Una nuova ricerca condotta dall’Università norvegese di scienze della vita (NMBU) e dall’Istituto internazionale per l’analisi dei sistemi applicati (IIASA) propone di utilizzare i batteri del suolo per ridurre le emissioni di gas serra derivanti dalla produzione alimentare. La ricerca è pubblicata sulla rivista Nature .
La fertilizzazione con azoto porta all'emissione del gas serra protossido di azoto (N2 O) dai suoli agricoli, che rappresentano una quota significativa delle emissioni totali di gas serra provenienti dall’agricoltura. Da tempo si presume che questi N2 Le emissioni di O sono inevitabili.
Tuttavia, un team internazionale di ricercatori guidati da NMBU ha scoperto un metodo per ridurre queste emissioni. Hanno identificato i batteri che possono “consumare” il protossido di azoto mentre si forma nel terreno, impedendo al gas di fuoriuscire nell’atmosfera. I ricercatori ritengono che questo metodo da solo abbia il potenziale per ridurre di un terzo le emissioni di protossido di azoto agricolo in Europa.
Il N2 Oh problema
Le piante hanno bisogno di molto azoto per crescere. Un’agricoltura produttiva, quindi, richiede un’abbondante fornitura di fertilizzanti azotati. Questo rappresentò un collo di bottiglia in agricoltura finché Fritz Haber non aprì la strada alla tecnologia per la produzione industriale di fertilizzanti azotati dall'azoto atmosferico. Questa tecnologia ha contribuito a far sì che la produzione alimentare mondiale tenesse il passo con la crescita della popolazione per 120 anni.
Tuttavia, nel terreno sono presenti microrganismi che producono il gas serra N2 O, e la fecondazione stimola questa produzione.
"Questo gas serra ha un effetto circa 300 volte più forte della CO2 e l'agricoltura rappresenta circa tre quarti del N2 europeo Emissioni di O", spiega Wilfried Winiwarter, uno dei coautori dello studio e ricercatore senior nel gruppo di ricerca sulla gestione dell'inquinamento del programma IIASA su energia, clima e ambiente.
"Inoltre, a livello globale, l'agricoltura è la fonte primaria di protossido di azoto nell'atmosfera. Le emissioni di protossido di azoto sono regolate principalmente dai batteri del suolo, rendendo gli sforzi di riduzione difficili a causa della loro natura sfuggente", aggiunge.
I ricercatori dell’NMBU conducono ricerche di base da oltre 20 anni su come i microrganismi nel suolo convertono l’azoto. Hanno, tra le altre cose, studiato a fondo cosa succede quando i microbi non hanno accesso a abbastanza ossigeno, una condizione chiamata ipossia.
Quando avviene la fecondazione (e durante le piogge), alcune parti del terreno diventano ipossiche. Poiché i microbi non hanno accesso all’ossigeno, sono costretti a trovare altri modi per ottenere energia. Molti microbi possono utilizzare il nitrato al posto dell’ossigeno e, attraverso un processo chiamato denitrificazione, convertono il nitrato in altri gas. Uno di questi è il protossido di azoto e in questo modo i microrganismi contribuiscono alle emissioni di gas serra.
I ricercatori hanno fatto scoperte significative riguardo alla regolazione di questo processo e hanno sviluppato un modo unico per studiare la denitrificazione. Usano, tra le altre cose, soluzioni robotiche sia in laboratorio che sul campo e hanno sviluppato un robot speciale in grado di effettuare misurazioni in tempo reale delle emissioni di protossido di azoto dal suolo.
La soluzione per ridurre N2 Le emissioni di O implicano l'utilizzo di un tipo speciale di batteri che non hanno la capacità di produrre protossido di azoto ma possono ridurre il protossido di azoto in gas azoto innocuo (N2 ).
"Se coltiviamo questi microbi nei rifiuti organici utilizzati come fertilizzanti, possiamo ridurre l'N2 O emissioni. Ciò potrebbe significare una soluzione al problema di N2 O emissioni provenienti dall'agricoltura", afferma Lars Bakken, autore principale dello studio e professore presso NMBU.
"Ma non è stato facile trovare il batterio giusto. Deve essere in grado di crescere rapidamente nei rifiuti organici, funzionare bene nel suolo e vivere abbastanza a lungo da ridurre l'N2 Emissioni di O durante un’intera stagione di crescita. È stata anche una sfida passare dal testarlo in laboratorio a provarlo in natura e garantire che riducesse effettivamente N2 O emissioni sul campo", aggiunge Bakken.
Il gruppo di ricerca sta ora lavorando per trovare più batteri che consumano protossido di azoto e per testarli in diversi tipi di rifiuti organici utilizzati come fertilizzanti in tutto il mondo. L'obiettivo è trovare un'ampia gamma di batteri che possano funzionare in diversi tipi di terreno e con varie miscele di fertilizzanti.
Ulteriori informazioni: Elisabeth G. Hiis et al, Sbloccare il potenziale batterico per ridurre i terreni agricoli N2 O emissioni, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07464-3
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Istituto internazionale per l'analisi dei sistemi applicati
