azote

Dans les conditions de température et de pression qui règnent sur Terre, l’azote est gazeux, incolore et inodore et peu soluble dans l’eau. À la pression atmosphérique normale, sa température d’ébullition est extrêmement basse (-195,79 °C). Sa forme liquide s’obtient à de très fortes pressions et à de basses températures, à la suite d’une succession de traitements physiques de l’air (l’azote y est abondant). Le principe de base est celui utilisé pour faire du froid dans un réfrigérateur (compression – décompression d’un fluide). L’air, préalablement comprimé à plusieurs centaines d’atmosphères, est brutalement détendu. Le froid obtenu liquéfie tous les gaz de l’air. On les sépare ensuite les uns des autres puisqu’ils s’évaporent à des températures différentes. Afin de conserver l’azote sous forme liquide, il est gardé dans des récipients isolés thermiquement. L’écart de température avec l’extérieur du récipient est tel qu’on ne peut empêcher l’évaporation du liquide. Pour que le récipient n’explose pas sous l’effet du volume que prend le gaz, on doit laisser ce dernier s’échapper.

Le diazote (N₂) est le gaz le plus abondant de l’atmosphère terrestre (78 %). L’azote, en tant qu’élément chimique (N), est donc abondant, mais une atmosphère faite à 100 % d’azote gazeux est abiotique, d’où l’étymologie du mot. En effet, le diazote n’est pas utilisable par la plupart des organismes vivants, or, c’est un élément indispensable à la vie.

L’atome d’azote est en proportion importante dans la matière organique (dans les protéines, en particulier). C’est pourquoi, pour une bonne croissance des plantes, on apporte l’azote par des engrais artificiels contenant des nitrates et/ou des sels d’ammonium, et l’agriculture intensive en fait un usage excessif.

Les terrains où l’azote est en abondance (présence d’élevage, en particulier) sont peuplés d’une flore dite nitrophile (orties, chénopodes, etc.). Ce sont des plantes indicatrices de la présence d’azote minéral.

L’azote gazeux ne pouvant être assimilé par la plupart des organismes vivants, le monde vivant dépend de ceux qui en ont la capacité. Les organismes qui le peuvent sont des bactéries. Fondamentalement, le monde vivant dépend des espèces bactériennes qui le peuvent. En dehors de ces bactéries, les organismes assimilent l’azote, l’élément chimique, sous forme ionique ; c’est la forme minérale de l’azote.

Les végétaux chlorophylliens peuvent fixer l’azote minéral, principalement les ions NO₃^-, mais aussi les ions NH₄⁺. L’azote est ensuite fixé dans la matière organique que consomment les herbivores. Le flux dans les chaînes alimentaires est alors amorcé.

Le pôle minéral de l’azote est ensuite en mouvement au travers du cycle de l’azote.

L’azote liquide est beaucoup utilisé comme fluide de refroidissement.

En biologie, si l’on plonge dans l’azote liquide, des cellules, des tissus, des organes, des organismes ou de la matière organique (ADN, protéines, etc.), il y a congélation immédiate, ce qui bloque toute réaction chimique qui pourrait dégrader l’objet étudié. Ainsi, des embryons (végétaux, animaux, humains) sont placés dans l’azote liquide, lorsque l’on souhaite les conserver de longues années, tout en gardant leur capacité à se développer. Le sperme peut être également congelé. Cette technique exige une haute surveillance, un apport régulier d’azote liquide devant être assuré.

Quelques bactéries sont capables de fixer l’azote atmosphérique. Elle le transforment en espèces chimiques utilisables : nitrates (NO₃^-), ammoniac (NH₃) ou ammonium (NH₄⁺), et en font profiter d’autres organismes au travers de symbioses.

Ce sont les :

• Rhizobium : bactéries symbiotiques des légumineuses ;
• Azotobacter et Clostridium : bactéries libres présentes dans la rhizosphère.

Certaines bactéries utilisent l’azote minéral sous ses formes ammoniacales, nitrites ou nitrates (Nitrosomonas, Nitrobacter). La plupart des bactéries utilisent l’azote des composés organiques après désamination.

La quasi-totalité de l’azote du sol, sous forme organique ou non, finit par être transformé en nitrate (NO₃^-). Les ions nitrates sont facilement absorbés par les plantes. Par contre, l’ammonium (NH₄⁺) n’est, très généralement, absorbé qu’en faible quantité. En effet, il se fixe sur les minéraux du sol et est moins mobile que l’ion nitrate. Les racines doivent donc être proches de l’ammonium pour l’absorber.

L’ensemble de ces transformations, entre formes oxydées et formes réduites de l’azote, contribue au cycle de l’azote.

Les combinaisons d’azote et d’oxygène (oxydes d’azote, appelés parfois NOx) constituent des produits toxiques qui polluent l’atmosphère (gaz à effet de serre). Le protoxyde d’azote (N₂O) est le troisième gaz à effet de serre pour son taux dans l’atmosphère.

La production naturelle ou artificielle d’oxydes d’azote et l’utilisation massive, et souvent irraisonnée, des engrais azotés, ont augmenté très significativement les concentrations en nitrates et nitrites, des sols, de l’eau des nappes, des eaux côtières et des aliments. Pour l’environnement, les conséquences sont nombreuses. Les marées vertes et l’eutrophisation des eaux lacustres sont des exemples.

L’excès d’ammoniac dans le milieu naturel favorise l’acidification et l’eutrophisation des milieux. De plus, sa recombinaison dans l’atmosphère avec des oxydes d’azote et de soufre peut former des particules fines (PM2,5), qui contribuent aux pics de particules fines en période d’épandage de fertilisants et d’effluents d’élevage, au début du printemps,

Du point de vue de la santé humaine, nitrites et nitrates ont des effets toxiques reconnus sur les reins, la glande thyroïde, le transport de l’oxygène par le sang, etc. En outre, au cours de la digestion, une certaine proportion de nitrates et de nitrites est transformée en nitrosamines, substances cancérigènes avérées.

Les engrais azotés ont certes permis l’augmentation des rendements agricoles et ont été un des éléments de la Révolution verte qui permit de sortir des millions de personnes de la famine, mais aujourd’hui, en raison des conséquences évoquées plus haut, il y a urgence à réduire les excès d’azote dans l’environnement, en particulier en agriculture.

Certains pays, comme les Pays-Bas, ont pour projet de réduire l’importance de leur cheptel, tant la pollution des cours d’eau par les nitrates est importante. Le démantèlement d’exploitations intensives représenterait un bouleversement qu’un pays comme la France n’est même pas prêt à envisager !