Kunsmis: uitdagings en oplossings

Aan die begin van die 20ste eeu het die Duitse chemici Fritz Haber en Carl Bosch 'n metode ontwikkel om stikstof uit die lug te haal en met waterstof te smelt. Dit sou blyk een van die groot wetenskaplike vooruitgang in die eeu te wees.

Saam met mekaar het die twee elemente vloeibare ammoniak gemaak, 'n belangrike bestanddeel in sintetiese kunsmis, wat 'n ongekende landbou-uitbreiding sou dryf en 'n vinnig groeiende wêreld sou help voed.

Maar daar was 'n nadeel. Gedurende die afgelope 100 jaar het die hoeveelheid mensgemaakte stikstofverbindings in water, grond en lug plaasgevind het verdubbel - 'n toename wat hoofsaaklik deur die wydverspreide gebruik van sintetiese kunsmis aangedryf word.

Stikstof is noodsaaklik vir lewe op aarde, maar in oormaat is dit 'n gevaarlike besoedelingstelsel wat vergiftig waterliggame, plante, diere en mense, terwyl dit klimaatsverandering veroorsaak deur die vrystelling van die kragtige kweekhuisgas, stikstofoksied. Alhoewel die kenners die oorvloed van stikstof nie baie bekend is vir die algemene publiek nie, noem dit die vloed van oortollige stikstof een van die ernstigste bedreigings vir besoedeling.

Uitdagings

Aan die begin van die 19de eeu was daar byna geen mensgemaakte stikstofverbindings in die omgewing nie. Maar in die jare na die deurbraak van Haber-Bosch het hul vlakke die hoogte in geskiet, gedryf deur die massiewe opname van sintetiese kunsmis en ander menslike aktiwiteite soos die vervaardiging van ammunisie en die verbranding van fossielbrandstowwe, wat albei chemies reaktiewe vorme van stikstof skep. .

Die afloop van voedingsstowwe vanaf plase met sintetiese kunsmis het die landekosisteme nadelig beïnvloed, volgens die Verenigde Nasies-gesteunde platform vir wetenskaplike beleid oor biodiversiteit en ekostelsels (IPBES). Maar varswater- en mariene habitatte is die swaarste getref, met herhalende algblom soos in die Erie-meer en “Dooie sones” sonder die waterlewe soos in die Golf van Mexiko, word daar gesê.

Menslike gesondheid is ook in gevaar. Landbou-ammoniakvrystellings kan saam met besoedeling deur uitlaatgasse van voertuie gevaarlike deeltjies in die lug skep en asemhalingsiektes vererger, insluitend COVID-19. Een bestudeer het beraam dat lugbesoedeling die mortaliteit wat met COVID-19 verband hou, met 15 persent kan verhoog.

Om die vloed van stikstofbesoedeling te stuit, werk 'n groeiende aantal regerings, maatskappye en internasionale instansies, insluitend die Verenigde Nasies se Omgewingsprogram (UNEP), saam met wetenskaplikes om die risiko's verbonde aan stikstofgebruik deur mense beter te verstaan ​​en om bewusmaking te verhoog .

Daartoe het die Verenigde Nasies bykans presies 'n jaar gelede die Colombo-verklaring oor volhoubare stikstofbestuur, wat 'n ambisie stel om stikstofafval teen 2030 uit alle bronne te halveer.

UNEP het ook onlangs die wêreldwye veldtog "Halve Nitrogen Waste" op die been gebring, en beklemtoon die feit dat die verbetering van die doeltreffendheid van stikstofgebruik nie net klimaat-, natuur- en gesondheidsdoelwitte ondersteun nie, maar ook spaar jaarliks ​​wêreldwyd $ 100 miljard ('n skatting gebaseer op die helfte van die waarde van die wêreldwye verkope van sintetiese kunsmis).

Oplossings

Wêreldwyd is sintetiese kunsmis die grootste deel van die wêreldwye voedselproduksie, en dit is veral belangrik in ontwikkelende lande. Dit is volgens kenners 'n oorgang van hulle af uitdagend. Inisiatiewe om 'n meer volhoubare manier van voedsel te verbou, is egter volop.

In 'n onlangse studie van die Soil Association, 'n liefdadigheidsorganisasie in die Verenigde Koninkryk en voorstander van organiese boerdery, vra baie groter aandag aan die uitstoot van stikstofoksied in die wêreldwye boekhouding van kweekhuisgasse; meer geïntegreerde pogings om die oormaat stikstof as klimaat-, natuur- en gesondheidskwessie aan te pak; en aansporings vir beter stikstofbestuur op plaasvlak.

Maar organiese boerderymetodes is nie die enigste voorbeeld van volhoubare voedingsbestuur nie: agro-ekologiese benaderings, insluitend bewarings-, lae-inset- en minimumbewerkingslandbou, word almal erken as 'natuur-positiewe' en regeneratiewe praktyke.

Van plaas tot vurk, 80 persent stikstof word vermors en verloor deur die omgewing, volgens 'n studie deur die Centre for Ecology & Hydrology in die Verenigde Koninkryk. Effektiewer gebruik van dieremis en groter gebruik, in rotasies, van stikstofbindende gewasse - soos peulgewasse wat stikstof uit die lug omskakel in 'n vorm wat biologies nuttig is - is van kardinale belang om sintetiese stikstof te vervang as deel van die proses van herbou grondvrugbaarheid.

Wat is stikstofbindende plante?

Stikstofbindende plante het partnerbakterieë in hul wortels wat in staat is om stikstof te gryp (N₂) uit die atmosfeer. Hulle skakel die N om₂ in ammoniak (NH₃), wat die plant kan gebruik om proteïene, aminosure en DNA te vervaardig. Slegs enkele plante kan hierdie wonderlike truuk bereik, soos die ertjiesfamilie (peulgewasse) en die drywende varing Azolla. Waar die beskikbaarheid van mis beperk is, word hierdie plante baie belangrik in boerderystelsels wat daarop gemik is om sintetiese kunsmisstowwe te vermy.

Daar is konsensus dat almal mis en urine beter moet gebruik, sê Mark Sutton, 'n hoofskrywer van die studie. 'Eenvoudige aksies sluit in om 'n deksel op die mistenk te plaas, wat voorkom dat ammoniak in die lug verlore gaan. As jy jou mis kan ruik, beteken dit dat jy dit aan die atmosfeer mors, ”sê hy.

"Finansiële aansporings en politieke inkoop sal nodig wees om die vele hindernisse in die weg van stikstofligte boerderymetodes te oorkom," sê Susan Gardner, hoof van die UNEP-ekosisteme-afdeling. 'Maar die kern bly: ons moet die hoeveelheid reaktiewe stikstof wat in die omgewing vrygestel word, dramaties verminder, veral uit sintetiese kunsmis wat een van die grootste stikstofvloei is.'

"Die volhoubare gebruik van stikstof bied 'n driedubbele wins - vir die ekonomie, vir die menslike gesondheid en vir die omgewing," voeg sy by.

Die Internasionale Stikstofbestuurstelsel (INMS) is 'n wêreldwye wetenskap-ondersteuningstelsel vir die ontwikkeling van internasionale stikstofbeleid, gestig as 'n gesamentlike aktiwiteit van UNEP en die Internasionale Stikstofinisiatief. Dit word ondersteun met befondsing deur die Global Environment Facility en ongeveer 80 projekvennote deur middel van die projek "Towards INMS" (2016-2022). INMS lewer 'n deurlopende bydrae tot verskeie programme en interregeringsbyeenkomste wat relevant is vir die stikstofuitdaging.

www.unenvironment.org kunsmisuitdagings en oplossings