تتسارع انبعاثات أكسيد النيتروز مع تزايد الطلب على الأسمدة واللحوم – ولكن هناك حلول

لقد برز دور الغذاء في تغير المناخ باعتباره أحد التحديات المحددة في عصرنا. إن رحلة شريحة لحم أو فاكهة أو سلطة من المساحات الشاسعة من الأراضي الزراعية إلى الأطباق الموجودة على طاولاتنا تترك بصمة كبيرة على البيئة.

وفي قلب هذا التحدي يكمن الاستخدام الهائل للأسمدة والطلب المتزايد من سكان العالم على اللحوم.

باعتبارنا علماء الأرض والمناخ والغلاف الجوي، فإننا نتتبع انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية ونشرنا للتو التقييم الأكثر شمولاً حتى الآن لغاز الدفيئة القوي الناتج عن إنتاج الغذاء: أكسيد النيتروز، أو N₂O.

بعد ثاني أكسيد الكربون والميثان، يعد N₂O هو غاز الدفيئة الأكثر أهمية الذي يطلقه البشر في الغلاف الجوي. وفي حين أن نسبة أكسيد النيتروجين أقل من نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، إلا أنها أقوى 300 مرة في ارتفاع درجة حرارة الكوكب، ويظل في الغلاف الجوي، محتفظًا بالحرارة، لأكثر من قرن. واليوم، أصبحت مستويات أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي أعلى بحوالي 25% مما كانت عليه قبل الثورة الصناعية، ولا تزال ترتفع بمعدل متسارع.

لقد وجدنا أن الأسمدة وإدارة روث الماشية، على مستوى العالم، تؤدي إلى زيادة انبعاثات أكسيد النيتروجين وتراكمها السريع في الغلاف الجوي. هذه أكثر من مجرد مشكلة مناخية. كما يستنزف N₂O طبقة الأوزون التي تحمي الإنسان من الإشعاع الشمسي الضار. كما أن جريان النيتروجين من الحقول يلوث المجاري المائية، مما يزيد من تكاثر الطحالب الضارة ويخلق مناطق ميتة مستنزفة للأكسجين.

إن نمو انبعاثات أكسيد النيتروجين أمر مثير للقلق، ولكن الناس اليوم لديهم المعرفة والعديد من التكنولوجيات اللازمة لعكس هذا الاتجاه.

من أين تأتي انبعاثات N₂O؟

قبل الثورة الصناعية، كانت المصادر الطبيعية لأكسيد النيتروجين من الميكروبات التي تعيش في تربة الغابات وفي المحيطات مساوية تقريبًا للمصارف الطبيعية التي تستهلك أكسيد النيتروجين في الهواء، لذلك كانت تركيزات أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي ثابتة نسبيًا.

ومع ذلك، فإن عدد السكان وحاجتهم إلى الغذاء قد تزايدا بسرعة، مما أدى إلى خروج هذا التوازن الطبيعي عن السيطرة.

لقد وجدنا أن الأنشطة البشرية وحدها أدت إلى زيادة انبعاثات أكسيد النيتروز بنسبة 40% على مدى العقود الأربعة الماضية، حيث ساهمت الزراعة بنحو 74% من إجمالي انبعاثات أكسيد النيتروز البشرية المنشأ.

أكبر المصادر البشرية لأكسيد النيتروز هي الزراعة والصناعة وحرق الغابات أو النفايات الزراعية.

وتعد الأسمدة النيتروجينية، المستخدمة على نطاق واسع في الزراعة، واحدة من أكبر المساهمين. الأسمدة مسؤولة عن 70% من إجمالي انبعاثات أكسيد النيتروز الزراعية على مستوى العالم. ويساهم السماد الحيواني الناتج عن الزراعة الحيوانية المكثفة بحوالي 30%. وهناك مصدر أصغر ولكنه ينمو بسرعة وهو تربية الأحياء المائية، مثل تربية الأسماك، وخاصة في الصين حيث زادت بمقدار خمسة وعشرين ضعفا في السنوات الأربعين الماضية.

بالإضافة إلى الزراعة، تساهم العمليات الصناعية مثل إنتاج النايلون والمتفجرات والأسمدة وحرق الوقود الأحفوري أيضًا في انبعاثات أكسيد النيتروجين، ولكن بدرجة أقل من الزراعة.

انبعاثات N₂O حسب البلد

تختلف الانبعاثات بشكل كبير من بلد إلى آخر لعدد من الأسباب الاجتماعية والاقتصادية والزراعية والسياسية.

شهدت الاقتصادات الناشئة، مثل الصين والهند، اتجاهات قوية متزايدة لأكسيد النيتروز على مدى العقود الأربعة الماضية، حيث عززت الإنتاجية الزراعية لتلبية الطلب المتزايد على الغذاء من جانب سكانها.

الصين هي أكبر منتج ومستخدم للأسمدة الكيماوية. وقد ساعدت خطة عملها لتحقيق النمو الصفري في استخدام الأسمدة بحلول عام 2020، والتي صدرت في عام 2015، على خفض انبعاثات أكسيد النيتروجين. ومع ذلك، استمرت انبعاثات أكسيد النيتروجين الصناعية في الارتفاع.

وفي البرازيل وإندونيسيا، أدى قطع الغابات وحرقها لإفساح المجال أمام المحاصيل والماشية، إلى جانب الممارسات الزراعية المكثفة على نحو متزايد، إلى تفاقم فقدان النيتروجين من المصادر الطبيعية وزيادة انبعاثات غازات الدفيئة.

لدى أفريقيا فرص لزيادة إنتاج الغذاء دون زيادة التسميد النيتروجيني. ومع ذلك، فقد ضاعفت بلدان شمال أفريقيا نمو انبعاثاتها بأكثر من ثلاثة أضعاف في العقدين الماضيين، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى النمو الكبير في أعداد الماشية في أفريقيا.

ومع ذلك، تمكنت بعض المناطق من الحد من بعض انبعاثات أكسيد النيتروز من خلال ممارسات أكثر استدامة.

وقد نجح كل من الاتحاد الأوروبي واليابان وكوريا الجنوبية في خفض انبعاثات أكسيد النيتروز البشرية المنشأ على مدى السنوات الأربعين الماضية، على الرغم من أنها لا تزال مصدرًا رئيسيًا للانبعاثات على نطاق عالمي؛ وقد جاءت التخفيضات إلى حد كبير من الصناعة الكيميائية في التسعينيات. كما أصبح استخدام النيتروجين في الزراعة أكثر كفاءة؛ ومع ذلك، لا يزال لديهم عمل للقيام به. ولم تنخفض انبعاثاتها من الاستخدام المباشر للأسمدة والسماد إلا بشكل طفيف واستقرت مؤخرًا.

وفي الولايات المتحدة، تستمر الانبعاثات الزراعية في الارتفاع، في حين انخفضت الانبعاثات الصناعية قليلاً، الأمر الذي ترك إجمالي الانبعاثات ثابتاً إلى حد ما.

كيفية الحد من انبعاثات N₂O

يتطلب التصدي للتحدي المتمثل في الحد من انبعاثات أكسيد النيتروجين مزيجًا من التدخلات السياسية والابتكار التكنولوجي والإجراءات الفردية. على سبيل المثال:

• وبالمثل، فإن الابتكارات في إدارة الثروة الحيوانية، مثل المكملات الغذائية وممارسات إدارة النفايات المحسنة، يمكن أن تقلل من كمية أكسيد النيتروجين المنبعثة من الماشية.

• ويمكن للصناعات، وخاصة إنتاج النايلون والأسمدة، تركيب تكنولوجيات موجودة وبأسعار معقولة لخفض كل انبعاثات أكسيد النيتروجين تقريبا. وهذا فوز سهل للتنفيذ والمناخ. وقد فعلت أغلب دول العالم ذلك بالفعل، الأمر الذي جعل الصين والولايات المتحدة مسؤولين عن أغلب الانبعاثات الصناعية المتبقية من أكسيد النيتروجين.

• يمكن للمستهلكين أيضًا جعل الأطعمة النباتية جزءًا أكبر من وجباتهم الغذائية. لا تحتاج إلى أن تصبح نباتيًا إلا إذا كنت ترغب في ذلك، ولكن تقليل تكرار وأحجام استهلاك اللحوم ومنتجات الألبان يمكن أن يكون صحيًا لك وللبيئة. كما تساعد الممارسات الصديقة للبيئة مثل تحويل مخلفات الطعام إلى سماد وتقليل استخدام الأسمدة في المروج.

وبشكل عام، هناك حاجة إلى نهج شامل يجمع بين السياسات والتكنولوجيا والإجراءات الفردية لمعالجة انبعاثات أكسيد النيتروجين ومكافحة تغير المناخ. ومع عمل الحكومات والصناعات والمواطنين جميعًا نحو مستقبل مستدام، يمكن لهذه الاستراتيجيات أن تساعد في ضمان الأمن الغذائي والاستدامة البيئية للأجيال القادمة.

تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: هانكين تيان، كلية بوسطن; إريك ديفيدسون, جامعة ميريلاند، بالتيمور; بيب كاناديل, CSIROورونا لويز طومسون، المعهد النرويجي لأبحاث الهواء

اقرأ أكثر:

يتلقى هانكين تيان تمويلًا من المؤسسة الوطنية للعلوم ووزارة الزراعة الأمريكية.

تلقى إريك ديفيدسون تمويلًا من NSF، وUSDA، وDOE، وNASA. وهو تابع لمركز جامعة ميريلاند للعلوم البيئية ومع شركة Spark Climate Solutions.

يتلقى Pep Canadell تمويلًا من البرنامج الوطني الأسترالي للعلوم البيئية – مركز أنظمة المناخ.

تتلقى رونا لويز طومسون تمويلًا من المفوضية الأوروبية من خلال برنامج Horizon Europe.