El azufre (S) es el décimo elemento más abundante del universo y forma parte de vitaminas, proteínas y hormonas fundamentales para la vida, así como también de la lluvia ácida. En este artículo te contamos cuál es el ciclo del azufre y sus etapas, cómo circula el azufre en la naturaleza explicado paso a paso, y te decimos por qué el ciclo biogeoquímico del azufre es tan importante para los ecosistemas y el clima.
¿Qué es el ciclo del azufre o ciclo biogeoquímico del azufre?
El ciclo del azufre, ciclo del sulfato, ciclo del sulfuro o ciclo biogeoquímico del azufre, es el conjunto de procesos naturales (o ciclo biogeoquímico) que permite el movimiento del azufre (S) en diferentes formas o estados, entre el suelo, el agua, la atmósfera y los seres vivos, asegurando su disponibilidad en los ecosistemas.
Por su parte, el azufre (S) se trata de un elemento no metálico, quebradizo, insípido, de color amarillo pálido y con un olor muy característico. Forma parte de los aminoácidos metionina y cisteína y de otras moléculas clave de los organismos, como la coenzima A, además de compuestos inorgánicos, por lo que es un elemento esencial para los seres vivos.
El azufre abunda en el suelo y en el agua en forma de sulfatos (SO₄²⁻) o mezclado con otros elementos. La pirita y el yeso son las principales reservas de azufre en la litosfera y en los océanos.
Fases del ciclo del azufre etapas o pasos
Estas son las etapas principales del ciclo del azufre pasos o fases:
1. Absorción o asimilación de sulfatos por las plantas y algas
El ciclo del azufre comienza en el suelo o en el agua, donde el azufre se encuentra principalmente como sulfato (SO₄²⁻). Las plantas y algas lo absorben a través de las raíces o directamente del medio acuático y lo reducen para incorporarlo a sus proteínas.
2. Paso del azufre a la cadena alimentaria
Los animales herbívoros adquieren el azufre al alimentarse de plantas o algas, y este elemento se transfiere posteriormente a niveles superiores de la cadena trófica, cuando son depredados.
3. Descomposición de materia orgánica y transformación bacteriana del azufre
Cuando los animales y plantas mueren, bacterias y hongos descomponen la materia orgánica, oxidando y reduciendo el azufre en sulfuro de hidrógeno (H₂S) u otras formas inorgánicas.
4. Liberación de azufre a la atmósfera
El azufre llega a la atmósfera como dióxido de azufre (SO₂) o sulfuro de hidrógeno (H₂S) a través de la actividad volcánica, la descomposición orgánica y las actividades humanas.
5. Retorno del azufre al suelo y al agua
En la atmósfera, estos compuestos reaccionan con el vapor de agua y regresan a la superficie mediante la lluvia, y por escorrentía el azufre también llega al mar, cerrando el ciclo.
Dibujo ciclo del azufre esquema
Dentro de las muchas ciclo del azufre imágenes, aquí te mostramos tanto un dibujo como un esquema del ciclo del azufre.
Cómo podéis ver, el siguiente ciclo del azufre dibujo, es simple e ilustrativo, sirviendo incluso como base para elaborar una maqueta del ciclo del azufre. Aun así, en él tenéis representadas las principales fases por las que pasa el azufre en el medio ambiente.
Y el siguiente esquema ciclo del azufre muestra cómo el azufre circula entre la litosfera, la biosfera, la hidrosfera y la atmósfera, cambiando de forma química y siendo reutilizado por los seres vivos.
Explicación del ciclo del azufre en la naturaleza
En cuanto al ciclo del azufre resumen, éste comienza en el suelo o en el agua, donde las plantas o las algas lo toman principalmente como sulfato que, tras ser reducido, se incorpora a sus proteínas. A continuación, los animales que ingieren las plantas y los peces que consumen las algas, también incorporan el azufre en forma de proteína, y así se va pasando a niveles superiores de la cadena trófica. Al morir los organismos, el azufre reducido de las proteínas es oxidado por bacterias y vuelve a formar parte del suelo y del agua, y a estar disponible de nuevo para las plantas o algas.
Por otro lado, el azufre llega a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno o dióxido de azufre, proveniente de las erupciones volcánicas y de las descomposiciones orgánicas (principalmente). Allí, se combina con el vapor de agua, forma nubes y es devuelto al suelo con la lluvia. Y la meteorización de las rocas también hace que los sulfatos estén disponibles para los ecosistemas terrestres. Asimismo, también tiene lugar el paso del azufre del océano a la atmósfera gracias a unas algas, las cuales al morir lo liberan directamente a la atmósfera. Cabe indicar que las plantas también pueden absorber dióxidos de azufre directamente de la atmósfera.
Y aunque en Internet es posible conseguir ciclo del azufre pdf con esquemas y resumen del ciclo del azufre, a continuación, os desglosamos y contamos el ciclo del azufre explicado paso a paso:
Ciclo del azufre en la atmósfera
El azufre se encuentra en la atmósfera en forma de dióxido de azufre (SO2) o sulfuro de hidrógeno (H2S) y llega aquí a través de la descomposición bacteriana, de volcanes, del paso directo de océanos, de incendios y de la quema y uso de combustibles fósiles.
Cuando el sulfuro de hidrógeno está en contacto con el oxígeno, se oxida y genera el sulfato que luego regresa al suelo y al agua por medio de las lluvias. Por su parte, el SO2 reacciona con el agua atmosférica dando lugar a ácido sulfúrico que también precipita en forma de lluvia ácida, la cual daña los monumentos, las plantas y los seres vivos.
El azufre también reacciona con el oxígeno al entrar en la atmósfera produciendo gas trióxido de azufre (SO3).
Ciclo del azufre en el suelo
El azufre se acumula en el suelo en forma de sulfatos, sales y ésteres, procedentes de la meteorización de rocas, fertilizantes, deposición atmosférica y restos orgánicos.
En el suelo, tiene lugar la sulfo-oxidación, proceso en el que bacterias oxidantes del azufre oxidan el azufre o sulfuro para dar lugar a sulfato (SO₄²⁻), el cual va a ser absorbido por las raíces de las plantas.
En ambientes anaerobios como las turberas, ocurre la desulfatación: bacterias reductoras del azufre reducen el sulfato a sulfuro (H₂S), generando el olor característico a huevo podrido.
Además de estos procesos, el azufre sale del suelo cuando se volatizan ciertos compuestos reducidos y cuando se cosechan los cultivos; así como otra parte se pierde por la filtración, las escorrentías y la erosión.
Ciclo del azufre en el agua
El agua es otra gran reserva de azufre en la Tierra. En medios acuáticos, los sulfatos se disuelven fácilmente. Durante la evaporación de mares poco profundos, el azufre puede precipitar formando yesos, mientras que en aguas profundas es reducido por bacterias, dando lugar a H2S que puede combinarse con hierro y precipitar en forma de piritas, o alcanzar lugares oxigenados donde se oxida de nuevo a sulfato (SO₄²⁻) mediante un proceso foto o quimiosintético, según intervenga o no la luz.
Los sulfuros disueltos también se transforman en compuestos azufrados solubles, como el ácido sulfúrico (H2SO4) e iones sulfato (SO42-) solubles y asimilables por los organismos.
Ciclo del azufre en los seres vivos o biosfera
En el suelo terrestre, después de tomar los sulfatos disueltos, las plantas los reducen a sulfuros y los incorporan a su estructura vegetal. Sin embargo, las plantas también pueden absorber dióxido de azufre directamente de la atmósfera. A continuación, los herbívoros que comen las plantas adquieren el azufre y también lo integran en las moléculas de su organismo, y lo mismo ocurre con los carnívoros y demás seres vivos de la cadena trófica o alimentaria.
Igualmente, en el agua, el azufre en formas solubles y asimilables es tomado por algas y fitoplancton y después, por organismos superiores de la cadena trófica acuática.
Cuando los organismos mueren, sus restos son descompuestos por hongos y bacterias que liberan sulfuro de hidrógeno al suelo.
Características del ciclo del azufre
Como características del ciclo del azufre tenemos que:
- Se trata de un ciclo complejo: combina fases atmosféricas con litosféricas y sedimentarias.
- Procesos Redox: implica cambios de estado (reducción y oxidación) del azufre mediante bacterias especializadas, convirtiendo sulfatos en sulfuros y viceversa.
- Producción de SO3: cuando el azufre reacciona con el oxígeno, al entrar en la atmósfera produce gas trióxido de azufre (SO3).
- Producción de ácido sulfúrico: cuando el azufre reacciona con el agua da lugar al famoso ácido sulfúrico (H2SO4), aunque también se puede producir este peligroso elemento de variados usos industriales, a partir de una reacción del dimetilsulfuro con especies de plancton.
- Lluvia ácida: como veremos en el siguiente apartado, el azufre puede formar parte de la nociva lluvia ácida que acidifica los océanos, estropea los monumentos y daña las plantas y demás seres vivos.
Ciclo del azufre y lluvia ácida
Como hemos comentado, el azufre puede formar parte de la lluvia ácida en forma de ácido sulfúrico. Para que esto ocurra, en la atmósfera (principalmente) se dan los siguientes procesos:
- Emisión de dióxido de azufre: se libera azufre a la atmósfera como SO2 y sulfuro de hidrógeno (H2S) por fuentes naturales (volcanes, descomposición orgánica) y humanas (quema de carbón y petróleo).
- Transformación en ácido sulfúrico: el SO2 se oxida en la atmósfera al reaccionar con oxígeno y vapor de agua, transformándose en ácido sulfúrico (H2SO4).
- Precipitación: el ácido sulfúrico cae a la superficie disuelto en lluvia, nieve o niebla (deposición húmeda), o como sulfatos directamente (deposición seca).
Importancia del ciclo del azufre
El ciclo del azufre es importante porque:
- Permite el reciclaje del elemento azufre: bacterias y hongos descomponen los restos orgánicos, liberando azufre al suelo para que las plantas lo reutilicen.
- El azufre es esencial para los seres vivos: el azufre se encuentra entre los elementos biológicamente más abundantes en el cuerpo humano, forma parte de proteínas y tiene funciones que incluyen la señalización celular, la desintoxicación de radicales libres, el soporte estructural y la asistencia en la producción de energía. Asimismo, en las plantas, el azufre es necesario para el crecimiento, interviniendo en la formación de clorofila y en el desarrollo de proteínas y vitaminas, y también juega un papel importante en los mecanismos de defensa de las plantas contra plagas y enfermedades.
- Produce ácido sulfúrico que podemos aprovechar: cuando el SO2 reacciona con el agua da lugar al famoso ácido sulfúrico (H2SO4), que es peligroso, pero tiene variados usos industriales y comerciales. De hecho, el ácido sulfúrico se emplea en productos farmacéuticos, gasolina, blanqueantes, tratamientos de aguas, base de fertilizantes, fibras de celulosa, limpieza de metales, refinamiento del petróleo, etc.
- Regula el equilibrio químico de suelos y ecosistemas acuáticos: el azufre llega al suelo y al agua a través de la meteorización de rocas, erupciones volcánicas y la deposición atmosférica (lluvia).
- Influye en el clima: los aerosoles de sulfato en la atmósfera pueden absorber radiación ultravioleta, lo que ayuda a contrarrestar el calentamiento global al enfriar la superficie terrestre.
Impacto humano en el ciclo del azufre
El impacto humano en el ciclo del azufre es significativo, alterando su equilibrio natural principalmente a través de:
- Emisiones Industriales: la combustión de combustibles fósiles libera óxidos de azufre, siendo la mayor fuente de alteración.
- Minería y Refinación: la minería a cielo abierto, especialmente la de sulfuros metálicos, expone azufre, provocando drenaje ácido de minas que contamina aguas.
- Fertilizantes: El uso intensivo de fertilizantes con sulfatos en la agricultura altera la composición del azufre en el suelo y aguas superficiales.
Como consecuencia de esto, se produce smog sulfuroso en ciudades, lluvia ácida que daña la vegetación, los suelos y corroe estructuras; acidificación de mares y océanos; y graves problemas respiratorios, irritación ocular y enfermedades cardiovasculares en humanos.
Como hemos visto, el ciclo del azufre es importante para los ecosistemas y el clima, ya que mediante su etapas o fases en las que intervienen bacterias, el azufre se transforma y se recicla para estar disponible para los seres vivos, donde es un elemento esencial. Sin embargo, debido a la intervención del ser humano en el ciclo biogeoquímico del azufre, se aceleran las emisiones de compuestos de azufre a la atmósfera, aumentando la lluvia ácida, así como al suelo y a las aguas, produciendo contaminación.