নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ

নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ (ইংরেজি: Nitrogen Fixation) হচ্ছে একটি প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে পরিবেশের নাইট্রোজেনকে (N) অ্যামোনিয়াম (NH এ রুপান্তর করা হয়। পরিবেশের নাইট্রোজেন সাধারণত নিষ্ক্রিয় থাকে, সহজে কোন যৌগ গঠনে অংশ নেয় না। সংবদ্ধকরণ প্রক্রিয়া দ্বি-পরমাণুক নাইট্রোজেন অণুতে পরমাণুগুলো পৃথক করে বিক্রিয়াযোগ্য করে তুলে। এই প্রক্রিয়া প্রাকৃতিক এবং কৃত্রিম উভয়ভাবেই হতে পারে। বজ্রপাতের সময় প্রাকৃতিকভাবে এই প্রক্রিয়া কার্যকরী হয়। নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ বলতে জৈবিক উপায়ে নাইট্রোজেনের রূপান্তর ও বুঝায়। যেসব অণুজীব নাইট্রোজেন সংবন্ধন করতে পারে তাদের ডায়জোট্রোফ বলে। কিছু উন্নত উদ্ভিদ ও প্রাণী ডায়জোট্রোফ এর সাথে মিথোজীবী রূপে সহাবস্থান করে।
পরিবেশের নাইট্রোজেনের পরিমাণ সর্বাধিক হলেও এই গ্যাস ড্রাই নাইট্রোজেন রূপে থাকে বলে রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় হয় তড়িৎ প্রবাহ বা বজ্রপাতের সময় উচ্চ তাপ ও চাপের নাইট্রোজেন জারিত হয়ে নিম্নলিখিত যোগে রূপান্তরিত হয়
১/N²+O²--------2NO
জৈব পদ্ধতিতে নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ প্রক্রিয়ার আবিষ্কারক জার্মান কৃষিবিদ হারম্যান হেলরিগল এবং ডাচ অণুজীববিদ মার্টিনেস বেইরিন্ক্ (Martinus Beijerinck)। নাইট্রোজিনেস এনজাইম দ্বারা পরিবেশের নাইট্রোজেনের অ্যামোনিয়াতে রূপান্তরের প্রক্রিয়াই জৈব পদ্ধতিতে নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ।অনেক ব্যাকটেরিয়া অক্সিজেনের উপস্থিতিতে এনজাইম উৎপাদন থামিয়ে দিতে পারে। অনেক নাইট্রোজেন সংবদ্ধকারী ব্যাকটেরিয়া শ্বাস-প্রশ্বাসের মাধ্যমে অক্সিজেনের মাত্রা কমিয়ে দেয় অথবা প্রোটিনের, যেমন- লেগমোগ্লোবিন (leghemoglobin)-এর সাথে অক্সিজেনকে আবদ্ধ করে।
Diazotroph হচ্ছে সায়ানোব্যাকটেরিয়া( উল্লেখযোগ্য উদাহরণ - trichodesmium), green sulfur bacteria, azotobacteraceae, rhizobia এবং Frankia।সায়ানোব্যাকটেরিয়া পরিবেশের কার্বন চক্র ও নাইট্রোজেন চক্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। ভূমির তুলনায় প্রবালে অবস্থানকারী সায়ানোব্যাকটেরিয়া দিগুন পরিমাণ নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণ করতে পারে যার পরিমাণ - দৈনিক প্রতি হেক্টরে ১.৮ কেজি নাইট্রোজেন। ধারণা করা হয় সামুদ্রিক বাস্তুসংস্থানের মোট সংবদ্ধকৃত নাইট্রোজেনের অর্ধেক পরিমাণ শুধুমাত্র "Trichodesmium" নামক সায়ানোব্যাকটেরিয়াই করে থাকে।
নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণে যে সমস্ত উদ্ভিদ অবদান রাখে তারা লিগিউম গোত্র - Fabaceae সদস্য। এই গোত্রের উদ্ভিদগুলো তাদের মুলতন্ত্রের নডিউলে মিথোজীবী হিসেবে "রায়জোবিয়া" নামক ব্যাকটেরিয়া ধারণ করে যা নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণের কাজ করে। উদ্ভিদ মারা গেলে এই নাইট্রোজেন মুক্ত হয়ে অন্য কোন উদ্ভিদের নাইট্রোজেনের চাহিদা এবং মাটির উর্বরাশক্তি বৃদ্ধি করে। কৃষকগণ প্রত্যাশিত শস্যের উদ্ভিদের সাথে এসব উদ্ভিদ চাষ করে উভয় উদ্ভিদের জন্য নাইট্রোজেনের ব্যবস্থা করেন।
Fabaceae গোত্রের সদস্য না হয়েও অনেক উদ্ভিদের মূল নডিউল আছে।যেমনঃ
অন্যান্য নাইট্রোজেন সংবদ্ধকারী জীব যারা cyanobacteria (যেমন "Nostoc") এর সাথে মিথোজীবী হিসেবে অবস্থান করে সেগুলো হচ্ছে:
পরিবেশের নাইট্রোজেন যে কিছু রাসায়নিক পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করতে পারে তা ১৮২৮ সালে সর্বপ্রথম পর্যবেক্ষণ করেন Desfosses। তিনি দেখেন যে ধাতব অ্যালকাইল অক্সাইড এবং কার্বনের মিশ্রণ উচ্চ তাপমাত্রায় নাইট্রোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে। অসওয়াল্ড পদ্ধতিতে নাইট্রিক এসিড তৈরির প্রক্রিয়া আবিষ্কৃত হয় ১৯০২ সালে। ১৯০৯ সালে হেবার পদ্ধতি আবিষ্কারের আগ পর্যন্ত Frank-Caro process এবং অসওয়াল্ড পদ্ধতি শিল্প ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হচ্ছিল। ১৯০০ সালের পর থেকেই "by using currents of extremely high frequency or rate of vibration" নিকোলা টেসলা বাণিজ্যিকভাবে নাইট্রোজেন সংবদ্ধকরণের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষা করছিলেন।
রাসায়নিক সার পরিবেশের বাস্তুসংস্থানের মানবসৃষ্ট সংবদ্ধ নাইট্রোজেনের বৃহত্তম উৎস। সার, বিস্ফোরক এবং অন্যান্য অনেক পণ্য উৎপাদনে অ্যামোনিয়া প্রয়োজন। অ্যামোনিয়া উৎপাদনের উপর অনেক গবেষণা হলেও এখন পর্যন্ত হেবার পদ্ধতিই অগ্রগণ্য। হেবার পদ্ধতিতে ২০০ atm এবং কমপক্ষে ৪০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রা ব্যবহার করা হয়। হাইড্রোজেনের উৎস হিসেবে প্রাকৃতিক গ্যাস এবং নাইট্রোজেনের উৎস হিসেবে বাতাস ব্যবহার করা হয়।