“Cerca del 80% del planeta puede estar emitiendo más óxido nitroso de lo estimado”

Elizabeth León Palmero siempre estuvo fascinada por los ecosistemas acuáticos. Esta curiosidad la llevó desde la ecología microbiana hasta el estudio de uno de los gases de efecto invernadero más potentes: el óxido nitroso (N₂O). Su trabajo, publicado en Science, identifica una nueva vía fotoquímica —que el estudio denomina fotoquimiodesnitrificación— en la que la luz del sol transforma compuestos de nitrógeno presentes en el agua, sobre todo el nitrito, en óxido nitroso. El hallazgo podría ayudar a explicar parte de las emisiones globales que los modelos climáticos actuales no consiguen justificar.

¿Cómo empezó a estudiar las emisiones de óxido nitroso?

Durante mi tesis en la Universidad de Granada estudié los flujos de gases de efecto invernadero: dióxido de carbono, metano, y óxido nitroso. Muchos estudios medían la emisión de gases en una parte del día en particular. Con el CO₂ está claro que las emisiones son diferentes entre el día y la noche, por la fotosíntesis y la respiración, pero me pregunté qué pasaba con el óxido nitroso. Mi grupo y yo empezamos a cuantificar los flujos de gases en ciclos de 24 horas en dos embalses y vimos que la emisión de óxido nitroso siempre aumentaba durante el día y descendía por la noche. No tenía sentido.

¿Por qué contradecía lo que se sabía hasta ahora?

La desnitrificación, uno de los principales procesos que producen óxido nitroso, ocurre sin oxígeno. Pero nosotros medíamos emisiones en aguas oxigenadas. Y el otro mecanismo conocido, la oxidación del amonio, no es posible con luz solar. Nada cuadraba, así que nos planteamos si podía tratarse de un proceso impulsado directamente por la luz solar.

¿Qué descubrieron?

Descubrimos que la luz solar puede desencadenar reacciones capaces de producir N₂O sin necesidad de actividad microbiana directa. Lo que vemos es que el nitrito parece ser el principal sustrato de la reacción, aunque el nitrato también participa [ambos son compuestos presentes en fertilizantes agrícolas].

“El fenómeno ocurre en agua dulce, en agua marina y en distintas latitudes” El origen

¿Cómo comprobaron que no intervienen microorganismos?

Recogimos agua superficial de embalses y del mar Mediterráneo y la introdujimos en recipientes de cuarzo transparentes a la radiación ultravioleta. Algunos se incubaban al sol y otros permanecían cubiertos para impedir el paso de la luz. Solo las muestras expuestas al sol producían óxido nitroso. Inhibimos la actividad microbiana con cloruro de mercurio, un compuesto químico, y aun así el fenómeno seguía ocurriendo. Además, utilizamos nitrógeno-15 como trazador isotópico [un átomo de nitrógeno “marcado” para seguir su recorrido] y comprobamos que ese nitrógeno-15 aparecía después en el óxido nitroso generado por la luz, demostrando que estos compuestos eran la fuente del óxido nitroso.

¿De dónde procedían las muestras de agua?

Trabajamos en los embalses andaluces de Cubillas e Iznájar y también en aguas costeras de Motril. Más tarde, durante mi posdoctorado en la Universidad del Sur de Dinamarca, ampliamos el estudio al mar Báltico. Queríamos saber si el fenómeno ocurría solo en agua dulce o también en agua marina y en distintas latitudes. Y ocurría en todos los casos.

¿Detectaron diferencias entre lugares?

Sí. En zonas de latitud similar, como Cubillas y Motril, la producción era prácticamente idéntica pese a que una era agua dulce y la otra marina. En el mar Báltico era menor, probablemente porque había menos radiación solar y menos disponibilidad de compuestos nitrogenados.

¿Qué implicaciones tiene este hallazgo para el clima?

La principal fuente global de óxido nitroso son los suelos agrícolas. Cuando se aplican fertilizantes nitrogenados, una gran parte no es absorbida por las plantas. Ese exceso acaba llegando a ríos, lagos, embalses y zonas costeras. Allí se acumulan nitratos y nitritos, y ahora sabemos que la luz solar puede transformarlos en óxido nitroso directamente en la ­superficie. Hasta ahora pensábamos que la producción que se origina en los sistemas acuáticos venía de capas más profundas y que luego difundía hacia la atmósfera. Nosotros mostramos que también puede generarse en la superficie de océanos, lagos, ríos y embalses. Y eso significa que hay una enorme superficie en el planeta —casi el 80%— que puede estar emitiendo más óxido nitroso de lo estimado.

¿Por qué preocupa tanto este gas?

El óxido nitroso es casi 300 veces más potente que el CO₂ en una escala de 100 años. Y además es la principal causa actual de destrucción de la capa de ozono. Como este mecanismo no estaba incluido en los modelos climáticos, probablemente hemos estado subestimando parte de las emisiones reales.

“Regiones agrícolas intensivas como Andalucía potencian este fenómeno” Fertilizantes y cambio climático

¿Puede ayudar a explicar el aumento inesperado de óxido nitroso atmosférico?

Creo que sí puede explicar una parte. En las últimas décadas las concentraciones de óxido nitroso crecían más rápido de lo previsto y existía una fracción de emisiones cuyo origen no estaba claro. No digo que este proceso explique todo el aumento, pero sí podría contribuir de forma importante.

¿Qué papel juega la agricultura?

Regiones agrícolas intensivas como Andalucía, donde se aplican grandes cantidades de fertilizantes nitrogenados, potencian este fenómeno. Reducir y optimizar el uso de fertilizantes sería una de las mejores estrategias de mitigación.

¿Por qué este mecanismo había pasado desapercibido?

Porque toda la atención estaba puesta en los procesos biológicos. Cuando propuse que la luz podía producir óxido nitroso, muchos investigadores mostraron reticencia. Pero también hubo científicos que me dijeron que tenían datos imposibles de explicar con los mecanismos conocidos y que esto encajaba perfectamente. Todavía queremos entender mejor la reacción química. Sabemos que interviene el nitrito, pero podrían participar metales como hierro o manganeso. También necesitamos identificar qué tipo de radiación ultravioleta impulsa el proceso y hasta qué profundidad puede ocurrir. Ahora estamos estudiándolo en Groenlandia y en el océano Pacífico.