Los fertilizantes nitrogenados son increíblemente eficientes, pero empeoran mucho el cambio climático

El óxido nitroso (N 2 O) (más comúnmente conocido como gas de la risa) es un poderoso contribuyente al calentamiento global. Es 265 veces más efectivo para atrapar el calor en la atmósfera que el dióxido de carbono y agota nuestra capa de ozono.

Las emisiones de N 2 O impulsadas por el hombre han crecido sin cesar durante muchas décadas, pero es posible que hayamos subestimado seriamente cuánto. En un artículo publicado hoy en Nature Climate Change , encontramos que las emisiones globales son más altas y crecen más rápido de lo que se informa.

Aunque claramente son malas noticias para la lucha contra el cambio climático, algunos países están mostrando avances hacia la reducción de las emisiones de N 2 O, sin sacrificar los increíbles rendimientos de los cultivos permitidos por los fertilizantes nitrogenados . Esos países ofrecen ideas para el resto del mundo.

La revolución verde

Hay varias fuentes naturales y humanas de emisiones de N 2 O, que se han mantenido relativamente estables durante milenios. Sin embargo, a principios del siglo XX se desarrolló el proceso Haber-Bosch, lo que permitió a la industria sintetizar químicamente el nitrógeno molecular de la atmósfera para crear fertilizantes nitrogenados.

Este avance inició la Revolución Verde, una de las revoluciones humanas más grandes y rápidas de nuestro tiempo. Los rendimientos de los cultivos en todo el mundo han aumentado muchas veces debido al uso de fertilizantes nitrogenados y otras prácticas agrícolas mejoradas.

Pero cuando el suelo se expone a abundante nitrógeno en su forma activa (como en el fertilizante), se producen reacciones microbianas que liberan emisiones de N 2 O. El uso irrestricto en fertilizantes nitrogenados, por lo tanto, creó un gran aumento en las emisiones.

El N 2 O es el tercer gas de efecto invernadero más importante después del dióxido de carbono y el metano. Además de atrapar el calor, agota el ozono en la estratosfera, contribuyendo al agujero de ozono. Una vez liberado a la atmósfera, el N 2 O permanece activo durante más de 100 años.

Los fertilizantes nitrogenados son increíblemente eficientes, pero empeoran mucho el cambio climático
Concentraciones de N₂O (partes por billón) en el aire de la Estación de Contaminación del Aire de la Línea de Base de Cape Grim (Tasmania, Australia) y en el aire contenido en burbujas atrapadas en hielo y hielo del Domo de la Ley, Antártida. Las concentraciones de N₂O de estos dos sitios reflejan concentraciones globales, no condiciones locales. Crédito: BoM / CSIRO / AAD.

Seguimiento de emisiones desde arriba

El análisis convencional de las emisiones de N 2 O de las actividades humanas se estima a partir de varias fuentes indirectas. Esto incluye la presentación de informes país por país, la producción mundial de fertilizantes nitrogenados, el alcance real de los cultivos que fijan nitrógeno y el uso de fertilizantes de estiércol.

En cambio, nuestro estudio utilizó concentraciones atmosféricas reales de N 2 O de docenas de estaciones de monitoreo en todo el mundo. Luego utilizamos modelos atmosféricos que explican cómo las masas de aire se mueven a través y entre continentes para inferir las emisiones esperadas de regiones específicas.

Descubrimos que las emisiones globales de N 2 O han aumentado en las últimas dos décadas y el crecimiento más rápido ha sido desde 2009. China y Brasil son dos países que se destacan. Esto está asociado con un aumento espectacular en el uso de fertilizantes nitrogenados y la expansión de cultivos fijadores de nitrógeno como la soja.

También encontramos que las emisiones reportadas para esos dos países, basadas en una metodología desarrollada por el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, son significativamente más bajas que las inferidas de los niveles de N 2 O en la atmósfera sobre esas regiones.

Este desajuste parece surgir del hecho de que las emisiones en esas regiones son proporcionalmente más altas que el uso de fertilizantes nitrogenados y estiércol. Esta es una desviación de la relación lineal utilizada para informar las emisiones de la mayoría de los países.

Parece haber un nivel de nitrógeno pasado que las plantas ya no pueden usar efectivamente. Una vez que se pasa ese umbral en las tierras de cultivo, las emisiones de N 2 O crecen exponencialmente.

Los fertilizantes nitrogenados son increíblemente eficientes, pero empeoran mucho el cambio climático
Emisiones de N₂O de la agricultura estimadas utilizando el enfoque de factores de emisión del IPCC (azul), el factor de emisión calculado en este estudio (verde) y el promedio de las inversiones atmosféricas en este estudio (negro). Crédito: Thompson et al. Cambio climático de naturaleza 2019

Revertir las tendencias

La reducción de las emisiones de N 2 O de la agricultura será muy difícil, dado el crecimiento mundial esperado en la población, la demanda de alimentos y los productos a base de biomasa, incluida la energía.

Sin embargo, todos los escenarios de emisiones futuras consistentes con los objetivos del Acuerdo de París requieren que las emisiones de N 2 O dejen de crecer y, en la mayoría de los casos, disminuyan, entre 10% y 30% para mediados de siglo.

Curiosamente, las emisiones de los EE. UU. Y Europa no han crecido durante más de dos décadas, sin embargo, el rendimiento de los cultivos en estas regiones aumentó o se mantuvo estable. Ambas regiones han creado regulaciones fuertes en gran medida para evitar la acumulación excesiva de nitrógeno en los suelos y en las vías fluviales.

Estas áreas y otros estudios han demostrado el éxito de una agricultura más sostenible en la reducción de emisiones al tiempo que aumentan los rendimientos de los cultivos y las ganancias económicas a nivel de granja.

Toda una caja de herramientas de opciones está disponible para aumentar la eficiencia del uso de nitrógeno y reducir N 2 O emisiones: aplicaciones de precisión de nitrógeno en el espacio y el tiempo, el uso de cultivos en rotaciones, labranza reducida o no labranza, la prevención de anegamiento N-fijación, y El uso de inhibidores de nitrificación.

Los marcos regulatorios han mostrado resultados beneficiosos para todos en varios países. Con adaptaciones inteligentes a las necesidades de diferentes países y regiones, también pueden trabajar en otros lugares.

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