Cycle de l’azote Des chercheurs découvrent une nouvelle façon de contrôler les GES

Des chimistes de l’université américaine de Cornell ont découvert un nouvel intermédiaire dans le processus de nitrification, par des bactéries du sol, de l’ammoniaque (NH4+) utilisé dans les engrais. Une façon d’augmenter l’efficacité des engrais et de lutter contre les gaz à effet de serre (GES).



Ce nouvel intermédiaire est l’oxyde nitrique (NO) qui, dans des conditions de sol normales, est un précurseur chimique du nitrite qui sera transformé en nitrate. Mais dans des conditions de sol imparfaites, les chercheurs ont montré que l’oxyde nitrique est converti en oxyde nitreux (N2O), un gaz à effet de serre (GES) puissant qui s’échappe dans l’atmosphère.


Selon l’agence américaine de protection environnementale, qui précise qu’en 2015 l’oxyde nitreux représentait environ 5 % des émissions atmosphériques de gaz à effet de serre, à comparer aux 82 % du dioxyde de carbone. Mais l’oxyde nitreux a un potentiel de réchauffement planétaire plus de 300 fois supérieur au dioxyde de carbone.

« Comprendre comment le modèle fonctionne est essentiel »

Jusqu’alors, il était établi que l’hydroxylamine inorganique était le seul intermédiaire formé lorsque les bactéries convertissent le NH4+. Cette nouvelle étude montre que l’hydroxylamine est en fait convertie en un autre intermédiaire, l’oxyde nitrique.


Les chercheurs, qui ont publié ces travaux le 17 juillet dernier dans les actes de l’Académie nationale des sciences, ont découvert une nouvelle bactérie du sol, Nitrosomas europea, considérée comme « un acteur majeur dans la conversion de l’ammoniac en nitrate ». L’oxyde nitreux est l’un des premiers produits formés lors de cette conversion. Sorti dans l’atmosphère, il interfère avec l’ozone.


« Comprendre comment le modèle fonctionne est essentiel pour trouver des solutions contre les gaz à effet de serre », estiment les chimistes.


Les scientifiques font aussi allusion au développement d’un nouveau stabilisateur d’azote pour interférer avec la conversion de l’ammoniac de cette bactérie spécifique. Ces inhibiteurs de nitrification modifiés pourraient combler les fuites d’oxyde nitreux.


La perspective ouverte par ces recherches de ralentir l’oxydation de l’ammoniaque augmenterait le « temps de séjour » de l’azote dans le sol. Ce qui pourrait réduire les quantités d’engrais azotés nécessaires à la production agricole. Une façon pour l’agriculture de devenir « plus efficace, plus économique et plus durable », assurent les chercheurs.

Arvalis teste déjà en France ce type d’inhibiteurs

« Il existe de nombreux travaux actuellement pour identifier sur la chaîne du cycle de l’azote où il existe des pertes des formes responsables de l’émission des gaz à effet de serre », confirme Christine Le Souder, spécialiste de la fertilisation chez Arvalis. Les chercheurs ont publié ces travaux dans le but d’aboutir au développement d’inhibiteurs de nitrification.


Arvalis teste déjà en France ce type d’inhibiteurs. « Mais les inhibiteurs d’uréase, qui agissent plus en amont de la chaîne, sont plus intéressants pour améliorer le coefficient d’efficacité de l’azote, considère Christine Le Souder. Car les pertes d’azote sont plus importantes sous forme d’urée. L’enjeu lié à cette volatilisation est plus fort pour les agriculteurs (quelques dizaines de kg d’azote/ha) que celui lié au phénomène de nitrification (quelques kg d’azote/ha). »


Les inhibiteurs de nitrification contribuent à maîtriser la chaîne du cycle de l’azote mais il existe d’autres trous laissant échapper les gaz à effet de serre, et d’autres sources de GES dans le sol que les engrais. Et il reste à identifier d’autres souches de Nitrosomas.


« S’il existe un jour une réglementation qui met en valeur des produits limitant les départs de gaz à effet de serre, les inhibiteurs de nitrification pourront être plus intéressants », juge Christine le Souder.