A globális üvegházhatású gázok kibocsátásának jelentős része a mezőgazdaság számlájára írható, ugyanakkor a szén-dioxid-semlegességhez vezető út nem egyszerű.
Az Aarhusi Egyetem („A fenntartható mezőgazdasági jövőkutatás tájvédelmi központja”) kutatói és munkatársaik a Kínából származó adatok átfogó életciklus-elemzésével egy olyan integrált biomassza-pirolízis és villamosenergia-termelő rendszer működését dolgozták ki, amely az általánosan alkalmazott metán- és nitrogéncsökkentő intézkedésekkel párosulva, a mezőgazdasági földterület megfelelő kezelésével együtt jelentősen csökkentheti a kínai haszonnövényekből származó szén-dioxid-kibocsátást.
A 2015-ben aláírt, a globális felmelegedés elleni küzdelemről szóló párizsi megállapodás óta rengeteg ország vállalta, hogy klímasemlegessé válik, azaz eléri azt, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátása nullára csökkenjen. A világ legnagyobb mezőgazdasági országa, Kína is elkötelezte magát a zöld átállás megvalósítása mellett. Mivel Kína a világ legjelentősebb agrárországa, ezért egyúttal Kína a világ legnagyobb üvegházhatást okozó gázkibocsátója is, mégis azt a célt tűzte ki maga elé, hogy 2060-ra szén-dioxid-semlegessé válik.
Az Aarhusi Egyetem Agroökológiai Tanszékének professzora és Land-CRAFT vezetője, Klaus Butterbach-Bahl szerint ez hatalmas terhet ró a mezőgazdasági rendszerre.
A kínai mezőgazdaság az ország teljes üvegházhatású gázkibocsátásának mintegy 14%-áért felelős, és az olyan alapvető élelmiszerek, mint a rizs, a búza és a kukorica termesztése az ország termőterületének mintegy 70%-át foglalja el. Ez nagyon nagy kiterjedésű terület, és ezeknek az alapnövényeknek a termesztése nagy metán- és dinitrogén-oxid-kibocsátással jár, mivel intenzív műtrágyahasználattal és öntözéssel termesztik őket. Így nehéz elképzelni, hogy a kínai (alap)növénytermesztés hogyan érhetné el a karbonsemlegességet 2060-ra.
A menedzsment egyedül nem tudja megoldani a feladatot
A kutatók szerint már több olyan gazdálkodási módszert is kipróbáltak, amelyek valamilyen módon hozzájárulnak a növénytermesztésből származó üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez. Az időszakos öntözést például már letesztelték a rizsföldek metánkibocsátásának csökkentése érdekében. Emellett mérsékelték a nitrogénműtrágyák használatát, és kísérleteket tettek arra, hogy javítsák a növények nitrogénfelhasználási képességét, hogy hatékonyabban használják fel a nitrogént, és ezáltal kevesebbre legyen szükségük, ami csökkenti a dinitrogén-oxid-kibocsátást. Emellett a talaj szerves széntartalmának növelésére is nagy hangsúlyt fektettek a talajba visszajuttatott szalma mennyiségének növelésével.
Bár ezek a talajművelési módszerek mindegyike jól működik, nem elegendőek a szén-dioxid-semlegesség eléréséhez
– állapította meg Butterbach-Bahl, és rámutatott, hogy ez részben azért van így, mert egy-egy talajművelési módszer hatása semmissé válhat, ha azokat együttesen alkalmazzák.
Ha csökkentjük az egyik üvegházhatású gáz mennyiségét, az egy másik gáz mennyiségének növekedéséhez vezethet. Például az időszakos öntözés hatékonyan csökkenti a rizsföldek metánkibocsátását, ugyanakkor növeli ugyanezen földek dinitrogén-oxid-kibocsátását. Ugyanez a kompromisszum figyelhető meg számos más talajművelési eljárás esetében is; a metán- vagy a dinitrogén-oxid-kibocsátás növekedése teljes mértékben ellensúlyozhatja a talajművelési eljárás előnyeit.
A bioszén az új fekete
A gazdálkodási módszerek önmagukban tehát nem fogják megnyitni az utat az klímasemleges élelmiszer-termelés felé. A kutatók szerint többre van szükség, a szalma pirolíziséből származó bioszén pedig ennek a megoldásnak a részévé válhat. Ez ugyanis képes csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsátását, ugyanakkor növelheti a talaj szerves széntartalmát.
Azt látjuk, hogy a bioszén felhasználásával a rizsföldeken jelentősen csökken a metánkibocsátás. Ez azért van így, mert a bioszénben lévő szerves szén sokkal lassabban bomlik le, mint a szalmáé. A lassabb bomlás azt is jelenti, hogy a bioszénből származó szén hosszabb időre kötődik meg a talajban, ez hosszú távúbb megoldás, mint a szalma
– jelentette ki Butterbach-Bahl, aki többek között egy integrált pirolízis- és energetikai rendszer komplex életciklus-elemzésében vett részt, hogy olyan megoldásokat találjon, amelyek elősegíthetik Kína klímasemleges mezőgazdaság felé vezető útját.
A tanulmány szerint a szénmegkötés és a metánkibocsátás csökkentése mellett a bioszén a nitrogén-oxid-kibocsátás csökkentését is elősegítheti. Ez a talajban zajló összetett mikrobiális folyamatok révén történik, amelyek gátolják a denitrifikációt, amely során a nitrát dinitrogén-oxiddá és más gázokká alakul át.
Az integrált pirolízis és energiatermelés megteremti a zöldebb jövő alapjait
A pirolízisnek van egy másik előnye is. A szalma bioszénné történő pirolízise biogázt és bioolajat is termel. Ezek ugyan melléktermékek, de egy integrált pirolízis és energiatermelő rendszer segítségével áramtermelésre is használhatók
– vélekedett Butterbach-Bahl.
Az ilyen rendszer által termelt energia helyettesítheti a fosszilis tüzelőanyagokat, tovább csökkentve az üvegházhatású gázok kibocsátását.
Az elemzésünk szerint ezzel az integrált pirolízis és energiatermelő rendszerrel, valamint a metán- és dinitrogén-oxid-kibocsátás csökkentésére szolgáló, általánosan alkalmazott gazdálkodási módszerekkel kombinálva szén-dioxid-semleges alapnövény-termelést érhetünk el Kínában
– folytatta Butterbach-Bahl, aki arra is rámutatott, hogy amikor a kutatók karbonsemlegességről beszélnek, akkor olyan állapotra gondolnak, amikor a növénytermesztésből származó összes üvegházhatású gáz (CO2, metán és dinitrogén-oxid) kibocsátásának együttesét ellensúlyozza a talajban történő szénmegkötésen keresztül történő CO2-eltávolítás és a fosszilis tüzelőanyagok alacsonyabb fogyasztásán keresztül történő CO2-kompenzáció.
Az életciklus-elemzés magában foglalta az alapnövények jelenlegi termelésének analízisét, valamint a gazdálkodási módszerek különböző kombinációit tartalmazó forgatókönyveket, egy bioszénnel, valamint egy bioszénnel és az integrált pirolízis- és energetikai rendszerből származó energiatermeléssel kapcsolatos forgatókönyvet.
Elemzésünk azt mutatja, hogy csak az integrált pirolízis- és energetikai rendszer és a különböző gazdálkodási módszerek kombinációja biztosíthatja az alapvető növények szén-dioxid-semleges termelését Kínában. Ezen túlmenően ez a módszer segíthet csökkenteni a nitrátok kimosódását a vizes környezetbe, és csökkentheti a légszennyező anyagok, például a savas esőt okozó kén-dioxid kibocsátását. Emellett a terméshozam növekedése is további előnyt jelent. Ebből azt a következtetést vontuk le, hogy ez a módszer egy lépéssel közelebb viheti Kínát, és talán más országokat is, a szén-dioxid-semlegesség és a mezőgazdaság környezetvédelmi fenntarthatóságára vonatkozó nemzeti célkitűzéshez 2060-ra.
A tanulmány a Nature Food című folyóiratban jelent meg.
Forrás: https://phys.org/news/2023-03-biochar-energy-pyrolysis-pave-carbon-neutral.html
