Podtlenek azotu: kolejny groźny gaz cieplarniany

Po dwutlenku węgla i metanie, naukowcy z coraz większą obawą śledzą emisję podtlenku azotu. Gazu cieplarnianego, którego źródłem emisji jest przede wszystkim rolnictwo i stosowane w nim nawozy. Jego produkcję da się jednak ograniczyć

Rola żywności w zmianach klimatycznych stała się jednym kluczowych wyzwań naszych czasów. Podróż steku, owoców lub sałatki z pola do stołu pozostawia znaczący ślad w środowisku. Jako naukowcy zajmujący się ziemią, klimatem i atmosferą śledzimy globalne emisje gazów cieplarnianych i właśnie opublikowaliśmy najbardziej kompleksową ocenę potężnego gazu cieplarnianego z produkcji żywności: podtlenku azotu (N2O) – na łamach The Conversation pisze grupa naukowców z USA i Europy.

Po dwutlenku węgla i metanie, N2O jest najbardziej znaczącym gazem cieplarnianym, który ludzie uwalniają do atmosfery. Chociaż podtlenku azotu jest mniej niż dwutlenku węgla, to jest 300 razy silniejszy i utrzymuje się w atmosferze przez ponad sto lat. Obecnie poziom N2O w atmosferze jest o około 25 proc. wyższay niż przed rewolucją przemysłową. I wciąż rośnie w coraz szybszym tempie.

 

Odkryliśmy, że do wzrostu emisji N2O i jej szybkiej akumulacji w atmosferze prowadzą nawozy i obornik zwierzęcy. To coś więcej niż problem klimatyczny. N2O narusza również warstwę ozonową, która chroni ludzi przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym. A spływ azotu z pól zanieczyszcza drogi wodne, zwiększając szkodliwe zakwity glonów i tworząc zubożone w tlen martwe strefy. Wzrost emisji N2O jest alarmujący, ale dysponujemy wiedzą i  technologiami potrzebnymi do odwrócenia tego trendu.

Skąd pochodzą emisje N2O?

Przed rewolucją przemysłową naturalne źródła N2O z mikrobów żyjących w glebach leśnych i oceanach były mniej więcej równe naturalnym pochłaniaczom, które zużywały N2O w powietrzu. Stężenia N2O w atmosferze były więc stosunkowo stałe. Populacja ludzka i jej zapotrzebowanie na żywność szybko jednak wzrosły burząc tę naturalną równowagę.

Odkryliśmy, że sama działalność człowieka w ciągu ostatnich czterech dekad zwiększyła emisję N2O o 40 proc., przy czym rolnictwo przyczyniło się do całkowitej antropogenicznej emisji N2O na poziomie 74 proc. Największymi ludzkimi źródłami N2O są rolnictwo, przemysł i spalanie lasów oraz odpady rolnicze.

 

Nawozy azotowe, szeroko stosowane w rolnictwie, są jednym z kluczowych czynników. Odpowiadają za 70 proc. całkowitej emisji N2O w rolnictwie na całym świecie. Obornik zwierzęcy z intensywnej hodowli zwierząt odpowiada za pozostałe 30 proc. Mniejszym, ale szybko rosnącym źródłem, jest akwakultura. Szczególnie w Chinach, gdzie hodowla ryb w ciągu ostatnich 40 lat wzrosła dwadzieścia pięć razy. Oprócz rolnictwa, do emisji N2O w mniejszym stopniu przyczyniają się również procesy przemysłowe, takie jak produkcja nylonu, materiałów wybuchowych i nawozów oraz spalanie paliw kopalnych .

Emisje N2O według krajów

Emisje różnią się znacznie w zależności od kraju. W ciągu ostatnich czterech dekad gospodarki wschodzące, takie jak Chiny i Indie, wykazywały silnie rosnące trendy N2O, ponieważ zwiększyły wydajność rolnictwa dla zaspokojenia zapotrzebowania na żywność rosnącej populacji.

Chiny są największym producentem i użytkownikiem nawozów chemicznych. Ich przyjęty w 2015 roku plan działania na rzecz zerowego wzrostu w użyciu nawozów do 2020 roku pomógł zmniejszyć emisje N2O, jednak ich przemysłowa emisja podtlenku azotu nadal rośnie. Z kolei w Brazylii i Indonezji wycinanie oraz wypalanie lasów pod uprawy i pastwiska, w połączeniu z coraz  intensywniejszym rolnictwem, zwiększył emisję azotu ze źródeł naturalnych.

Afryka ma możliwości wzrostu produkcji żywności bez zwiększania nawożenia azotem. Kraje Afryki Północnej ponad trzykrotnie zwiększyły jednak poziom emisji w ciągu ostatnich dwóch dekad, głównie ze względu na znaczny wzrost populacji zwierząt gospodarskich. Mimo to, dzięki bardziej zrównoważonym praktykom, kilka regionów było w stanie ograniczyć niektóre z emisji N2O.

Unia Europejska, Japonia i Korea Południowa pozostają głównymi emitentami w skali globalnej, niemniej w ciągu ostatnich 40 lat z powodzeniem zmniejszyły antropogeniczną emisję N2O. W latach 90-tych redukcje w dużej mierze pochodziły z przemysłu chemicznego. Wykorzystanie azotu w rolnictwie również stało się bardziej wydajne wciąż mają jednak sporo do zrobienia pracę do wykonania – emisje z bezpośredniego stosowania nawozów i obornika spadły tylko nieznacznie i ostatnio się wyrównały. USA emisje rolne nadal rosną, podczas gdy emisje przemysłowe nieznacznie spadły.

Jak zmniejszyć emisję N2O

Sprostanie wyzwaniu redukcji emisji podtlenku azotu wymaga połączenia interwencji politycznych, innowacji technologicznych i indywidualnych działań, np.:

• Polityka, poprzez różnorodne programy motywacyjne, może zachęcić rolników do przyjęcia praktyk efektywnego wykorzystania azotu, optymalizacji stosowania nawozów i zmniejszenia emisji N2O.

• Precyzyjne techniki rolnicze, w tym wykorzystanie teledetekcji i satelitarnego sprzętu sterowanego GPS, mogą pomóc rolnikom w zmianie sposobu wykorzystania nawozów poprzez optymalizację zarządzania składnikami odżywczymi i zminimalizowania strat azotu.

• Opracowanie i produkcja nawozów wydajnie wykorzystujących azot – takich jak preparaty o kontrolowanym uwalnianiu i inhibitory nitryfikacji – oferują obiecujące sposoby na zmniejszenie spływu azotu i ograniczenie emisji N2O z gleb rolniczych.

• Podobnie, innowacje w hodowli zwierzęt gospodarskich, takie jak suplementy diety i lepsze gospodarowania odpadami, mogą zmniejszyć ilość N2O z produkcji zwierzęcej.

• Przemysł, w szczególności produkcja nylonu i nawozów, może zainstalować istniejące, niedrogie technologie, aby wychwycić prawie całą emisję N2O.  Większość świata już to zrobiła, a za większość pozostałych emisji przemysłowych odpowiedzialne są Chiny i USA.

• Wpływa mają także konsumenci, którzy mogą zwiększyć sporzyć żywności pochodzenia roślinnego. Zmniejszenie częstotliwości i wielkości porcji spożycia mięsa oraz nabiału może być zdrowe zarówno dla Ciebie, jak i dla środowiska.

• Pomagają również ekologiczne praktyki, takie jak kompostowanie odpadów spożywczych i ograniczanie stosowania nawozów na trawnikach.

Ogólnie rzecz biorąc, potrzebne jest holistyczne podejście łączące politykę, technologię i indywidualne działania, aby zająć się emisjami N2O i zwalczać zmiany klimatu. Ponieważ rządy, przemysł i obywatele pracują na rzecz zrównoważonej przyszłości, strategie te mogą pomóc w zapewnieniu bezpieczeństwa żywnościowego i zrównoważonego rozwoju środowiskowego dla przyszłych pokoleń.

Autorzy:
Hanqin Tian – profesor i dyrektor w Center for Earth System Science and Global Sustainability, Schiller Institute for Integrated Science and Society, Boston College
Eric Davidson – profesor na University of Maryland Center for Environmental Science
Pep Canadell – szef zespołu badawczego CSIRO Environment; Executive Director, Global Carbon Project, CSIRO
Rona Louise Thompson – starszy naukowie Norwegian Institute for Air Research

Artykuł pochodzi z serwisu The Conversation i został opublikowany w oparciu o licencję Creative Commons. Przejdź do oryginalnego artykułu