Фермеры регулярно вносят удобрения в свои почвы, чтобы обеспечить посевы питательными веществами, необходимыми им для роста. Несмотря на то, что это увеличило урожайность в прошлом веке, это также дорого обошлось планете: на удобрения приходится 1,4% глобальных выбросов CO2 — больше, чем общие выбросы от удобрений таких стран, как Франция или Германия, — или даже до 5% по другим оценкам.
Сокращение выбросов удобрений без ущерба для производства продуктов питания было бы важно для сокращения выбросов парниковых газов. Теперь исследователи нашли способ сделать именно это.
Удобрения и выбросы парниковых газов
«Чтобы сократить выбросы, для нас важно определить и определить приоритетность любых вмешательств, которые мы можем предпринять, чтобы сделать удобрения менее вредными для окружающей среды», — сказал в заявлении для СМИ Андре Кабрера Серренью, соавтор исследования. «Но если мы собираемся это сделать, нам сначала нужно иметь четкое представление обо всем жизненном цикле этих продуктов».
Одним из основных питательных веществ, необходимых растениям для роста, является азот. Но растения не могут получать его из воздуха так, как они поглощают СО2. В начале 1990-х годов ученые изобрели процесс получения азотсодержащего соединения аммиака, которое растения могут поглощать из почвы. Но производство аммиака требует много энергии, и эта энергия в основном поступает из ископаемого топлива.
Удобрения также производят выбросы после того, как фермеры вносят их на свои поля, поскольку сельскохозяйственные культуры поглощают только половину азота, который они получают из удобрений. Остальные стекают в водные пути или разлагаются в атмосфере, выделяя закись азота. Этот парниковый газ обладает согревающим потенциалом в 300 раз выше, чем углекислый газ.
Для своего исследования исследователи нанесли на карту глобальные потоки удобрений и их выбросы на 2019 год на всех этапах жизненного цикла. Они обнаружили, что большая часть выбросов от удобрений происходит не во время производства, а во время их использования. «Только после количественной оценки всех выбросов мы можем рассмотреть методы смягчения последствий», — пояснил Серреньо.
Исследователи перечислили и количественно оценили влияние различных методов сокращения выбросов. Хотя большинство из них уже известны, их потенциальный эффект не был определен количественно. По их словам, наиболее эффективной мерой на этапе производства будет декарбонизация нагрева и производства водорода, которые происходят в результате синтеза аммиака.
Кроме того, удобрения можно смешивать с группой химических веществ, известных как ингибиторы нитрификации , которые предотвращают образование закиси азота бактериями. Однако использование этих химикатов сделало бы удобрения более дорогими. По словам исследователей, для этого потребуется предоставить финансовые стимулы фермерам и компаниям, производящим удобрения.
Количество используемых удобрений нужно уменьшать
Однако наиболее эффективным способом сокращения выбросов, связанных с удобрениями, было бы уменьшение количества используемых удобрений.
«Мы используем удобрений гораздо больше, чем нам нужно, что экономически неэффективно и связано с методами ведения сельского хозяйства. Если бы мы использовали удобрения более эффективно, нам потребовалось бы значительно меньше удобрений», — сказал Серреньо.
По оценкам исследователей, реализация всех мер по сокращению выбросов, проанализированных в исследовании, позволит сократить выбросы в секторе удобрений на целых 80% к 2050 году. Они пришли к выводу, что мир должен найти правильное сочетание финансовых, технологических и политических решений, чтобы сократить выбросы и при этом накормить мир.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
