ananas australiano, trota danese, e i coltivatori di mais del Midwest degli Stati Uniti non sono spesso raggruppati sotto lo stesso ombrello agricolo. Ma loro e molti altri che allevano colture e animali affrontano un problema comune:l'eccesso di azoto nell'acqua di drenaggio. Che scorra verso la Grande Barriera Corallina o il Golfo del Messico, il nutriente contribuisce alla proliferazione algale dannosa che priva i pesci e altri organismi di ossigeno.

Ma c'è una soluzione semplice che riduce significativamente la quantità di azoto nell'acqua di drenaggio, indipendentemente dal sistema di produzione o dall'ubicazione:bioreattori denitrificanti.

"L'inquinamento da azoto degli allevamenti è rilevante in tutto il mondo, dalle fattorie di mais e fagioli qui in Illinois alle fattorie di canna da zucchero e ananas in Australia alle diverse fattorie delimitate da fossati in Belgio. Abbiamo tutti a che fare con questo problema. È davvero eccitante che i bioreattori ci stiano mettendo insieme attorno a una potenziale soluzione, "dice Laura Christianson, professore assistente presso il Dipartimento di Scienze delle colture dell'Università dell'Illinois e autore principale di un nuovo articolo di sintesi accettato per la pubblicazione in Transazioni dell'American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) .

I bioreattori denitrificanti sono disponibili in molte forme e dimensioni, ma nella loro forma più semplice, sono trincee piene di trucioli di legno. L'acqua dei campi o degli impianti di acquacoltura scorre attraverso la trincea, dove i batteri che vivono nelle fessure dei trucioli trasformano il nitrato in un gas innocuo che si disperde nell'aria.

Questa pratica di conservazione ai margini del campo è stata studiata per almeno una dozzina di anni, ma la maggior parte di ciò che gli scienziati sanno sui tassi di rimozione dell'azoto si basa su repliche di laboratorio e configurazioni sperimentali su scala ridotta. Il National Resource Conservation Service dell'USDA ha pubblicato una serie di linee guida standardizzate sui bioreattori nel 2015, basato in parte sul primo lavoro su scala di campo di Christianson, e ora sempre più agricoltori statunitensi stanno aggiungendo bioreattori. Stanno prendendo piede in altri paesi, pure.

L'articolo di ASABE è il primo a sintetizzare i dati disponibili dai bioreattori a grandezza naturale nelle aziende agricole di tutto il mondo.

"Dopo aver raccolto tutti i dati, il messaggio è che i bioreattori funzionano. Abbiamo mostrato una riduzione del 20-40% dei nitrati dai bioreattori nel Midwest, e ora possiamo dire che i bioreattori di tutto il mondo sono abbastanza coerenti con questo, "dice Christianson.

Aggiunge bioreattori, come tutte le pratiche di conservazione, hanno i loro limiti, ma le emissioni di protossido di azoto non sono tra queste.

"La gente è preoccupata che stiamo solo trasferendo nitrati in acqua per il protossido di azoto, che è un gas serra. Non conosciamo ancora la storia completa sul protossido di azoto con i bioreattori, ma possiamo dire con buona sicurezza che non stanno creando un enorme problema di protossido di azoto, " dice. "Non lo sono."

Christianson dice che gli agricoltori le chiedono spesso di monitorare l'acqua nei bioreattori, quindi lei e i suoi coautori dettagliano il processo nell'articolo ASABE. Ha anche collaborato con l'Illinois Farm Bureau per creare una serie di video passo passo che spiegano come testare l'acqua.

"Per il monitoraggio, ci sono due parti. Devi sapere quanta acqua scorre attraverso il bioreattore e quanto azoto c'è nell'acqua, " lei dice.

I brevi video, che si rivolgono a non ricercatori come agricoltori e volontari per la qualità dell'acqua, suddividere il processo in cinque fasi. Christianson nota i suoi studenti, ricercatori post-dottorato, e il personale di laboratorio si sono uniti per creare la serie.

I video sono disponibili su www.youtube.com/playlist?list=… 4Di-8AnP8Q1MJkVVd91s .

Christianson, che potrebbe essere solo la più grande cheerleader del mondo per i bioreattori, ammette che le linee guida per il monitoraggio e le serie di video sono un po' egoistiche.

"Abbiamo incluso approcci di monitoraggio consigliati in modo che più persone li costruiscano, e poi più persone li monitoreranno. E poi avremo più dati per mostrare come funzionano bene i bioreattori e come possiamo farli funzionare meglio".