A principis del segle XX, els químics alemanys Fritz Haber i Carl Bosch van desenvolupar un mètode per prendre nitrogen de l'aire i fusionar-lo amb hidrogen. Seria un dels grans avenços científics del segle.
Combinats, els dos elements van fer amoníac líquid, un ingredient clau en els fertilitzants sintètics, que impulsaria una expansió agrícola sense precedents i ajudaria a alimentar un món de ràpid creixement.
Però hi ha hagut un inconvenient. Durant els darrers 100 anys, la quantitat de compostos nitrogenats artificials a l'aigua, el sòl i l'aire s’ha duplicat – un augment impulsat en gran part per l'ús generalitzat de fertilitzants sintètics.
El nitrogen és essencial per a la vida a la Terra, però en excés és un contaminant perillós i està enverinant masses d'aigua, plantes, animals i humans, alhora que impulsa el canvi climàtic a través de les emissions del potent gas d'efecte hivernacle, l'òxid nitrós. Tot i que el públic en general és poc conegut, els experts anomenen la inundació d'excés de nitrogen com una de les amenaces de contaminació més greus a què s'enfronta la humanitat avui.
Challenges
A principis del segle XIX, gairebé no hi havia compostos nitrogenats artificials al medi ambient. Però en els anys posteriors a l'avenç Haber-Bosch, els seus nivells van començar a disparar-se, impulsats per l'absorció massiva de fertilitzants sintètics i altres activitats humanes com la fabricació de municions i la crema de combustibles fòssils, ambdues creant formes químicament reactives de nitrogen. .
L'escorrentia de nutrients de les granges amb fertilitzants sintètics ha afectat negativament els ecosistemes terrestres, segons la Plataforma Intergovernamental de Ciència i Política sobre Biodiversitat i Serveis Ecosistèmics (IPBES), recolzada per les Nacions Unides. Però els hàbitats d'aigua dolça i marins han estat els més afectats, amb floracions d'algues recurrents com al llac Erie i "zones mortes" sense vida aquàtica com al golf de Mèxic, diu.
La salut humana també està en perill. Les emissions d'amoníac agrícoles es poden combinar amb la contaminació dels tubs d'escapament dels vehicles per crear partícules perilloses a l'aire i agreujar malalties respiratòries, inclosa la COVID-19. Un estudiar ha estimat que la contaminació de l'aire pot augmentar la mortalitat associada a la COVID-19 en un 15 per cent.
Per frenar la marea de contaminació per nitrogen, un nombre creixent de governs, empreses i organismes internacionals, inclòs el Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient (PNUMA), han estat treballant amb científics per entendre millor els riscos associats a l'ús humà del nitrogen i per conscienciar-los. .
Amb aquesta finalitat, fa gairebé exactament un any, els estats membres de les Nacions Unides van aprovar el Declaració de Colombo sobre la gestió sostenible del nitrogen, que estableix l'ambició de reduir a la meitat els residus de nitrogen de totes les fonts per al 2030.
El PNUMA també va establir recentment la campanya mundial "Reduïu a la meitat els residus de nitrogen", destacant el fet que la millora de l'eficiència en l'ús del nitrogen no només dóna suport als objectius del clima, la natura i la salut, sinó que també estalvia 100 milions de dòlars a tot el món anualment (una estimació basada en la meitat del valor de les vendes globals de fertilitzants sintètics).
Solutions
A nivell mundial, els fertilitzants sintètics estan darrere de la major part de la producció mundial d'aliments i són especialment importants als països en desenvolupament. Això, diuen els experts, farà que una transició lluny d'ells sigui un repte. No obstant això, les iniciatives per plantejar una manera més sostenible de conrear aliments són abundants.
Un estudi recent de la Soil Association, una organització benèfica amb seu al Regne Unit i defensora de l'agricultura ecològica, demana una atenció molt més gran a les emissions d'òxid nitrós en la comptabilitat global de gasos d'efecte hivernacle; esforços més integrats per abordar l'excés de nitrogen com a problema de clima, natura i salut; i incentius per a una millor gestió del nitrogen a nivell de granja.
Però els mètodes d'agricultura ecològica no són l'únic exemple de gestió sostenible dels nutrients: enfocaments agroecològics, inclosa l'agricultura de conservació, de baix consum i de conreu mínim, es reconeixen totes com a pràctiques regeneratives i "positives per a la natura".
De la granja a la taquilla, El 80 per cent del nitrogen es malgasta i es perd al medi ambient, segons un estudi del Centre for Ecology & Hydrology del Regne Unit. Un ús més eficient de fems i un major ús, en rotacions, de cultius fixadors de nitrogen, com ara llegums que converteixen el nitrogen de l'aire en una forma biològicament útil, seran crucials per substituir el nitrogen sintètic com a part del procés de reconstrucció. fertilitat del sòl.
Què són les plantes fixadores de nitrogen?
Les plantes fixadores de nitrogen tenen bacteris socis a les seves arrels capaços d'agafar dinitrogen (N2) fora de l'atmosfera. Converteixen el N2 en amoníac (NH3), que la planta pot utilitzar per fer proteïnes, aminoàcids i ADN. Només unes poques plantes poden aconseguir aquest increïble truc, com la família dels pèsols (lleguminoses) i la falguera flotant Azolla. Quan la disponibilitat de fem és limitada, aquestes plantes esdevenen molt importants en els sistemes de cultiu que tenen com a objectiu evitar els fertilitzants nitrogenats sintètics.
Hi ha consens que tothom hauria d'utilitzar millor els fems i l'orina, diu Mark Sutton, autor principal de l'estudi. "Les accions senzilles inclouen posar una tapa al dipòsit de fems, que evita que l'amoníac es perdi a l'aire. Si pots olorar el teu fem, vol dir que l'estàs malgastant a l'atmosfera", diu.
"Seran necessaris incentius financers i acceptació política per superar els nombrosos obstacles en el camí dels mètodes de cultiu lleugers amb nitrogen", diu Susan Gardner, cap de la Divisió d'Ecosistemes del PNUMA. "Però el resultat final segueix sent: hem de reduir dràsticament la quantitat de nitrogen reactiu que s'allibera al medi ambient de totes les fonts, especialment dels fertilitzants sintètics que representen un dels fluxos de nitrogen més grans".
"L'ús sostenible del nitrogen ofereix una triple victòria: per a l'economia, la salut humana i el medi ambient", afegeix.
El Sistema Internacional de Gestió del Nitrogen (INMS) és un sistema mundial de suport científic per al desenvolupament de polítiques internacionals de nitrogen establert com a activitat conjunta del PNUMA i la Iniciativa Internacional del Nitrogen. Es recolza amb finançament a través del Global Environment Facility i al voltant de 80 socis del projecte a través del projecte "Towards INMS" (2016-2022). INMS ofereix una contribució transversal a múltiples programes i convencions intergovernamentals rellevants per al repte del nitrogen.