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

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



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Les organismes vivants ont besoin d'azote pour former des acides nucléiques, des protéines et d'autres molécules. Cependant, le gaz azote, N2, dans l’atmosphère, n’est pas utilisable par 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 fixé 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 (NO3, 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 fixer l'azote?

L'azote peut être fixé via des processus naturels ou synthétiques. Il existe deux méthodes principales 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 d'ammoniac (NH3). La pluie et la neige transportent ces composés à la surface, où les plantes les utilisent.
  • Les bactéries
    Les microorganismes qui fixent l’azote sont connus collectivement sous le nom de les diazotrophes. Les diazotrophes représentent environ 90% de la fixation naturelle de l'azote. Certains diazotrophes sont des bactéries libres ou des algues bleu-vert, tandis que d'autres 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 la fixation de l'azote:

  • Procédé 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 XXe siècle par Karl Bosch. Dans le processus, l'azote et l'hydrogène sont chauffés et mis sous pression dans un récipient contenant un catalyseur de fer pour produire de l'ammoniac.
  • Procédé cyanamide
    Le procédé cyanamide forme du cyanamide calcique (CaCN2, également appelé Nitrolime) à partir de carbure de calcium chauffé dans une atmosphère d’azote pur. Le cyanamide calcique est ensuite utilisé comme engrais pour plantes.
  • Processus d'arc électrique
    Lord Rayleigh conçut le procédé à l'arc électrique en 1895, ce qui en fit la première méthode synthétique de fixation de l'azote. Le procédé à l'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 en oxydes est mis à barboter dans l'eau pour former de l'acide nitrique.