تعتبر الأسمدة القائمة على النيتروجين ضرورية للحفاظ على الإنتاج الزراعي عند المستوى المطلوب لإطعام سكان العالم المتزايدين – لكنها واحدة من أكبر المساهمين في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي تسبب الاحتباس الحراري.
وجد تحليل شامل نُشر في فبراير من قبل اثنين من الباحثين في جامعة كامبريدج ، يونهو جاو وأندريه كابريرا سيرينهو ، أن الأسمدة الاصطناعية والأسمدة تنتج ما يعادل 2.6 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. ويمثل ذلك 5 في المائة من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العالم – أكثر من الطيران والشحن العالميين مجتمعين.
يقول سيرينهو إن النتائج الإجمالية المرتفعة بشكل مفاجئ لما يحدث للأسمدة بعد تطبيقها. يؤدي النشاط الميكروبي والتفاعلات الكيميائية في التربة إلى إطلاق غازات – وقبل كل شيء ، أكسيد النيتروز ، الذي له تأثير تسخين قوي للغاية. كل جزيء من أكسيد النيتروز أقوى 265 مرة من ثاني أكسيد الكربون كغاز دفيئة ويستمر في الغلاف الجوي لمدة 120 عامًا في المتوسط.
“ثلثا الانبعاثات تحدث في المحاصيل والحقول بعد ذلك [fertiliser] تطبيق وثلث فقط أثناء عملية الإنتاج ، ويضيف Serrenho. “نحن نعرف كيفية إنتاج الأسمدة بأقل قدر ممكن من الانبعاثات ويجب علينا بالتأكيد القيام بذلك في أسرع وقت ممكن ، ولكن علينا أن ندرك أن تقليل الثلثين المتبقيين يتعلق في الغالب بتغيير ممارسات الزراعة.”
على صعيد الإنتاج ، تقول شركة Yara International ، الشركة الزراعية النرويجية العملاقة ، إنها خفضت الانبعاثات من عملياتها بنسبة 50 في المائة منذ عام 2005. وتريد الشركة الآن تحقيق مزيد من التخفيض الكبير في انبعاثات الكربون من الأسمدة من خلال إنتاج الأمونيا – وهي مكون رئيسي – بالطاقة الخضراء.
يتضمن هذا التكيف الأخضر توليد الهيدروجين عن طريق فصل جزيئات الماء باستخدام الكهرباء من مصادر متجددة ، بدلاً من استخراجه من الوقود الأحفوري ، مثل الغاز الطبيعي. تقول بيرجيت هولتر ، رئيسة قسم الأسمدة الخضراء في يارا ، إن التصنيع التجاري للمنتج منخفض الكربون سيبدأ في وقت لاحق من هذا العام في مصنع Porsgrunn التابع للشركة في النرويج.
قامت يارا بتعديل التكنولوجيا التقليدية بشكل أساسي لجعل الأسمدة الخضراء تشبه إلى حد بعيد المنتجات الحالية المصنوعة من البتروكيماويات ، ولكن مع وجود بصمة كربونية تقول إنها ستكون أقل بنسبة 80-90 في المائة. يوضح هولتر: “الجميل في الأمر أن هذه الأسمدة الخضراء لها نفس الخصائص الفيزيائية والكيميائية مثل تلك المصنوعة من البتروكيماويات ، بحيث يمكن للمزارعين استخدامها بنفس الطريقة”.
يقدم آخرون ابتكارات أكثر شمولاً. إحداها هي CCm Technologies ، وهي شركة بريطانية ناشئة مقرها خارج سويندون. تستخدم عمليتها الحاصلة على براءة اختراع ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه من الأنشطة الصناعية ، مثل إنتاج الغاز الحيوي ، والذي يمكن لولا ذلك تنفيسه في الغلاف الجوي. يتفاعل هذا مع المواد العضوية ، مثل الحمأة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي أو نفايات مصانع الأغذية ، لإنتاج كريات الأسمدة الغنية بالمواد الليفية وكذلك النترات ومغذيات المحاصيل الأخرى. كما تعمل هذه العملية على خفض الانبعاثات بنسبة 90 في المائة مقارنة بأساليب إنتاج الأسمدة المعدنية التقليدية.
يقول باول كيسيليفسكي ، الرئيس التنفيذي لـ CCm ، إن الشركة تعمل مع مصنعي المواد الغذائية مثل PepsiCo ، التي ينتج مصنعها Walkers Crisp في ليستر كميات كبيرة من نفايات البطاطس التي تشكل مدخلاً مثاليًا لإنتاج الأسمدة.
لكن من المحتمل أن تكون معالجة مياه الصرف الصحي مصدرًا أكبر على المدى الطويل. واحدة من أكبر منشآت CCm ، حتى الآن ، موجودة في مصنع Severn Trent Water’s Minworth بالقرب من برمنغهام. يمكن أن تنتج تيارات النفايات من مرافق المياه في المملكة المتحدة ما يصل إلى 500000 طن من الأسمدة سنويًا ، أي ما يعادل ثلث الأسمدة الكيماوية المستخدمة في المملكة المتحدة ، حسب تقديرات الشركة.
بدأت CCm في بيع منتجها CCm Growth في سوق المملكة المتحدة ، مع احتمال توفر 3000 طن في عام 2023. يقول Kisielewski: “لقد نفد إنتاج هذا العام بالفعل”. تسعى شركات الأغذية إلى شراء عشرات الآلاف من الأطنان للمساعدة في تقليل انبعاثات الكربون.
تدعي الشركة أن الأسمدة الخضراء الخاصة بها تعالج أيضًا مشكلة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بعد التطبيق ، مع تحسين جودة التربة وكذلك توفير العناصر الغذائية الأساسية للمحاصيل. وتقول إن هذا يرجع إلى أن حبيباتها لها تركيبة ليفية مختلفة أكثر من الأسمدة الاصطناعية التقليدية ، مما يغير طريقة تحللها في التربة.
تعمل يارا أيضًا مع المزارعين لتقليل انبعاثات ما بعد الاستخدام من الأسمدة ، من خلال تقليل كمية الأسمدة التي لا يمتصها النبات.
يقول Anke Kwast ، الذي يقود حملة Yara لتصبح كربون حيادي. “نحن نعمل على تطوير أدوات لمساعدة المزارعين على تحقيق إدارة المغذيات في الوقت المناسب.”
وتضيف أنه من خلال الحصول على كفاءة استخدام النيتروجين بشكل صحيح ، يمكن للمزارعين تقليل البصمة الكربونية للمحصول بشكل كبير. توفر Yara تطبيقًا يراقب نمو المحاصيل ويقيس متطلبات النيتروجين للنباتات أثناء تحرك آلة رش الأسمدة عبر الحقل ، وتعديل معدل التطبيق وفقًا لذلك.
في كامبريدج ، يقول سيرينهو إن إحدى الوسائل الكيميائية لتقليل انبعاثات ما بعد التطبيق هي إضافة مركبات تسمى مثبطات النترجة ، والتي تمنع بكتيريا التربة من تحويل النيتروجين الموجود في الأسمدة إلى أكسيد النيتروز. لكنه يشير إلى أنه لا يُعرف الكثير عن تأثيرها البيئي للثقة في سلامتها – وستجعل الأسمدة أكثر تكلفة.
وبدلاً من ذلك ، فإن الطريقة الأكثر فعالية لتقليل انبعاثات الأسمدة هي خفض الكمية المستخدمة بشكل كبير. يقول سيرينهو: “نحن نستخدم أكثر بكثير مما نحتاج إليه”. “نحن بحاجة إلى إيجاد المزيج الصحيح من الحلول المالية والتكنولوجية والسياساتية للحد من الانبعاثات مع الحفاظ على تغذية العالم.”
تشير دراسة كامبريدج إلى أنه باستخدام جميع تدابير التخفيف المتاحة لتصنيع الأسمدة واستخدامها ، يمكن تقليل الانبعاثات بنسبة 80 في المائة عن مستويات اليوم.
