A ciência do Brasil deve muito a Johanna Döbereiner, cientista e engenheira agrônoma, nascida na antiga Tchecoslováquia e naturalizada brasileira, por suas inestimáveis contribuições à pesquisa sobre bactérias fixadoras de nitrogênio no solo. O texto “A brasileira que revolucionou a agronomia”, publicado na seção “Bastidores da ciência” da CH 417, nos conta um pouco a história da vida de Johanna. Apesar das dificuldades enfrentadas por sua família durante a Segunda Guerra Mundial, sua dedicação aos estudos da biologia do solo levou ao florescimento de suas pesquisas no Brasil. Seu trabalho impulsionou a agricultura nacional ao defender o uso de bactérias fixadoras de nitrogênio em substituição dos fertilizantes nitrogenados.

A dica de química aponta caminhos para se estabelecer uma relação entre as reações de oxirredução, o número de oxidação (nox) do nitrogênio em diferentes compostos e o ciclo biogeoquímico do nitrogênio, incluindo-se a ação bacteriana.

A dica de química com base no texto “A brasileira que revolucionou a agronomia”, publicado na CH 417, toca num ponto importante que é o uso de bactérias do solo para converter espécies de nitrogênio necessárias à vida de planta e algas que entram na cadeia alimentar de muitos animais. Os compostos de nitrogênio absorvidos por plantas e animais podem ter nox variados para o átomo de nitrogênio que vão de -3 a +5. Portanto, abordar o ciclo biogeoquímico do nitrogênio é uma forma de explicar a variação do nox do nitrogênio de acordo com o processo em questão: fixação, nitrificação, desnitrificação etc.

A maior fonte de nitrogênio é a atmosfera terrestre onde se encontra o nitrogênio molecular cujo nox é zero. Por meio da ação enzimática de bactérias presentes no solo, vários processos ocorrem com a consequente produção de espécies de nitrogênio de nox variados. No esquema 1 são apresentadas, de forma simplificada, as principais etapas do ciclo biogeoquímico do nitrogênio, mediadas por bactérias do solo.

Esquema 1. Etapas do ciclo biogeoquímico do nitrogênio

Fixação: N₂ → NH₃

Amonificação: NH₃ → NH₄⁺

Nitritação: NH₄⁺ → NO₂⁻

Nitratação: NO₂⁻ → NO₃⁻

Desnitrificação: NO₃⁻ → N₂O → N₂

De acordo com o apresentado no esquema 1, nota-se que o nitrogênio gasoso atmosférico, inicialmente utilizado na etapa de fixação, é produzido ao final do ciclo. A aula pode ser iniciada com a apresentação do ciclo biogeoquímico do nitrogênio por meio de slides com ilustrações bem coloridas. É importante ressaltar que as plantas e animais não podem utilizar o N₂ diretamente. É preciso transformá-lo para que seja assimilado pelos organismos vegetais e animais. Então, as reações que envolvem os processos devem ser apresentadas para a turma onde os alunos poderão calcular os nox do nitrogênio em cada etapa e apontar se houve oxidação ou redução.

Para ressaltar a importância de se entender os ciclos da natureza, a turma deve ler o texto “A brasileira que revolucionou a agronomia”, publicado na CH 417, e um debate pode ser promovido com a seguinte questão: qual o principal impacto da pesquisa de Johanna Döbereiner para a produção agrícola?