La primera etapa la hacen bacterias de los géneros microbiológicos Nitrosomonas y Nitrosococcus (entre otros).
La segunda etapa (oxidación de nitrito a nitrato) la hacen bacterias del género Nitrobacter, mayormente.
El proceso tiene lugar cuando existe una extensa aireación, es decir en el reactor biológico de la estación depuradora.
Cuando los lodos y el fango producido pasan al sedimentador, al ser un medio no aireado, pero rico en materia orgánica, se produce el proceso de desnitrificación, por el cual otros microorganismos (principalmente Pseudomonas y Achromobacter) convierten el nitrato en nitrógeno molecular (N2) que retorna a la atmósfera ({CH2O} denota materia orgánica, en general):
En conjunto con la amonificación, la nitrificación forma parte del proceso de mineralización, que hace referencia a la descomposición completa de materia orgánica, con la liberación de compuestos nitrogenados disponibles para los vegetales (formas minerales, no orgánicas).
La reacción requiere un pH neutro o ligeramente ácido.
En el medioambiente, las condiciones ideales son un suelo o medio acuático bien aireado con un pH comprendido entre 6,5 y 8.
El proceso de nitrificación comienza con la primera etapa de oxidación del amoníaco, donde el amoníaco (NH3) o el amonio (NH4+) se convierten en nitrito (NO2-).
Esta primera etapa a veces se conoce como nitritación.
Muchas de estas bacterias tienen sistemas complejos de membrana interna que son la ubicación de enzimas clave en la nitrificación: amoníaco monooxigenasa (que oxida el amoníaco a hidroxilamina), hidroxilamina oxidorreductasa (que oxida la hidroxilamina a óxido nítrico).
Esta actividad enzimática es bastante sensible a factores ambientales, como el pH, la temperatura y la disponibilidad de oxígeno.
El segundo paso de la nitrificación es la oxidación del nitrito a nitrato.
Este proceso a veces se conoce como nitración.
La oxidación de nitritos la llevan a cabo bacterias oxidantes de nitritos, generalmente conocidas como Nitrobacter y Nitrospira, pertenecientes a los taxones Nitrospirota,[6] Nitrospinota,[7] Pseudomonadota[8] y Chloroflexota.
La oxidación de amoníaco a nitrato en un solo paso, también es posible.
En el año 2006 se predijo que este proceso podría producirse en determinados organismos, descubriéndose en el año 2015 que la especie Nitrospira inopinata era capaz de llevarlo a cabo.
