Gracias a los fascinantes descubrimientos de Justus von Liebig en el siglo XIX, los humanos entendimos que las plantas absorben el nitrógeno con la ayuda de los microorganismos presentes en el suelo. Este hallazgo permitió pensar en estrategias, para incrementar el rendimiento de los cultivos, a base de fertilizantes químicos, y fue así como llegamos a la revolución verde, un suceso que aumentó exponencialmente la producción agrícola global. Ese avance llegó acompañado de un efecto indeseable: la perturbación de los ciclos del nitrógeno y del fósforo. Las plantas comenzaron a absorber más nitrógeno, igualmente lo hicieron los microbios del suelo. La absorción y el metabolismo por parte de estos microorganismos son los responsables principales de que los niveles de óxido nitroso atmosférico (N2O) hayan aumentado un 20 % respecto a los niveles preindustriales. El óxido nitroso no solo tiene un elevado potencial de calentamiento global, sino que, además, es un gas nocivo para la capa de ozono, que puede permanecer en la atmósfera más de cien años.

Se ha demostrado que, a escala global, los cultivos absorben menos del 40 % de los fertilizantes aplicados, en tanto que el 60 % restante se pierde en la atmósfera, en las fuentes hídricas, o permanece en el suelo en una forma que no logra ser captada por los cultivos. Este desperdicio no solo supone un problema económico, sino un impacto ambiental muy relevante para la estabilidad ecológica del planeta. Las emisiones de nitrógeno y fósforo derivadas de las actividades agrícolas y otras industrias, y que se dispararon a mediados del siglo pasado, han llegado a niveles riesgosos. Los ciclos del nitrógeno y del fósforo son tan importantes, que su estabilidad forma parte de los reconocidos límites planetarios. Existe, por tal motivo, un enorme desafío: realizar un uso eficiente y responsable de los fertilizantes.

Gracias al uso de fertilizantes marcados con isótopos de nitrógeno-15 ―es decir, un átomo con un neutrón adicional en comparación con el nitrógeno que aparece en la tabla periódica―, los científicos pueden rastrear los isótopos para determinar con qué grado de eficiencia los cultivos absorben el fertilizante. Esta técnica nuclear también ayuda a determinar la cantidad óptima de fertilizante que debe suministrarse. En estudios desarrollados con el apoyo de la FAOy del OIEA en Myanmar, se ha verificado que la técnica del nitrógeno-15 usada en los cultivos de arroz permite un ahorro aproximado de un 30 % de fertilizantes y una reducción de un 20 % de la pérdida de fertilizante en el ambiente. En Botsuana, los especialistas en suelos se encuentran verificando los beneficios de la técnica de nitrógeno-15 en los cultivos de pimiento verde, espinaca y otros cultivos hortícolas. Los resultados obtenidos en los cultivos de repollo, en Vietnam, con la técnica de nitrógeno-15 demostraron que, la mitad del fertilizante aplicado se perdía en el ambiente, contaminando el agua y creando problemas de seguridad alimentaria. Podemos concluir que esta tecnología nuclear es una aliada para enfrentar la crisis ambiental global.