Descubren un nuevo proceso fotoquímico que genera óxido nitroso, un potente gas de efecto invernadero

Un equipo internacional de científicos ha descubierto un proceso de origen no microbiano que genera óxido nitroso (N₂O), un gas con un potencial de calentamiento global 273 veces superior al del dióxido de carbono. Este mecanismo, que los responsables del trabajo han bautizado como «fotoquimiodesnitrificación», ocurre a partir de nitritos y nitratos en aguas superficiales tanto dulces como marinas y está ocasionado por la luz solar. El hallazgo, que acaba de ser publicado en la revista Science, podría modificar los cálculos actuales sobre las emisiones globales de N₂O y mejorar las estrategias para mitigar el cambio climático.

El estudio demuestra que la luz solar promueve abióticamente la producción de óxido nitroso en aguas superficiales, y que esta producción puede incluso superar a la producción biológica de N₂O por oxidación de amonio, siendo este último considerado la principal fuente de N₂O en aguas superficiales. Este proceso, que no había sido descrito hasta ahora, es una nueva fuente de N₂O que podría ayudar a explicar las incertidumbres actuales en las estimaciones de emisiones de N₂O globales.

La investigadora de la UGR Elizabeth León.

Los investigadores han realizado experimentos en aguas de los embalses de Cubillas (Granada) e Iznájar (Córdoba), así como en el mar Mediterráneo (costa de Motril, Granada) y en el Mar Báltico (Boknis Eck, Alemania). Utilizando trazadores isotópicos como el ¹⁵N-Nitrito y ¹⁵N-Nitrato, han logrado identificar que el nitrito es el sustrato principal de la reacción, mientras que el nitrato también puede transformarse en N₂O tras su paso fotoquímico a nitrito, todo ello sin mediación de actividad biológica.

El óxido nitroso no sólo es un potente gas de efecto invernadero, sino también el principal agente destructor de la capa de ozono. Su producción abiótica en ecosistemas acuáticos podría contribuir significativamente a las emisiones globales, especialmente en regiones con alta radiación solar y concentración de nitrógeno inorgánico, como ocurre en las zonas costeras o aguas continentales eutrofizadas. Es importante destacar que, aunque este proceso es natural, su producción se ve significativamente estimulada por las aportaciones de nitrógeno derivadas de las actividades humanas, al igual que ocurre con la producción biológica.

La producción de N₂O por «fotoquimiodesnitrificación» es mayor en la superficie del agua y disminuye con la profundidad debido a la atenuación de la luz. Esto sugiere que la «fotoquimiodesnitrificación» podría tener un impacto desproporcionado en los flujos de N₂O hacia la atmósfera en comparación con otras reacciones. Esto se debe a que el N₂O recién formado en la interfaz aire/agua puede difundirse más rápidamente a la atmósfera en comparación con el N₂O producido y almacenado en las capas más profundas de la columna de agua (como ocurre típicamente con la producción biológica).

Resumen gráfico del proceso de «fotoquimiodesnitrificación» descubierto por los responsables del trabajo de investigación.

Este descubrimiento representa un avance crucial para lograr una mejor comprensión del ciclo global del N₂O y reducir las incertidumbres en nuestra comprensión actual de los inventarios y flujos globales de N₂O. Los responsables del estudio subrayan, además, la importancia de seguir investigando los procesos relacionados con el cambio climático, uno de los mayores desafíos ambientales de nuestro tiempo.

El estudio, liderado por la investigadora Elizabeth León Palmero e iniciado durante el desarrollo de su tesis doctoral en el Departamento de Ecología de la Universidad de Granada bajo la dirección de los profesores Isabel Reche y Rafael Morales Baquero, se completó durante su etapa postdoctoral en la Universidad del Sur de Dinamarca, donde trabajó con Carolin Löscher y Bo Thamdrup.

Este trabajo de investigación ha contado con financiación del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte de España, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y la Asociación Española de Ecología Terrestre-Sociedad Ibérica de Ecología (AEET-SIBECOL).

Referencia: 

Elizabeth Leon-Palmero et al., ‘Sunlight drives the abiotic formation of nitrous oxide in fresh and marine waters’. Science 387, 1198-1203 (2025).