Nouvelle recherche: les émissions d’oxyde nitreux 300 fois plus puissantes que le CO₂ menacent l’avenir de la Terre '

L’oxyde nitreux provenant de l’agriculture et d’autres sources s’accumule dans l’atmosphère si rapidement qu’il met la Terre sur la bonne voie pour un réchauffement dangereux de 3 ℃ ce siècle, notre nouvelle recherche a révélé.

Chaque année, plus de 100 millions de tonnes d’azote sont répandues sur les cultures sous forme d’engrais synthétique. La même quantité est à nouveau mise sur les pâturages et les cultures dans le fumier du bétail.

Cette quantité colossale d’azote rend les cultures et les pâturages plus abondants. Mais il libère également du protoxyde d’azote (N₂O), un gaz à effet de serre.

L’agriculture est la principale cause de l’augmentation des concentrations, et devrait le rester ce siècle. Les émissions de N₂O provenant de l’agriculture et de l’industrie peuvent être réduites, et nous devons prendre des mesures urgentes si nous espérons stabiliser le climat de la Terre.

2000 années de concentrations atmosphériques d’oxyde nitreux. Observations tirées des carottes de glace et de l’atmosphère. Source : BoM/CSIRO/AAD.

D’où vient le protoxyde d’azote?

Nous avons constaté que les émissions de N₂O provenant de sources naturelles, telles que les sols et les océans, n’ont pas beaucoup changé au cours des dernières décennies. Mais les émissions provenant de sources humaines ont augmenté rapidement.

Les concentrations atmosphériques de N₂O ont atteint 331 parties par milliard en 2018, soit 22% au-dessus des niveaux autour de l’année 1750, avant le début de l’ère industrielle.

L’agriculture a causé près de 70 % des émissions mondiales de N₂O au cours de la décennie allant jusqu’en 2016. Les émissions sont créées par des processus microbiens dans les sols. L’utilisation de l’azote dans les engrais synthétiques et le fumier est un moteur clé de ce processus.

D’autres sources humaines de N₂O comprennent l’industrie chimique, les eaux usées et la combustion de combustibles fossiles.

Le N₂O est détruit dans la haute atmosphère, principalement par le rayonnement solaire. Mais les humains émettent du N₂O plus rapidement qu’il n’est détruit, donc il s’accumule dans l’atmosphère.

Le N₂O appauvrit la couche d’ozone et contribue au réchauffement climatique.

En tant que gaz à effet de serre, le N₂O a 300 fois le potentiel de réchauffement du dioxyde de carbone (CO₂) et reste dans l’atmosphère pendant 116 ans en moyenne. C’est le troisième gaz à effet de serre le plus important après le CO₂ (qui dure jusqu’à des milliers d’années dans l’atmosphère) et le méthane.

Le N₂O appauvrit la couche d’ozone lorsqu’il interagit avec le gaz d’ozone dans la stratosphère. D’autres substances appauvrissant la couche d’ozone, telles que les produits chimiques contenant du chlore et du brome, ont été interdites en vertu du Protocole de Montréal des Nations Unies. Le N₂O n’est pas interdit par le protocole, bien que l’Accord de Paris cherche à réduire ses concentrations.

 Un agriculteur vidant de l'engrais dans des machines
Il est essentiel de réduire l’utilisation d’engrais dans les fermes pour réduire les émissions de N₂O.

Ce que nous avons trouvé

Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a élaboré des scénarios pour l’avenir, décrivant les différentes voies que le monde pourrait emprunter pour réduire les émissions d’ici 2100. Notre recherche a révélé que les concentrations de N₂O ont commencé à dépasser les niveaux prévus dans tous les scénarios.

Les concentrations actuelles correspondent à une augmentation de la température moyenne mondiale bien supérieure à 3 ℃ ce siècle.

Nous avons constaté que les émissions mondiales de N₂O d’origine humaine ont augmenté de 30% au cours des trois dernières décennies. Les émissions provenant de l’agriculture provenaient principalement d’engrais azotés synthétiques utilisés en Asie de l’Est, en Europe, en Asie du Sud et en Amérique du Nord. Les émissions de l’Afrique et de l’Amérique du Sud sont dominées par les émissions de fumier de bétail.

En termes de croissance des émissions, les contributions les plus élevées proviennent des économies émergentes – en particulier du Brésil, de la Chine et de l’Inde – où la production végétale et le nombre d’animaux d’élevage ont augmenté rapidement au cours des dernières décennies.

Les émissions de N₂O de l’Australie ont été stables au cours de la dernière décennie. L’augmentation des émissions provenant de l’agriculture et des déchets a été compensée par une baisse des émissions provenant de l’industrie et des combustibles fossiles.

Variations régionales des émissions de N₂O dues aux activités humaines, de 1980 à 2016, en millions de tonnes d’azote par an. Données de: Tian et al. 2020, Nature. Source: Projet mondial sur le carbone & amp; Initiative internationale sur l’azote.

Que faire ?

Le N₂O doit faire partie des efforts visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre, et des travaux sont déjà en cours. Depuis la fin des années 1990, par exemple, les efforts visant à réduire les émissions de l’industrie chimique ont été couronnés de succès, en particulier dans la production de nylon, aux États-Unis, en Europe et au Japon.

Il est plus difficile de réduire les émissions provenant de l’agriculture – la production alimentaire doit être maintenue et il n’existe pas d’alternative simple aux engrais azotés. Mais certaines options existent.

En Europe au cours des deux dernières décennies, les émissions de N₂O ont diminué à mesure que la productivité agricole augmentait. Cet objectif a été largement atteint grâce aux politiques gouvernementales visant à réduire la pollution des cours d’eau et de l’eau potable, qui ont encouragé une utilisation plus efficace des engrais.

D’autres moyens de réduire les émissions de N₂O provenant de l’agriculture comprennent:

  • meilleure gestion du fumier animal

  • appliquer de l’engrais de manière à mieux répondre aux besoins des plantes en croissance

  • alterner les cultures pour inclure celles qui produisent leur propre azote, comme les légumineuses, afin de réduire le besoin d’engrais

  • engrais à efficacité accrue qui réduisent la production de N₂O.

Budget mondial de l’oxyde nitreux 2007-2016. Adopté d’après Tian et coll. 2020. Nature. Source: Projet mondial sur le carbone & amp; Initiative internationale sur l’azote.

Atteindre des émissions nettes nulles

Arrêter la surutilisation d’engrais azotés n’est pas seulement bon pour le climat. Il peut également réduire la pollution de l’eau et augmenter la rentabilité des exploitations agricoles.

Même avec les bonnes politiques et actions agricoles, des engrais synthétiques et du fumier seront nécessaires. Pour amener le secteur à zéro émission nette de gaz à effet de serre, si nécessaire pour stabiliser le climat, de nouvelles technologies seront nécessaires.

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