I. 2.b Ứng dụng của Nitơ với các ngành công ngiệp
I.1. Khí nitơ trong thiên nhiên
Nitơ là một khí thiết yếu của cuộc sống. Thực vật, động vật và vi khuẩn, tất cả đều sử dụng Nitơ (trong các amino acid, thành phần cấu tạo nên protein – chất đạm). Protein không chỉ cho phép chúng ta phát triển và hoạt động mà chúng còn hình thành cơ sở của hầu hết mọi phản ứng hoá học trong cơ thể con người. Nguồn Nitơ chính của chúng ta là từ khí quyển, nơi mà chúng hiện diện dưới dạng khí Nitơ (N2), còn gọi là đạm khí. Tuy nhiên ở dạng khí, Nitơ rất trơ và chỉ một số lượng nhỏ sinh vật có thể sử dụng nó. Quá trình tự nhiên của việc sử dụng khí nitơ và chuyển hoá nó thành những hợp chất hữu dụng (có ích) gọi là cố định đạm, và được thực hiện bởi vi khuẩn cố định đạm (và thỉnh thoảng là sấm sét). Khả năng kết hợp hay cố định nitơ là đặc trưng quan trọng của công nghiệp hóa chất hiện đại, trong đó Nitơ (cùng với khí thiên nhiên) được chuyển hóa thành amôniac (phương pháp Haber).
Ammoniac về mặt sinh học dễ tiếp cận hơn khí Nitơ và được sử dụng bởi vi khuẩn nitrat hoá để tạo thành các anion nitrit (NO2-) và sau đó là nitrat (NO3-). Những ion nitrat này là dạng Nitơ mà thực vật có thể hấp thụ được, và như thế tức là dạng đưa Nitơ vào chuỗi thức ăn của chúng ta. Nhưng nếu toàn bộ lượng Nitơ trong khí quyển rốt cuộc đều bị hấp thụ bởi động vật và thực vật thì chắc chắn sẽ có sự thiếu hụt Nitơ. May thay có những vi khuẩn có khả năng khử Nitơ nhằm hoàn thành chu trình tự nhiên của Nitơ và chuyển hoá nó thành chất khí N2. Chu trình này một cách tự nhiên được điều chỉnh bởi tốc độ mà vi khuẩn có thể chuyển hoá một hợp chất này thành một hợp chất khác và bởi số lượng vi khuẩn có sẵn trong đất. Trước đây, việc này dẫn đến một giới hạn tự nhiên của Nitơ trong tự nhiên, điều này dẫn đến việc luôn tồn tại một ngưỡng nitơ nhất định trong tầng sinh quyển. Tuy nhiên sự tiến bộ kỹ thuật đã đột ngột làm tăng giới hạn tự nhiên này lên, và những hậu quả của nó đã có ảnh hưởng sâu rộng. Vậy chuyện gì đã xảy ra? Các vi khuẩn lấy Nitơ từ không khí và chuyển đổi thành những hỗn hợp mà thực vật và động vật có thể sử dụng được.