La decarbonizzazione dell'agricoltura è fondamentale affinché gli Stati Uniti raggiungano emissioni nette zero entro il 2050. Un nuovo approccio basato sui dati esamina le pratiche che sono buone per la terra e redditizie per gli agricoltori.

Il mondo si affida agli agricoltori americani per fare molto di più che apparecchiare la tavola. Oltre a produrre cibo per persone e animali, gli agricoltori americani producono materie prime per la produzione di biocarburanti.

In questo modo, l'industria agricola contribuisce per circa il 10% alle emissioni di gas serra (GHG) degli Stati Uniti. Poiché la quantità di terra dedicata all'agricoltura è limitata, gli agricoltori devono trovare più modi per operare in modo efficiente, sostenibile e redditizio, riducendo al contempo le emissioni di gas serra. Con le nuove pratiche, gli agricoltori possono trasformare le aziende agricole in un pozzo netto di CO₂ , aiutando gli Stati Uniti a raggiungere l'obiettivo di raggiungere zero emissioni nette entro il 2050.

L'intensificazione sostenibile è un duplice approccio che molti pensano possa aiutare. Cerca di ottimizzare l'uso del suolo e le pratiche di gestione per la massima produttività dei terreni agricoli e allo stesso tempo cerca di ridurre al minimo l'impatto ambientale associato. Il trucco sta nel trovare il giusto equilibrio tra i due obiettivi.

Scienziati specializzati in modellazione di agroecosistemi e analisi del ciclo di vita (LCA) della Colorado State University (CSU) e dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno adottato un nuovo approccio analitico al problema in un recente studio sull'agricoltura di mais e soia nell'Iowa. Sono co-autori di un articolo, "Un approccio di valutazione del ciclo di vita del paesaggio multi-prodotto per la valutazione del potenziale di mitigazione del clima locale", nel numero del 20 giugno del Journal of Cleaner Production .

"Il concetto di intensificazione sostenibile dell'agricoltura è stato applicato a un'applicazione paesaggistica su più ampia scala", ha affermato uno dei coautori dell'articolo, Hoyoung Kwon, uno dei principali scienziati ambientali della divisione ESIA (Energy Systems and Infrastructure Analysis) di Argonne. "Abbiamo preso in considerazione la produttività e le emissioni di gas a effetto serra, abbiamo tentato di ottimizzare le tattiche e i prodotti di gestione del territorio e abbiamo studiato diversi compromessi che migliorano la terra e la produttività del territorio."

Ad esempio, gli agricoltori possono ripulire e riutilizzare i residui del raccolto di mais (o "stover") per il biocarburante, ma una percentuale di stufa può rimanere nel terreno per preziose fonti di nutrienti e carbonio per le colture future. Gli agricoltori possono piantare colture di copertura durante la stagione invernale (o "maggese"), per integrare lo stufato rimosso. Gli autori hanno preso in considerazione l'energia, che ha un costo di emissione per la semina di colture di copertura per affrontare in modo olistico i vantaggi netti della rimozione degli stufe e della semina di colture di copertura. Gli agricoltori possono anche ridurre la quantità di terra che coltivano al termine della stagione di crescita, il che riduce il decadimento e riduce la quantità di CO₂ che emana dal suolo. Tuttavia, l'agricoltore deve dissodare parte della terra per essere pronto per la prossima stagione di crescita.

Sebbene alcuni agricoltori seguano già una o anche tutte e tre queste pratiche, gli scienziati di Argonne ritengono che una migliore comprensione del loro impatto motiverà maggiormente a farlo, a vantaggio reale.

"Il nostro approccio offre una prospettiva olistica e guarda alla prospettiva dell'agricoltore:quali sono tutti i prodotti che possono essere prodotti sulla terra e quali sono i benefici per la sostenibilità?" ha affermato il coautore Troy Hawkins, leader del gruppo di combustibili e prodotti nella divisione ESIA di Argonne. "L'agricoltura può essere un esercizio rischioso e a basso margine. La redditività sarà sempre un obiettivo primario. Tuttavia, la sostenibilità ha un valore che potrebbe non essere riconosciuto. Come possiamo combinare tutto ciò con le modifiche alle pratiche di gestione del territorio per rendere l'agricoltura più sostenibile e migliorarla costi degli agricoltori?"

Gli scienziati hanno esaminato i compromessi e le sinergie tra l'intensificazione sostenibile e le misure di conservazione per il sequestro del carbonio in uno scenario reale. Hanno utilizzato due modelli, DayCent e Greenhouse Gases, Regulated Emissions e Energy Use in Technologies (GREET) LCA, per valutare un'area agricola a monte di Des Moines, Iowa.

Il modello DayCent rappresenta i flussi giornalieri di carbonio, azoto e acqua tra l'atmosfera, la vegetazione e il suolo negli ecosistemi naturali e agricoli. Gli scienziati si sono affidati ad esso per valutare le emissioni di gas a effetto serra nella produzione di etanolo da mais e gli effetti della raccolta dei residui.

Hanno utilizzato GREET per tenere conto delle emissioni associate alle operazioni agricole e all'uso di grano di mais, soia e mais da stufa raccolti come materie prime per la produzione di biocarburanti. GREET è ampiamente utilizzato in tutti i settori per valutare il consumo di energia, le emissioni di gas a effetto serra, le emissioni di inquinanti atmosferici e il consumo di acqua associati alle catene di approvvigionamento di biocarburanti e ad altre tecnologie di trasporto ed energetiche. Il collega coautore Michael Wang, direttore della divisione ad interim di Argonne per i sistemi energetici e le infrastrutture, è uno dei principali architetti di GREET.

Secondo lo studio, la raccolta del 30% del mais per la produzione di biocarburanti aumenterebbe i ricavi dell'azienda agricola, raddoppierebbe la redditività netta e aumenterebbe la produzione complessiva di biocarburanti dal paesaggio del 17-20%. La rimozione della stufa mitigherebbe in qualche modo anche i gas a effetto serra, ma riduce del 40% la quantità di base di carbonio buono nel suolo. In confronto, gli approcci integrati che includono la copertura invernale e/o la riduzione dell'intensità della lavorazione del terreno aumenterebbero il carbonio nel suolo, migliorerebbero la redditività dell'azienda agricola e mitigherebbero più gas a effetto serra.

"Ci siamo concentrati su mais e soia, ma il nostro approccio potrebbe essere esteso ad altre colture", ha affermato Hawkins. "Molte aziende agricole oggi sono grandi fattorie industriali ad alta tecnologia e si basano molto di più su dati ad alta risoluzione. Vogliamo fornire agli agricoltori, ai pianificatori regionali e ad altri nella gestione agricola uno strumento per calcolare come utilizzare la terra in modo sostenibile e ottenere il massimo valore dalla terra. Ciò favorirà sia la redditività che gli obiettivi ambientali".