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2050年全球化肥碳排放將減少80%

2023-02-16 08:22:00 中國科學報   作者: 辛雨  

化肥排放約占溫室氣體總排放量的5%。英國研究人員準確量化了肥料全部周期的碳足跡,發現2/3的碳排放發生在施肥之后,1/3的排放則來自生產過程。研究人員認為,通過采取充分有效的大規模減排措施,到2050年,化肥碳排放量可以減少80%。相關研究結果2月9日發表于《自然-食物》。

人們已經知道氮基肥料是溫室氣體排放的主要來源,但這是首次充分量化肥料從生產到使用的整體貢獻。研究顯示,糞肥與合成肥料每年排放的碳約為26億噸,比全球航空和航運的總和還要多。

盡管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,全球48%的人口以合成肥料種植的作物為食,并且預計到2050年,世界人口將增長20%。

研究人員表示,需要將可擴展的技術和政策解決方案結合起來,在保障糧食安全的同時減少化肥碳排放。他們估計,如果這些解決方案能大規模實施,糞便與合成肥料的排放量可以減少達80%,而不損失生產力。

“難以置信的是,我們實際上并不知道全球生產了多少化學品,它們最終在哪里以及如何積累,產生多少排放物、廢物。”論文通訊作者、劍橋大學工程系André Cabrera Serrenho說。

研究人員開展了一個精確測量肥料總體影響的項目。化肥是石化行業兩大主要產品之一,在石化行業生產的所有產品中,絕大多數(高達74%)是塑料或化肥。

“為了減少碳排放,我們需要確定可以采取的任何干預措施的優先級,以使肥料對環境的危害更小。”Serrenho說,“如果要做到這一點,首先就需要清楚地了解這些產品的整個周期,但實際上我們對這些事情知之甚少。”

研究人員通過協調全球9個地區氮肥的生產、消費以及區域排放因子,繪制了2019年全球糞便與合成肥料的流量及其生命周期各個階段的碳排放量。分析發現,與許多產品不同,肥料的大部分碳排放不是在生產過程發生的,而是在使用過程。

Serrenho表示,只有量化生命周期每個階段的所有碳排放,才能尋找不同的減排方法,從而在不損失生產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,其中大多數方法已經為人所知,但其最大潛在影響尚未量化。

化肥生產的碳排放物主要來自氨合成,部分原因是生產過程中的化學反應。在生產階段,最有效的緩解措施是對該行業的加熱和制氫進行脫碳。此外,肥料還可以與硝化抑制劑混合,以防止細菌形成一氧化二氮。然而,這些化學物質可能使肥料更加昂貴。

減少肥料相關排放的最有效方法是減少肥料使用量。Serrenho指出,人們使用肥料的效率非常低,這是由農業實際造成的。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量的情況下減少碳排放。

研究人員還研究了世界各地使用的肥料組合,這些混合物因地區而異。研究人員表示,在全球范圍內用硝酸銨代替一些排放量最高的肥料,如尿素,可以進一步減少20%至30%的碳排放。然而,這只有在肥料行業脫碳后才會有益。

“沒有完美的解決方案。”Serrenho認為,減少排放的同時保障世界糧食供應,需要找到金融、技術和政策解決方案的正確組合。研究團隊估計,通過實施所有的減排措施,到2050年,肥料行業的碳排放量可以減少80%。

相關論文信息:

https://doi.org/10.1038/s43016-023-00698-w




責任編輯: 李穎

標簽:2050年,全球化肥碳排放