化肥排放約占溫室氣體總排放量的5%。英國研究人員準確量化了肥料全部周期的碳足跡，發(fā)現(xiàn)2/3的碳排放發(fā)生在施肥之后，1/3的排放則來自生產(chǎn)過程。研究人員認為，通過采取充分有效的大規(guī)模減排措施，到2050年，化肥碳排放量可以減少80%。相關(guān)研究結(jié)果2月9日發(fā)表于《自然-食物》。

人們已經(jīng)知道氮基肥料是溫室氣體排放的主要來源，但這是首次充分量化肥料從生產(chǎn)到使用的整體貢獻。研究顯示，糞肥與合成肥料每年排放的碳約為26億噸，比全球航空和航運的總和還要多。

盡管迫切需要減少肥料的碳排放，但這必須與全球糧食安全的需要相平衡。早期研究估計，全球48%的人口以合成肥料種植的作物為食，并且預(yù)計到2050年，世界人口將增長20%。

研究人員表示，需要將可擴展的技術(shù)和政策解決方案結(jié)合起來，在保障糧食安全的同時減少化肥碳排放。他們估計，如果這些解決方案能大規(guī)模實施，糞便與合成肥料的排放量可以減少達80%，而不損失生產(chǎn)力。

“難以置信的是，我們實際上并不知道全球生產(chǎn)了多少化學品，它們最終在哪里以及如何積累，產(chǎn)生多少排放物、廢物。”論文通訊作者、劍橋大學工程系A(chǔ)ndré Cabrera Serrenho說。

研究人員開展了一個精確測量肥料總體影響的項目。化肥是石化行業(yè)兩大主要產(chǎn)品之一，在石化行業(yè)生產(chǎn)的所有產(chǎn)品中，絕大多數(shù)(高達74%)是塑料或化肥。

“為了減少碳排放，我們需要確定可以采取的任何干預(yù)措施的優(yōu)先級，以使肥料對環(huán)境的危害更小。”Serrenho說，“如果要做到這一點，首先就需要清楚地了解這些產(chǎn)品的整個周期，但實際上我們對這些事情知之甚少。”

研究人員通過協(xié)調(diào)全球9個地區(qū)氮肥的生產(chǎn)、消費以及區(qū)域排放因子，繪制了2019年全球糞便與合成肥料的流量及其生命周期各個階段的碳排放量。分析發(fā)現(xiàn)，與許多產(chǎn)品不同，肥料的大部分碳排放不是在生產(chǎn)過程發(fā)生的，而是在使用過程。

Serrenho表示，只有量化生命周期每個階段的所有碳排放，才能尋找不同的減排方法，從而在不損失生產(chǎn)力的情況下減少排放。研究人員列出并量化了不同減排方法的最大理論影響，其中大多數(shù)方法已經(jīng)為人所知，但其最大潛在影響尚未量化。

化肥生產(chǎn)的碳排放物主要來自氨合成，部分原因是生產(chǎn)過程中的化學反應(yīng)。在生產(chǎn)階段，最有效的緩解措施是對該行業(yè)的加熱和制氫進行脫碳。此外，肥料還可以與硝化抑制劑混合，以防止細菌形成一氧化二氮。然而，這些化學物質(zhì)可能使肥料更加昂貴。

減少肥料相關(guān)排放的最有效方法是減少肥料使用量。Serrenho指出，人們使用肥料的效率非常低，這是由農(nóng)業(yè)實際造成的。如果能夠更有效地使用肥料，那么肥料的需求將大大減少，這將在不影響作物產(chǎn)量的情況下減少碳排放。

研究人員還研究了世界各地使用的肥料組合，這些混合物因地區(qū)而異。研究人員表示，在全球范圍內(nèi)用硝酸銨代替一些排放量最高的肥料，如尿素，可以進一步減少20%至30%的碳排放。然而，這只有在肥料行業(yè)脫碳后才會有益。

“沒有完美的解決方案。”Serrenho認為，減少排放的同時保障世界糧食供應(yīng)，需要找到金融、技術(shù)和政策解決方案的正確組合。研究團隊估計，通過實施所有的減排措施，到2050年，肥料行業(yè)的碳排放量可以減少80%。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s43016-023-00698-w