Categorii
Seo

Gazul cu efect de sera uitat din lume

Gazul cu efect de sera uitat din lume

(Credit de imagine:

Getty Images

)

Emisiile de gaze cu efect de sera cunoscute in mod obisnuit sub denumirea de ras sunt in crestere. Putem reduce emisiile din cea mai mare sursa antropogena?

Eu

In efortul mondial de reducere a emisiilor de gaze cu efect de sera, sursa alimentelor noastre intra in centrul atentiei. Exista motive intemeiate pentru acest lucru: agricultura reprezinta 16-27% din emisiile provocate de om de incalzire climatica. Dar o mare parte din aceste emisii nu provin din dioxid de carbon, acel ticalos familiar al schimbarilor climatice. Sunt dintr-un alt gaz: oxid de azot (N2O).

Cunoscut si sub denumirea de gaz de ras, N2O nu primeste aproape atentia pe care o merita, spune David Kanter, cercetator in poluarea cu substante nutritive la Universitatea din New York si vicepresedinte al Initiativei internationale pentru azot, o organizatie axata pe cercetarea poluarii cu azot si elaborarea politicilor. „Este un gaz cu efect de sera uitat”, spune el.

Cu toate acestea, molecula pentru molecula, N2O este de aproximativ 300 de ori mai puternica decat dioxidul de carbon la incalzirea atmosferei. Si, la fel ca CO2, este de lunga durata, petrecand in medie 114 ani pe cer inainte de a se dezintegra. De asemenea, epuizeaza stratul de ozon. In total, impactul climatic al gazelor care rad nu este o gluma. Oamenii de stiinta de la grupul interguvernamental privind schimbarile climatice (IPCC) au estimat ca oxidul de azot cuprinde aproximativ 6% din emisiile de gaze cu efect de sera, iar aproximativ trei sferturi din aceste emisii de N2O provin din agricultura.

Array

 

Dar, in ciuda contributiei sale importante la schimbarile climatice, emisiile de N2O au fost in mare parte ignorate in politicile climatice. Si gazul continua sa se acumuleze. O analiza din 2020 a surselor si chiuvetelor de oxid de azot a constatat ca emisiile au crescut cu 30% in ultimele patru decenii si depasesc toate scenariile de emisii potentiale, cu exceptia celor mai ridicate, descrise de IPCC. Solul agricol – mai ales din cauza utilizarii grele a globului de ingrasaminte sintetice cu azot – este principalul vinovat.

Ingrasamintele sintetice reprezinta o mare sursa de emisii de N2O in agricultura (credit: Getty Images)

Astazi, oamenii de stiinta analizeaza mai multe moduri de a trata solul sau de a adapta practicile agricole pentru a reduce productia de N2O.

„Orice se poate face pentru a imbunatati eficienta utilizarii ingrasamintelor ar fi mare”, spune Michael Castellano, agroecolog si om de stiinta al solului la Universitatea de Stat din Iowa.

Azot dezechilibrat

Omenirea a scos din echilibru ciclul azotului Pamantului. Inainte de aparitia agriculturii moderne, majoritatea azotului disponibil in plante din ferme provine din compost, gunoi de grajd si microbi care fixeaza azotul, care iau azot gazos (N2) si il transforma in amoniu, un nutrient solubil pe care plantele il pot prelua prin radacini. Toate acestea s-au schimbat la inceputul anilor 1900, odata cu debutul procesului Haber-Bosch, care a furnizat o metoda industriala pentru a produce cantitati masive de ingrasamant cu amoniac. 

Aceasta abundenta de ingrasaminte sintetice a sporit randamentul culturilor si a ajutat la hranirea oamenilor din intreaga lume, dar acest surplus de azot si amoniu vine cu costuri de mediu. Producerea de ingrasaminte cu amoniac reprezinta aproximativ 1% din consumul global de energie si 1,4% din emisiile de CO2 (procesul necesita incalzirea azotului gazos si supunerea acestuia la presiuni de pana la 400 de atmosfere, deci este foarte consumatoare de energie). Mai important, ingrasamantul genereaza emisii crescute de oxid de azot, deoarece fermierii tind sa aplice azotul pe campurile lor in cateva loturi mari in cursul anului, iar culturile nu le pot folosi pe toate.

Cand radacinile plantelor nu preiau toti nutrientii din ingrasaminte, gazul cu efect de sera N2O este eliberat (Credit: E. Verhoeven et al / California Agriculture 2017 / Knowable Magazine)

Cand radacinile plantelor nu sterg acel ingrasamant, unele dintre ele fug de pe camp si polueaza caile navigabile. Ceea ce ramane este consumat de o succesiune de microbi ai solului care transforma amoniacul in nitriti, apoi nitrati si, in cele din urma, inapoi in gaz N2. N2O este realizat ca un produs secundar in cateva puncte in timpul acestui proces.

Distribuirea cu atentie a ingrasamintelor atunci cand plantele au nevoie sau gasirea unor modalitati de a mentine randamentele cu ingrasamant cu azot redus ar reduce aceste emisii de N2O. Oamenii de stiinta analizeaza diverse modalitati de a face acest lucru. O strategie investigata este utilizarea tehnicilor agricole de precizie care utilizeaza tehnologia de teledetectie pentru a determina unde si cand se adauga azot in campuri si cat. Un altul este de a utiliza inhibitori de nitrificare, substante chimice care suprima capacitatea microbilor de a transforma amoniacul in nitrati, impiedicand crearea de N2O si pastrand azotul in sol pentru ca plantele sa il foloseasca pe o perioada mai lunga de timp.

Adoptarea pe scara larga a acestor doua practici ar reduce emisiile de oxid de azot cu aproximativ 26% din traiectoria lor actuala pana in 2030, potrivit unei estimari din 2018 a cercetatorilor de la Institutul International pentru Analiza Sistemelor Aplicate din Austria. Autorii spun insa ca va fi nevoie de mai mult decat atat pentru a contribui la atingerea obiectivelor de gaze cu efect de sera precum cele stabilite in Acordul de la Paris. Deci, oamenii de stiinta exploreaza strategii suplimentare.

Solutii de sol

O optiune presupune valorificarea potentialului anumitor microbi de a furniza in mod direct azot plantelor, la fel cum fac bacteriile fixatoare de azot in parteneriat cu fasole, arahide si alte leguminoase. „Exista intr-adevar o mina de aur care traieste in sol”, spune Isai Salas-Gonzalez, autor al unui articol despre microbiomul plantelor in Revista Anuala a Microbiologiei din  2020  si biolog biolog care a absolvit recent un doctorat la Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill.

In acest sens, incepand din 2019, compania Pivot Bio a comercializat un produs microbian numit Pivot Bio Proven care, spun ei, formeaza o simbioza cu radacinile culturilor dupa ce un inoculant este turnat in brazdele unde sunt plantate semintele de porumb. (Compania intentioneaza sa elibereze produse similare pentru sorg, grau, orz si orez.) Microbii alimenteaza azotul cate putin in schimbul zaharurilor scurse de planta, reducand nevoia de ingrasaminte sintetice, spune Karsten Temme, sef executiv al Pivot Bio.

Microbii din sol descompun amoniacul printr-o serie de reactii, eliberand N2O in proces, care poate fi masurat pe teren (Credit: Getty Images)

Temme spune ca oamenii de stiinta ai companiei au creat inoculantul izoland o tulpina a bacteriei  Kosakonia sacchari  care avea deja capacitati de fixare a azotului in genomul sau, desi genele in cauza nu erau active in mod natural in conditii de camp. Folosind tehnologia de editare a genelor, oamenii de stiinta au reusit sa reactiveze un set de 18 gene, astfel incat bacteria produce enzima nitrogenaza chiar si in prezenta ingrasamantului sintetic. „Ii convingem sa inceapa sa produca aceasta enzima”, spune Temme.

Steven Hall, un biogeochimist de la Universitatea de Stat din Iowa, testeaza acum produsul in recipiente mari, de dimensiuni de gunoi, cu porumb care creste in ele. Cercetatorii aplica inoculantul, impreuna cu diferite cantitati de ingrasaminte sintetice, pe sol si masoara randamentul porumbului, productia de oxid de azot si cat de mult azot lixiviat de la baza recipientelor. Desi rezultatele studiului nu au fost inca publicate, Hall spune ca exista „un sprijin initial bun” pentru ipoteza ca microbii reduc necesitatea ingrasamintelor, reducand astfel emisiile de oxid de azot.

Nu pana la

Dar unii oameni de stiinta si microbiologi ai solului sunt sceptici cu privire la o solutie microbiana rapida. „Biofertilizantii” ca acestia au avut un succes mixt, in functie de solul si mediul in care sunt aplicati, spune Tolu Mafa-Attoye, student la microbiologie de mediu la Universitatea din Guelph din Canada. Intr-un studiu de teren al graului, de exemplu, inocularea culturilor cu microbi benefici a sporit cresterea plantelor, dar a dus doar la productii usor mai mari. Necunoscute abunda, colegii Guelph ai lui Mafa-Attoye au scris in februarie in  Frontiers in Sustainable Food Systems  – cum ar fi daca microbii vor afecta negativ ecologia solului sau vor fi depasiti de microbi nativi. 

In loc sa adaugati un microb, ar putea avea mai mult sens sa incurajati cresterea microbilor dezirabili care exista deja in sol, spune Caroline Orr, microbiolog la Universitatea Teesside din Marea Britanie. Ea a descoperit ca reducerea consumului de pesticide a dus la o comunitate microbiana mai diversa si la o cantitate mai mare de fixare naturala a azotului. In plus, productia de oxid de azot este influentata de disponibilitatea de carbon, oxigen si azot – si toate sunt afectate de ajustarea utilizarii ingrasamintelor, irigare si arat. 

Luati lucrarea, de exemplu. O analiza a mai mult de 200 de studii a constatat ca emisiile de oxid de azot au crescut in primii 10 ani dupa ce fermierii au oprit sau au redus ararea terenurilor lor. Dar dupa aceea, emisiile au scazut. Johan Six, coautor al analizei si agroecolog la ETH Zurich, in Elvetia, crede ca acest lucru se datoreaza faptului ca solurile incep intr-o stare puternic compactata, dupa ani de echipamente care le conduc. De-a lungul timpului, totusi, solul netulburat formeaza o structura asemanatoare fripturii, care permite sa circule mai mult aer. Si in medii cu oxigen ridicat, microbii produc mai putin oxid azotat. Astfel de sisteme fara prelucrare au ca rezultat si mai mult stocare a carbonului, deoarece aratura mai mica inseamna o conversie redusa a carbonului organic in CO2 – oferind astfel un beneficiu climatic suplimentar.

Trecerea la aratul minim ar putea ajuta la reducerea emisiilor de N2O din soluri (Credit: Getty Images)

Ar putea fi chiar posibil ca fermierii sa economiseasca bani pe ingrasaminte si apa si sa reduca emisiile, mentinand in acelasi timp randamentele. In cercetarile efectuate pe fermele de tomate din Valea Centrala a Californiei, sase au constatat ca au fost studiate parcele cu prelucrarea la sol redusa si un sistem de irigare prin picurare care a scurs lent azotul catre plante – reducand cantitatea de nutrienti din sol – a redus emisiile de N2O cu 70% comparativ cu cele conventionale parcele gestionate. Fermierul care a implementat aceste schimbari a fost, de asemenea, compensat pentru reducerea gazelor cu efect de sera prin programul de plafonare si comercializare al statului. Cu stimulentele potrivite, convingerea fermierilor sa-si reduca emisiile s-ar putea sa nu fie atat de grea, spune Six. 

In Missouri, fermierul Andrew McCrea cultiva 2000 de acri de porumb si soia intr-un sistem fara prelucrare. Anul acesta, el intentioneaza sa-si reduca consumul de ingrasaminte si sa vada daca inoculantul Pivot Bio isi poate mentine randamentele mai mult sau mai putin la fel. „Cred ca tuturor fermierilor le pasa cu siguranta de sol”, spune el. „Daca putem reduce costurile, si asta este minunat.”

Si daca factorii de decizie politica se indreapta spre combaterea oxidului de azot, ar trebui sa existe beneficii repetate pentru noi toti, spune Kanter de la Universitatea din New York. Unele dintre ele ar putea fi mai rapide si mai tangibile decat abordarea schimbarilor climatice. Aceleasi masuri care scad nivelurile de N2O reduc si poluarea locala a aerului si a apei, precum si pierderile de biodiversitate. „Acestea sunt lucruri pe care oamenii le vor vedea si simti imediat”, spune Kanter, „in decurs de ani, spre deosebire de decenii sau secole”.

Acest articol  a aparut initial  in revista Knowable si este republicat aici cu permisiunea. Acesta este si motivul pentru care aceasta poveste nu are o estimare a emisiilor sale de carbon, asa cum au de obicei povestile Planetei Viitoare .

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau Instagram . 

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Culture, Worklife si Travel, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.