Qu'est-ce que l'azote fixe ou la fixation d'azote?

Les organismes vivants ont besoin d'azote pour former des acides nucléiques, des protéines et d'autres molécules. Cependant, l'azote gazeux, N₂, dans l'atmosphère n'est pas disponible pour la plupart des organismes en raison de la difficulté à rompre la triple liaison entre les atomes d'azote. L'azote doit être «fixé» ou lié sous une autre forme pour que les animaux et les plantes puissent l'utiliser. Voici un aperçu de ce qu'est l'azote fixe et une explication des différents processus de fixation.

L'azote fixe est l'azote gazeux, N₂, qui a été converti en ammoniac (NH₃, un ion ammonium (NH₄, nitrate (NON₃, ou un autre oxyde d'azote afin qu'il puisse être utilisé comme nutriment par les organismes vivants. La fixation de l'azote est un élément clé du cycle de l'azote.

Comment l'azote est-il fixé?

L'azote peut être fixé par des processus naturels ou synthétiques. Il existe deux méthodes clés de fixation naturelle de l'azote:

• Foudre
  La foudre fournit de l'énergie pour faire réagir l'eau (H₂O) et d'azote gazeux (N₂) pour former des nitrates (NO₃) et l'ammoniac (NH₃). La pluie et la neige transportent ces composés à la surface, où les plantes les utilisent.
• Les bactéries
  Les micro-organismes qui fixent l'azote sont appelés collectivement diazotrophs. Les diazotrophes représentent environ 90% de la fixation naturelle de l'azote. Certains diazotrophes sont des bactéries libres de vie ou des algues bleu-vert, tandis que d'autres diazotrophes existent en symbiose avec des protozoaires, des termites ou des plantes. Les diazotrophes convertissent l'azote de l'atmosphère en ammoniac, qui peut être converti en nitrates ou en composés d'ammonium. Les plantes et les champignons utilisent les composés comme nutriments. Les animaux obtiennent de l'azote en mangeant des plantes ou des animaux qui mangent des plantes.

Il existe plusieurs méthodes de synthèse pour fixer l'azote:

• Processus Haber ou Haber-Bosch
  Le procédé Haber ou procédé Haber-Bosch est la méthode commerciale la plus courante de fixation de l'azote et de production d'ammoniac. La réaction a été décrite par Fritz Haber, qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 1918, et adaptée à un usage industriel au début du 20e siècle par Karl Bosch. Dans le processus, l'azote et l'hydrogène sont chauffés et mis sous pression dans un récipient contenant un catalyseur au fer pour produire de l'ammoniac.
• Processus cyanamide
  Le processus cyanamide forme du cyanamide calcique (CaCN₂, également connu sous le nom de Nitrolime) à partir de carbure de calcium qui est chauffé dans une atmosphère d'azote pur. Le cyanamide calcique est ensuite utilisé comme engrais pour les plantes.
• Processus d'arc électrique
  Lord Rayleigh a conçu le processus d'arc électrique en 1895, ce qui en fait la première méthode synthétique de fixation de l'azote. Le processus d'arc électrique fixe l'azote dans un laboratoire de la même manière que la foudre fixe l'azote dans la nature. Un arc électrique fait réagir l'oxygène et l'azote dans l'air pour former des oxydes d'azote. L'air chargé d'oxyde est bouillonné dans l'eau pour former de l'acide nitrique.