Lachgas, het klimaatprobleem van voedsel, kan opgelost worden

Als aard-, klimaat- en atmosfeerwetenschappers houden we de wereldwijde uitstoot van broeikasgassen bij en we hebben zojuist de meest uitgebreide beoordeling tot nu toe gepubliceerd van een krachtig broeikasgas dat vrijkomt bij de productie van voedsel: lachgas, of N₂O.

Na kooldioxide en methaan is N₂O het broeikasgas dat de mens het meest uitstoot in de atmosfeer. Hoewel er minder N₂O dan kooldioxide in de atmosfeer is, is het driehonderd keer krachtiger in het opwarmen van de planeet en blijft het meer dan een eeuw in de atmosfeer en houdt het warmte vast. Op dit moment is het N₂O-niveau in de atmosfeer ongeveer 25 procent hoger dan voor de industriële revolutie en het stijgt nog steeds in versneld tempo.

We ontdekten dat kunstmest en het beheer van dierlijke mest wereldwijd aan de basis staan van de toename in N₂O-uitstoot en de snelle accumulatie ervan in de atmosfeer. Dit is niet alleen een klimaatprobleem. N₂O tast ook de ozonlaag aan, die mensen beschermt tegen schadelijke zonnestraling. En stikstofafvoer van akkers vervuilt waterwegen, waardoor schadelijke algenbloei toeneemt en zuurstofarme dode zones ontstaan.

De groei van de N₂O-uitstoot is alarmerend, maar mensen beschikken tegenwoordig over de kennis en veel van de technologieën die nodig zijn om de trend te keren.

Waar komt de uitstoot van N₂O vandaan?

Vóór de industriële revolutie waren de natuurlijke bronnen van N₂O uit microben die in bosbodems en in de oceanen leven ongeveer gelijk aan de natuurlijke putten die N₂O in de lucht verbruikten, waardoor de N₂O-concentraties in de atmosfeer relatief constant waren. De menselijke bevolking en haar vraag naar voedsel zijn echter snel gegroeid, waardoor dat natuurlijke evenwicht uit balans is geraakt. We ontdekten dat alleen al door menselijke activiteiten de N₂O-uitstoot de afgelopen vier decennia met veertig procent is toegenomen, waarbij de landbouw ongeveer 74 procent bijdraagt aan de totale antropogene N₂O-uitstoot. De grootste menselijke bronnen van N₂O zijn landbouw, industrie en het verbranden van bossen of landbouwafval.

Stikstofmeststoffen, die op grote schaal in de landbouw worden gebruikt, zijn een van de grootste bijdragers. Meststoffen zijn wereldwijd verantwoordelijk voor zeventig procent van de totale uitstoot van N₂O door de landbouw. Dierlijke mest uit de intensieve veehouderij draagt ongeveer dertig procent bij. Een kleinere bron, maar wel een die snel groeit, is aquacultuur, zoals viskweek, met name in China waar deze de afgelopen veertig jaar met een factor 25 is toegenomen.

Naast de landbouw dragen ook industriële processen zoals de productie van nylon, explosieven en kunstmest, en de verbranding van fossiele brandstoffen bij aan de uitstoot van N₂O, maar in mindere mate dan de landbouw.

N₂O-emissies per land

De emissies verschillen sterk van land tot land om een aantal sociale, economische, landbouwkundige en politieke redenen.

Opkomende economieën, zoals China en India, hebben de afgelopen vier decennia een sterk stijgende N₂O-trend gekend doordat ze de landbouwproductiviteit hebben opgevoerd om aan de voedselvraag van hun groeiende bevolking te voldoen. China is de grootste producent en gebruiker van kunstmest. Het actieplan voor nulgroei in het gebruik van kunstmest tegen 2020, dat in 2015 werd uitgegeven, heeft geholpen om die N₂O-uitstoot te verminderen. De industriële N₂O-uitstoot is echter blijven stijgen. In Brazilië en Indonesië heeft het kappen en verbranden van bossen om ruimte te maken voor gewassen en vee, in combinatie met steeds intensievere landbouwpraktijken, de stikstofverliezen uit natuurlijke bronnen verergerd en de uitstoot van broeikasgassen vergroot.

Afrika heeft mogelijkheden om de voedselproductie te verhogen zonder de stikstofbemesting te verhogen. In de Noord-Afrikaanse landen is de toename van de uitstoot de afgelopen twee decennia echter meer dan verdrievoudigd, voornamelijk door een aanzienlijke groei van de veestapel in Afrika.

Enkele regio's zijn er echter in geslaagd om een deel van hun N₂O-uitstoot te beperken door duurzamere praktijken. De Europese Unie, Japan en Zuid-Korea hebben allemaal met succes de antropogene N₂O-uitstoot verminderd in de afgelopen veertig jaar, hoewel ze nog steeds grote uitstoters zijn op wereldschaal; verminderingen zijn grotendeels afkomstig van de chemische industrie in de jaren 1990. Hun stikstofgebruik in de landbouw is ook efficiënter geworden, maar ze hebben nog werk voor de boeg.Hun uitstoot door directe bemesting en het toedienen van mest is slechts licht gedaald en onlangs afgevlakt.

In de VS blijven de landbouwemissies toenemen, terwijl de industriële emissies licht zijn gedaald.

Hoe de N₂O-uitstoot verminderen

Om de uitdaging van het terugdringen van N₂O-emissies aan te gaan, is een combinatie van beleidsinterventies, technologische innovatie en individuele acties nodig.

Bijvoorbeeld:

• Beleid kan boeren aanmoedigen om stikstofefficiënte praktijken toe te passen, het gebruik van meststoffen te optimaliseren en de uitstoot van N₂O en andere vormen van stikstofvervuiling te verminderen door middel van verschillende stimuleringsprogramma's.
• Precisielandbouwtechnieken, waaronder het gebruik van teledetectie en satelliet-gestuurde apparatuur, kunnen boeren helpen om de hoeveelheid toegediende meststoffen te variëren om het nutriëntenbeheer te optimaliseren en stikstofverliezen te minimaliseren, waardoor de N₂O-uitstoot wordt verminderd.
• De ontwikkeling en toepassing van stikstofefficiënte meststoffen, zoals formules met gecontroleerde afgifte en nitrificatieremmers, bieden ook veelbelovende manieren om de afspoeling van stikstof te verminderen en de uitstoot van N₂O uit landbouwgronden te beperken.
• Op vergelijkbare wijze kunnen innovaties in veemanagement, zoals voedingssupplementen en verbeterde afvalbeheerpraktijken, de hoeveelheid N₂O van vee verminderen.
• Industrieën, met name de productie van nylon en kunstmest, kunnen bestaande, betaalbare technologieën installeren om bijna al hun N₂O-uitstoot te verminderen. Dat is een gemakkelijke overwinning voor de implementatie en het klimaat. Het grootste deel van de wereld heeft dit al gedaan, waardoor China en de VS verantwoordelijk blijven voor het grootste deel van de resterende industriële uitstoot van N₂O.
• Consumenten kunnen ook een groter deel van hun voeding plantaardig maken. Je hoeft geen veganist te worden, tenzij je dat wilt, maar het verminderen van de frequentie en portiegrootte van vlees- en zuivelconsumptie kan gezond zijn voor zowel jezelf als het milieu. Milieuvriendelijke praktijken zoals het composteren van voedselafval en het verminderen van het gebruik van kunstmest op gazons helpen ook.

In het algemeen is er een holistische aanpak nodig die beleid, technologie en individuele acties combineert om de uitstoot van N₂O aan te pakken en klimaatverandering tegen te gaan. Als overheden, industrieën en burgers allemaal werken aan een duurzame toekomst, kunnen deze strategieën bijdragen aan voedselzekerheid en ecologische duurzaamheid voor toekomstige generaties.

Dit artikel is een vertaling van The Conversation. De auteurs zijn Hanqin Tian (Boston College), Eric Davidson (University of Maryland), Pep Canadell (CSIRO) en Rona Louise Thompson (Norwegian Institute for Air Research).