Kvävefixering, även känd som kvävefixering, är en process genom vilken atmosfäriskt kväve omvandlas till föreningar som är användbara av växter. Det är en viktig del av kvävets kretslopp, som bidrar till tillväxten av växter över hela världen, och därför till framgången för organismer som djur och människor. Förutom att förekomma i naturen kan kvävefixering även utföras kemiskt för industriella ändamål.
Atmosfäriskt kväve kan inte utnyttjas av växter, även om de behöver kväve för att trivas. Bakterier kan dock skörda kväve och omvandla det till användbara föreningar genom att producera ammoniakföreningar som omvandlas till nitrater av andra mikroorganismer i en process som kallas ammonifiering och nitrifikation. Dessa organismer kan hittas i mark och vatten och bidrar ständigt till kvävets kretslopp över hela världen.
När växter får i sig nitrater, använder de dem för energi, växer så att de kan mogna och producera frön för att växa till nya växter. Andra organismer kan äta upp växterna och därigenom dra nytta av den kvävefixering som åstadkoms av bakterier, och när växter dör sönderfaller de ner i jorden och frigör föreningar som innehåller kväve och som kan användas av andra växter. När växterna väl kommer igång kan de med andra ord sätta upp ett system som kommer att fortsätta när äldre växter dör för att ge plats åt yngre och dela gödningsmedel när de går sönder.
Vissa växter ägnar sig åt vad som kallas symbiotisk kvävefixering. Detta inträffar när en växt har en symbiotisk relation med en bakterie som lever på eller i växten. Någon typ av baljväxter, såsom bönor och ärtor, är kända för sin symbiotiska kvävefixering, och dessa växter kallas ofta för ”kvävefixare” i en hänvisning till det. De kan planteras på jord som håller på att återhämta sig från överutnyttjande för att hjälpa jorden att återuppbygga sitt utbud av nitrater och andra användbara föreningar. Trädgårdsmästare kan också applicera föreningar som är utformade för att stimulera kvävefixering till dålig jord för att hjälpa växter att etablera sig.
Industriellt utförs kvävefixering vanligtvis vid höga temperaturer och tryck för att göra föreningar som används i gödningsmedel, sprängämnen och andra produkter. Förmågan att tillverka kväveprodukter industriellt är avgörande för framgången för många mänskliga ansträngningar, från jordbruk till gruvdrift. Kvävefixering sker också som ett resultat av naturliga processer som blixtnedslag och förbränning, även om den stora majoriteten av kvävefixering i naturen är resultatet av mikroorganismer som cyanobakterier, som lever i, med eller nära en mängd olika växter och organismer som svampar .