Stickstofffixierung, auch Stickstofffixierung genannt, ist ein Verfahren, bei dem atmosphärischer Stickstoff in pflanzenverwertbare Verbindungen umgewandelt wird. Es ist ein wichtiger Teil des Stickstoffkreislaufs, der weltweit zum Wachstum von Pflanzen und damit zum Erfolg von Organismen wie Tieren und Menschen beiträgt. Die Stickstofffixierung kann nicht nur in der Natur vorkommen, sondern auch chemisch für industrielle Zwecke.
Atmosphärischer Stickstoff kann von Pflanzen nicht verwertet werden, obwohl sie Stickstoff zum Gedeihen benötigen. Bakterien können jedoch Stickstoff ernten und in nützliche Verbindungen umwandeln, indem sie Ammoniakverbindungen produzieren, die von anderen Mikroorganismen in einem als Ammonifikation und Nitrifikation bekannten Prozess in Nitrate umgewandelt werden. Diese Organismen sind in Boden und Wasser zu finden und tragen weltweit ständig zum Stickstoffkreislauf bei.
Wenn Pflanzen Nitrate aufnehmen, verbrauchen sie diese zur Energiegewinnung und wachsen, damit sie reifen und Samen produzieren können, um zu neuen Pflanzen heranzuwachsen. Andere Organismen können die Pflanzen fressen und so von der Stickstofffixierung durch Bakterien profitieren, und wenn Pflanzen absterben, zerfallen sie im Boden und setzen stickstoffhaltige Verbindungen frei, die von anderen Pflanzen verwendet werden können. Wenn die Pflanzen erst einmal in Gang gekommen sind, können sie mit anderen Worten ein System aufbauen, das sich fortsetzt, wenn ältere Pflanzen sterben, um Platz für jüngere zu schaffen, und Dünger teilen, wenn sie abgebaut werden.
Einige Pflanzen betreiben eine sogenannte symbiotische Stickstofffixierung. Dies tritt auf, wenn eine Pflanze eine Symbiose mit einem Bakterium eingeht, das auf oder in der Pflanze lebt. Einige Arten von Hülsenfrüchten wie Bohnen und Erbsen sind berühmt für ihre symbiotische Stickstofffixierung, und diese Pflanzen werden in diesem Zusammenhang oft als „Stickstofffixierer“ bezeichnet. Sie können auf Erde gepflanzt werden, die sich von Übernutzung erholt, um dem Boden zu helfen, seine Versorgung mit Nitraten und anderen nützlichen Verbindungen wieder aufzubauen. Gärtner können auch Verbindungen anwenden, die die Stickstofffixierung in armen Böden stimulieren sollen, um die Pflanzen zu unterstützen.
Industriell wird die Stickstofffixierung normalerweise bei hohen Temperaturen und Drücken durchgeführt, um Verbindungen herzustellen, die in Düngemitteln, Sprengstoffen und anderen Produkten verwendet werden. Die Fähigkeit, Stickstoffprodukte industriell herzustellen, ist entscheidend für den Erfolg vieler menschlicher Bemühungen, von der Landwirtschaft bis zum Bergbau. Die Stickstofffixierung erfolgt auch als Ergebnis natürlicher Prozesse wie Blitz und Verbrennung, obwohl die überwiegende Mehrheit der Stickstofffixierung in der Natur das Ergebnis von Mikroorganismen wie Cyanobakterien ist, die in, mit oder in der Nähe einer Vielzahl von Pflanzen und Organismen wie Pilzen leben .