توصل بحث جديد لنتائج فعالة يمكن من خلالها خفض انبعاثات الكربون من قطاع الأسمدة العالمي بنسبة تصل إلى 80٪ بحلول عام 2050.
تمكن الباحثون من حساب البصمة الكربونية لدورة الحياة الكاملة للأسمدة، المسؤولة عن حوالي خمسة بالمائة من إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري- وهي المرة الأولى التي يتم فيها تحديد ذلك بدقة- ووجدوا أنه يمكن خفض انبعاثات الكربون إلى خمس المستويات الحالية بحلول عام 2050.
ووجد الباحثون، من جامعة كامبريدج، أن ثلثي الانبعاثات من الأسمدة تحدث بعد انتشارها في الحقول، بينما الثلث الآخر يأتي من عمليات الإنتاج.
على الرغم من أنه من المعروف بالفعل أن الأسمدة القائمة على النيتروجين مصدر رئيسي لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري، إلا أن هذه هي المرة الأولى التي يحدد فيها قيمة مساهمتها الإجمالية في الانبعاثات العالمية، من مرحلة الإنتاج إلى مرحلة نشر ونثر السماد في الأرض، بشكل كامل.
وجد البحث، الذي نشرت نتائجه في مجلة Nature Food ، أن السماد الطبيعي والأسمدة الاصطناعية تنبعث منها ما يعادل 2.6 جيجا طن من الكربون سنويا- أي أكثر من قطاعي الطيران والشحن العالميين مجتمعين.
رغم أن هناك حاجة ملحة لـ خفض انبعاثات الكربون من الأسمدة؛ إلا أنه يجب موازنة ذلك مع متطلبات الأمن الغذائي العالمي.
قدرت الأبحاث السابقة أن 48٪ من سكان العالم يتغذون بالمحاصيل المزروعة بالأسمدة الاصطناعية، ومن المتوقع أن ينمو عدد سكان العالم بنسبة 20٪ بحلول عام 2050.
يقول باحثو كامبريدج إن هناك حاجة إلى مزيج من الحلول التكنولوجية والسياساتية القابلة للتطوير لخفض انبعاثات الكربون من قطاع الأسمدة مع الحفاظ على الأمن الغذائي.
ومع ذلك، يقدرون أنه إذا أمكن تنفيذ مثل هذه الحلول على نطاق واسع، يمكن تقليل الانبعاثات من السماد الطبيعي والأسمدة الاصطناعية بنسبة تصل إلى 80٪، أي ما يصل إلى خمس المستويات الحالية، دون فقدان الإنتاجية.
قال المؤلف المشارك الدكتور أندريه كابريرا سيرينهو من قسم الهندسة في كامبريدج: “نحن لا نعرف في الواقع عدد المواد الكيميائية التي ننتجها على مستوى العالم، وأين تنتهي، وأين وكيف تتراكم، وعدد الانبعاثات التي تنتجها، ومقدار النفايات التي تولدها” ،.
قام سيرينهو والمؤلف المشارك له يونهو جاو بمشروع لقياس الآثار الإجمالية للأسمدة بدقة، وهي واحدة من منتجين رئيسيين تقوم عليهما صناعة البتروكيماويات.
من بين جميع المنتجات التي تنتجها صناعة البتروكيماويات، فإن الغالبية العظمى من انبعاثات الصناعة- ما يصل إلى 74٪- إما من البلاستيك أو الأسمدة.
قال سيرينهو: “من أجل الحد من الانبعاثات، من المهم بالنسبة لنا تحديد وترتيب أولويات أي تدخلات يمكننا القيام بها لجعل الأسمدة أقل ضررا بالبيئة”.
وأضاف: “ولكن إذا كنا سنفعل ذلك، فنحن بحاجة أولا إلى الحصول على صورة واضحة لدورة الحياة الكاملة لهذه المنتجات. يبدو الأمر واضحا، لكننا في الواقع نعرف القليل جدا عن هذه الأشياء “.
اقرأ أيضًا.. بعد زلزال اليوم.. هل ثمة علاقة بين هزات الأرض وتغيرات المناخ؟
خفض انبعاثات الكربون من الأسمدة
رسم الباحثون خرائط التدفقات العالمية للسماد والأسمدة الاصطناعية وانبعاثاتها لعام 2019، على طول جميع مراحل دورة الحياة، من خلال التوفيق بين إنتاج واستهلاك الأسمدة النيتروجينية وعوامل الانبعاثات الإقليمية عبر تسع مناطق في العالم.
بعد الانتهاء من تحليلهم، وجد الباحثون أنه على عكس العديد من المنتجات الأخرى، فإن غالبية انبعاثات الأسمدة لا تحدث أثناء الإنتاج، ولكن أثناء استخدامها.
قال سيرينهو: “كان من المدهش أن نكتشف أن الاستخدام هو المصدر الرئيسي للانبعاثات”.
وتابع: “فقط بعد تحديد جميع الانبعاثات، في كل نقطة من نقاط دورة الحياة، يمكننا بعد ذلك البدء في النظر في طرق تخفيف مختلفة لتقليل الانبعاثات دون فقدان الإنتاجية.”.
قام الباحثون بإدراج وتحديد الحد الأقصى للتأثير النظري لطرق التخفيف المختلفة، معظمها معروف بالفعل، ولكن لم يتم تحديد تأثيرها المحتمل الأقصى.
الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الأسمدة الاصطناعية هي في الغالب من تخليق الأمونيا، ويرجع ذلك جزئيا إلى التفاعلات الكيميائية المستخدمة في عملية الإنتاج.
سيكون التخفيف الأكثر فعالية في مرحلة الإنتاج هو أن تقوم الصناعة بإزالة الكربون من التدفئة وإنتاج الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن خلط الأسمدة بمواد كيميائية تسمى مثبطات النترجة، والتي تمنع البكتيريا من تكوين أكسيد النيتروز.
ومع ذلك، من المرجح أن تجعل هذه المواد الكيميائية الأسمدة أكثر تكلفة.
قال سيرينهو: “لمعالجة ارتفاع التكاليف، يجب أن يكون هناك نوع من الحوافز المالية للمزارعين وشركات الأسمدة، فالزراعة عمل صعب للغاية، ولا يكافأ المزارعون حاليا على إنتاج انبعاثات أقل.”.
مع ذلك، فإن الطريقة الوحيدة الأكثر فعالية لتقليل الانبعاثات المرتبطة بالأسمدة هي تقليل كمية الأسمدة التي نستخدمها.
قال سيرينهو: “نحن غير فعالين بشكل لا يصدق في استخدامنا للأسمدة، نحن نستخدم أكثر بكثير مما نحتاج إليه، وهو أمر غير فعال اقتصاديا ويعود إلى الممارسات الزراعية الخاطئة أو غير المنضبطة. فإذا استخدمنا الأسمدة بشكل أكثر كفاءة، سنحتاج إلى سماد أقل بكثير، مما يقلل من الانبعاثات دون التأثير على إنتاجية المحاصيل “.
نظر الباحثون أيضًا في مزيج الأسمدة المستخدمة في جميع أنحاء العالم، والذي يختلف حسب المنطقة.
يقول البحث إن استبدال بعض الأسمدة ذات الانبعاثات الأعلى، مثل اليوريا، بنترات الأمونيوم في جميع أنحاء العالم يمكن أن يقلل من الانبعاثات بنسبة تتراوح بين 20٪ و 30٪. ومع ذلك، لن يكون هذا مفيدا إلا بعد إزالة الكربون من صناعة الأسمدة.
علق سيرينهو: “لا توجد حلول مثالية، نحن بحاجة إلى إعادة التفكير في كيفية إنتاج الغذاء، وأنواع الحوافز الاقتصادية التي تعمل بشكل أفضل. ربما يعني هذا دفع المزارعين لإنتاج انبعاثات أقل، وربما يعني ذلك دفع المزيد مقابل الغذاء. نحن بحاجة إلى إيجاد المزيج الصحيح من الحلول المالية والتكنولوجية والسياسية للحد من الانبعاثات مع الحفاظ على أمن العالم الغذائي”.
يقدر سيرينهو وغاو أنه من خلال تنفيذ جميع عمليات التخفيف التي قاموا بتحليلها، يمكن خفض الانبعاثات من قطاع الأسمدة بنسبة تصل إلى 80٪ بحلول عام 2050.
قال سيرينهو: “يعطي عملنا فكرة جيدة عما هو ممكن تقنيا، وما هو صعب، وأين ستكون التدخلات ذات مغزى، لأنه من المهم أن نوجه التدخلات إلى ما هو أكثر أهمية، من أجل إحراز تقدم سريع وهادف في الحد من الانبعاثات”.
يعد هذا البحث جزءا من مشروع C-THRU، لتوضيح الانبعاثات من سلسلة توريد البتروكيماويات العالمية، ويقوده البروفيسور جوناثان كولين، ويضم فريق البحث مجموعة باحثين من أربع جامعات بريطانية وأمريكية.
تابعنا على نبض