Naukowcy z University of Cambridge odkryli, że dwie trzecie emisji z nawozów ma miejsce po ich rozrzuceniu na polach, a jedna trzecia emisji pochodzi z procesów produkcyjnych.
Chociaż wiadomo już, że nawozy azotowe są głównym źródłem emisji gazów cieplarnianych, po raz pierwszy ich ogólny udział, od produkcji do zastosowania, został w pełni określony ilościowo. Ich analiza wykazała, że obornik i nawozy syntetyczne emitują równowartość 2,6 gigaton węgla rocznie – więcej niż światowe lotnictwo i żegluga razem wzięte.
Należy pilnie ograniczyć emisje dwutlenku węgla z nawozów; należy to jednak wyważyć z potrzebą globalnego bezpieczeństwa żywnościowego. Wcześniejsze badania oszacowały, że 48% światowej populacji jest karmionych roślinami uprawianymi z nawozami syntetycznymi, a światowa populacja ma wzrosnąć o 20% do 2050 roku.
Naukowcy z Cambridge twierdzą, że potrzebne jest połączenie skalowalnych rozwiązań technologicznych i politycznych, aby ograniczyć emisje nawozów przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa żywnościowego. Szacują jednak, że gdyby takie rozwiązania można było wdrożyć na dużą skalę, emisje z obornika i nawozów syntetycznych można by zmniejszyć nawet o 80%, do jednej piątej obecnych poziomów, bez utraty produktywności. Ich wyniki opisano w czasopiśmie Nature Food .
„Niewiarygodne, tak naprawdę nie wiemy, ile chemikaliów produkujemy na całym świecie, dokąd trafiają, gdzie i jak się gromadzą, ile wytwarzają emisji i ile wytwarzają odpadów” – powiedział współautor, dr André Cabrera Serrenho z Wydział Inżynierii Cambridge.
Serrenho i jego współautor Yunhu Gao podjęli projekt dokładnego pomiaru całkowitego wpływu nawozów, jednego z dwóch głównych produktów przemysłu petrochemicznego. Spośród wszystkich produktów wytwarzanych przez przemysł petrochemiczny zdecydowana większość – bo aż 74% – to tworzywa sztuczne lub nawozy sztuczne.
„Aby zredukować emisje, ważne jest, abyśmy zidentyfikowali i uszeregowali pod względem ważności wszelkie interwencje, które możemy podjąć, aby nawozy były mniej szkodliwe dla środowiska” – powiedział Serrenho. „Ale jeśli mamy to zrobić, najpierw musimy mieć jasny obraz całego cyklu życia tych produktów. Wydaje się to oczywiste, ale tak naprawdę niewiele wiemy o tych rzeczach”.
Naukowcy zmapowali globalne przepływy obornika i nawozów syntetycznych oraz ich emisje w 2019 r. na wszystkich etapach cyklu życia, porównując produkcję i zużycie nawozów azotowych oraz regionalne wskaźniki emisji w dziewięciu regionach świata.
Po zakończeniu analizy naukowcy stwierdzili, że w przeciwieństwie do wielu innych produktów, większość emisji w przypadku nawozów występuje nie podczas produkcji, ale podczas ich użytkowania.
„Zaskakujące było to, że było to główne źródło emisji” – powiedział Serrenho. „Ale dopiero po ilościowym określeniu wszystkich emisji na każdym etapie cyklu życia możemy zacząć przyglądać się różnym metodom ograniczania emisji w celu zmniejszenia emisji bez utraty produktywności”.
Naukowcy wymienili i określili ilościowo maksymalny teoretyczny wpływ różnych metod łagodzenia – większość z nich jest już znana, ale ich maksymalny potencjalny efekt nie został określony ilościowo.
Emisje z produkcji nawozów syntetycznych pochodzą głównie z syntezy amoniaku, częściowo w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w procesie produkcyjnym. Najskuteczniejszym ograniczeniem na etapie produkcji byłaby dla przemysłu dekarbonizacja ciepłownictwa i produkcji wodoru. Dodatkowo nawozy można mieszać z chemikaliami zwanymi inhibitorami nitryfikacji, które zapobiegają tworzeniu się podtlenku azotu przez bakterie. Jednak te chemikalia prawdopodobnie spowodują, że nawozy będą droższe.
„Jeśli mamy sprawić, by nawozy były droższe, potrzebna jest jakaś zachęta finansowa dla rolników i firm produkujących nawozy” – powiedział Serrenho. „Rolnictwo jest niezwykle trudnym biznesem, a rolnicy nie są obecnie nagradzani za wytwarzanie niższych emisji”.
Jedynym najskuteczniejszym sposobem zmniejszenia emisji związanych z nawozami byłoby jednak zmniejszenie ilości używanych przez nas nawozów. „Jesteśmy niesamowicie nieefektywni w stosowaniu nawozów” – powiedział Serrenho. „Zużywamy znacznie więcej, niż potrzebujemy, co jest ekonomicznie nieefektywne i wynika z praktyk rolniczych. Gdybyśmy używali nawozów bardziej wydajnie, potrzebowalibyśmy znacznie mniej nawozów, co zmniejszyłoby emisje bez wpływu na wydajność upraw”.
Naukowcy przyjrzeli się również mieszance nawozów stosowanych na całym świecie, która różni się w zależności od regionu. Naukowcy twierdzą, że zastąpienie niektórych nawozów o najwyższych emisjach, takich jak mocznik, azotanem amonu na całym świecie może jeszcze bardziej zmniejszyć emisje o 20–30%. Byłoby to jednak korzystne dopiero po dekarbonizacji przemysłu nawozowego.
„Nie ma doskonałych rozwiązań” – powiedział Serrenho. „Musimy ponownie przemyśleć, w jaki sposób produkujemy żywność i jakie rodzaje zachęt ekonomicznych działają najlepiej. Być może oznacza to płacenie rolnikom za produkcję mniejszych emisji, być może oznacza to płacenie więcej za żywność. Musimy znaleźć odpowiednią kombinację środków finansowych, technologicznych i politycznych. rozwiązania w celu ograniczenia emisji przy jednoczesnym zapewnieniu światu wyżywienia”.
Serrenho i Gao szacują, że wdrażając wszystkie przeanalizowane przez nich środki zaradcze, emisje z sektora nawozów można zmniejszyć nawet o 80% do 2050 r.
„Nasza praca daje nam dobre wyobrażenie o tym, co jest technicznie możliwe, co jest duże i gdzie interwencje byłyby znaczące – ważne jest, abyśmy ukierunkowali interwencje na to, co najważniejsze, aby poczynić szybkie i znaczące postępy w redukcji emisji” – powiedział Serrenho.
Badania były częścią projektu C-THRU, kierowanego przez profesora Jonathana Cullena, w ramach którego naukowcy z czterech brytyjskich i amerykańskich uniwersytetów pracują nad wyjaśnieniem emisji z globalnego łańcucha dostaw petrochemii.
