2050年肥料碳排放或可減少80%

文章來(lái)源:《自然—科學(xué)》André Cabrera Serren2023-02-15 14:04

肥料排放約占溫室氣體總排放量的5%。英國(guó)劍橋大學(xué)的研究人員準(zhǔn)確量化了肥料整個(gè)生命周期的碳足跡,發(fā)現(xiàn)2/3的肥料排放發(fā)生在撒在田地之后,1/3的排放來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程。研究人員認(rèn)為,通過(guò)采取充分有效的大規(guī)模減排措施,到2050年,碳排放量可以減少80%。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然—科學(xué)》。
 
盡管人們已經(jīng)知道氮基肥料是溫室氣體排放的主要來(lái)源,但這次分析是首次充分量肥料從生產(chǎn)到使用的整體貢獻(xiàn)。結(jié)果顯示,糞肥和合成肥料每年排放的碳相當(dāng)于26億噸,比全球航空和航運(yùn)的總和還要多。
 
雖然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(jì),全球48%的人口以合成肥料種植的作物為食,而預(yù)計(jì)到2050年,世界人口將增長(zhǎng)20%
 
研究人員表示,需要將可擴(kuò)展的技術(shù)和政策解決方案結(jié)合起來(lái),在保持糧食安全的同時(shí)減少肥料排放。他們估計(jì),如果這些解決方案能夠大規(guī)模實(shí)施,糞便和合成肥料的排放量可以減少多達(dá)80%,而不損失生產(chǎn)力。
 
“難以置信的是,我們實(shí)際上并不知道我們?cè)谌蛏a(chǎn)了多少化學(xué)品,它們最終在哪里,在何處以及如何積累,產(chǎn)生多少排放物,以及產(chǎn)生多少?gòu)U物,這些都不知道。”論文通訊作者、劍橋大學(xué)工程系A(chǔ)ndré Cabrera Serrenho說(shuō)。
 
研究人員開(kāi)展了一個(gè)精確測(cè)量肥料總體影響的項(xiàng)目?;适鞘袠I(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(dá)74%)是塑料或化肥。
 
“為了減少排放,我們需要確定可以采取的任何干預(yù)措施的優(yōu)先級(jí),以使肥料對(duì)環(huán)境的危害更小。”Serrenho說(shuō),“如果要做到這一點(diǎn),首先就需要清楚地了解這些產(chǎn)品的整個(gè)生命周期,但實(shí)際上我們對(duì)這些事情知之甚少。”
 
研究人員通過(guò)協(xié)調(diào)全球9個(gè)地區(qū)氮肥的生產(chǎn)、消費(fèi)以及區(qū)域排放因子,繪制了2019年全球糞便和合成肥料的流量及其生命周期各個(gè)階段的排放量。分析發(fā)現(xiàn),與許多其他產(chǎn)品不同,肥料的大部分排放不是在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的,而是在使用過(guò)程中發(fā)生。
 
Serrenho表示,只有在量化生命周期每個(gè)階段的所有排放之后,才能開(kāi)始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。
 
合成肥料生產(chǎn)的排放物主要來(lái)自氨合成,部分原因是生產(chǎn)過(guò)程中使用的化學(xué)反應(yīng)。在生產(chǎn)階段,最有效的緩解措施是對(duì)該行業(yè)的加熱和制氫進(jìn)行脫碳。此外,肥料還可以與硝化抑制劑混合,以防止細(xì)菌形成一氧化二氮。然而,這些化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)使肥料更加昂貴。
 
減少肥料相關(guān)排放的唯一最有效方法是減少肥料使用量。Serrenho指出,我們使用肥料的效率非常低,這是由農(nóng)業(yè)實(shí)踐造成的。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(jìn)一步減少20%至30%的排放量。然而,這只有在肥料行業(yè)脫碳后才會(huì)有益。
 
“沒(méi)有完美的解決方案。”Serrenho認(rèn)為,減少排放的同時(shí)保證世界糧食供應(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(tuán)隊(duì)估計(jì),通過(guò)實(shí)施他們分析的所有減排措施,到2050年,肥料行業(yè)的排放量可以減少80%。
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