Nuova ricerca: le emissioni di protossido di azoto 300 volte più potenti di CO₂ stanno mettendo a repentaglio il futuro della Terra's

Il protossido di azoto proveniente dall’agricoltura e da altre fonti si sta accumulando nell’atmosfera così rapidamente che mette la Terra in pista per un pericoloso riscaldamento 3℃ in questo secolo, la nostra nuova

Ogni anno, oltre 100 milioni di tonnellate di azoto vengono distribuite sulle colture sotto forma di concime sintetico. La stessa quantità viene nuovamente messa su pascoli e colture in letame da bestiame.

Questa quantità colossale di azoto fa crescere più abbondantemente colture e pascoli. Ma rilascia anche protossido di azoto (N₂O), un gas serra.

L’agricoltura è la causa principale delle crescenti concentrazioni, ed è probabile che rimarrà tale questo secolo. Le emissioni di N₂O provenienti dall’agricoltura e dall’industria possono essere ridotte e dobbiamo agire con urgenza se speriamo di stabilizzare il clima terrestre.

2000 anni di concentrazioni atmosferiche di protossido di azoto. Osservazioni tratte da carote di ghiaccio e atmosfera. Fonte: BoM / CSIRO / AAD.

Da dove viene il protossido di azoto?

Abbiamo scoperto che le emissioni di N₂O da fonti naturali, come suoli e oceani, non sono cambiate molto negli ultimi decenni. Ma le emissioni da fonti umane sono aumentate rapidamente.

Le concentrazioni atmosferiche di N₂O hanno raggiunto 331 parti per miliardo in 2018, 22% sopra i livelli intorno all’anno 1750, prima dell’inizio dell’era industriale.

L’agricoltura ha causato quasi il 70% delle emissioni globali di N₂O nel decennio fino al 2016. Le emissioni sono create attraverso processi microbici nei terreni. L’uso dell’azoto nei concimi sintetici e nel letame è un fattore chiave di questo processo.

Altre fonti umane di N₂O includono l’industria chimica, le acque reflue e la combustione di combustibili fossili.

N₂O viene distrutto nell’atmosfera superiore, principalmente dalla radiazione solare. Ma gli umani stanno emettendo N₂O più velocemente di quanto venga distrutto, quindi si sta accumulando nell’atmosfera.

N₂O esaurisce lo strato di ozono e contribuisce al riscaldamento globale.

Come gas serra, N₂O ha 300 volte il potenziale di riscaldamento dell’anidride carbonica (CO₂) e rimane nell’atmosfera per una media di 116 anni. È il terzo gas serra più importante dopo CO₂ (che dura fino a migliaia di anni nell’atmosfera) e metano.

N₂O esaurisce lo strato di ozono quando interagisce con il gas ozono nella stratosfera. Altre sostanze che riducono lo strato di ozono, come le sostanze chimiche contenenti cloro e bromo, sono state vietate ai sensi del Protocollo di Montreal delle Nazioni Unite. N₂O non è vietato ai sensi del protocollo, anche se l’accordo di Parigi cerca di ridurre le sue concentrazioni.

Un agricoltore che svuota fertilizzanti in macchinari
Ridurre l’uso di fertilizzanti nelle aziende agricole è fondamentale per ridurre le emissioni di N₂O.

Cosa abbiamo trovato

L’Intergovernmental Panel on Climate Change ha sviluppato scenari per il futuro, delineando i diversi percorsi che il mondo potrebbe intraprendere sulla riduzione delle emissioni entro il 2100. La nostra ricerca ha rilevato che le concentrazioni di N₂O hanno iniziato a superare i livelli previsti in tutti gli scenari.

Le concentrazioni attuali sono in linea con un aumento della temperatura media globale di ben oltre 3℃ questo secolo.

Abbiamo scoperto che le emissioni globali di N₂O causate dall’uomo sono cresciute del 30% negli ultimi tre decenni. Le emissioni provenienti dall’agricoltura provenivano principalmente da fertilizzanti azotati sintetici utilizzati in Asia orientale, Europa, Asia meridionale e Nord America. Le emissioni provenienti dall’Africa e dal Sud America sono dominate dalle emissioni provenienti dal letame di bestiame.

In termini di crescita delle emissioni, i contributi più elevati provengono dalle economie emergenti – in particolare Brasile, Cina e India – dove la produzione agricola e il numero di bestiame sono aumentati rapidamente negli ultimi decenni.

Le emissioni di N₂O dall’Australia sono state stabili negli ultimi dieci anni. L’aumento delle emissioni prodotte dall’agricoltura e dai rifiuti è stato compensato da un calo delle emissioni prodotte dall’industria e dai combustibili fossili.

Cambiamenti regionali nelle emissioni di N₂O dalle attività umane, da 1980 a 2016, in milioni di tonnellate di azoto all’anno. Dati da: Tian et al. 2020, Natura. Fonte: Global Carbon Project & Iniziativa internazionale sull’azoto.

Cosa fare?

N₂O deve essere parte degli sforzi per ridurre le emissioni di gas serra, e c’è già del lavoro da fare. Dalla fine degli anni ‘ 90, ad esempio, gli sforzi per ridurre le emissioni dell’industria chimica hanno avuto successo, in particolare nella produzione di nylon, negli Stati Uniti, in Europa e in Giappone.

Ridurre le emissioni provenienti dall’agricoltura è più difficile: la produzione alimentare deve essere mantenuta e non esiste una semplice alternativa ai fertilizzanti azotati. Ma alcune opzioni esistono.

In Europa negli ultimi due decenni, le emissioni di N₂O sono diminuite con l’aumento della produttività agricola. Ciò è stato in gran parte ottenuto attraverso politiche governative per ridurre l’inquinamento nelle vie navigabili e nell’acqua potabile, che hanno incoraggiato un uso più efficiente dei fertilizzanti.

Altri modi per ridurre le emissioni di N₂O dall’agricoltura includono:

  • migliore gestione del letame animale

  • applicazione del fertilizzante in modo da soddisfare al meglio le esigenze delle piante in crescita

  • colture alternate per includere quelle che producono il proprio azoto, come i legumi, per ridurre la necessità di fertilizzanti

  • fertilizzanti ad alta efficienza che riducono la produzione di N₂O.

Bilancio globale di protossido di azoto 2007-16. Adottato da Tian et al. 2020. Natura. Fonte: Global Carbon Project & Iniziativa internazionale sull’azoto.

Arrivare a zero emissioni nette

Fermare l’uso eccessivo di fertilizzanti azotati non è solo un bene per il clima. Può anche ridurre l’inquinamento delle acque e aumentare la redditività dell’azienda agricola.

Anche con le giuste politiche e azioni agricole, saranno necessari concimi sintetici e concimi da letame. Per portare il settore a zero emissioni di gas a effetto serra, come necessario per stabilizzare il clima, saranno necessarie nuove tecnologie.

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