A análise profunda dos dados de gases de efeito estufa atinge um novo nível de ‘razoável e verdadeiro’

No caso do etanol de milho, a maioria das emissões de gases de efeito estufa pode ser mapeada para produção, transporte e combustão de combustível, mas uma grande parte do cálculo do gás de efeito estufa pode ser rastreada até a fazenda. No entanto, devido a questões de privacidade, os cientistas são incapazes de acessar as decisões individuais de manejo da fazenda, como tipo e quantidade de fertilizante.

Os dados de fertilizantes de nitrogênio são uma parte importante do cálculo porque alguns desses fertilizantes acabam na atmosfera como óxido nitroso, um gás de efeito estufa muito poderoso. Dados de fertilizantes de nitrogênio de milho estão disponíveis publicamente em nível nacional e estadual, mas os cientistas argumentam que esse nível de resolução mascara o que está realmente sendo aplicado em fazendas em todo o país e pode levar a LCAs imprecisas para o etanol de milho.

Em um novo estudo da Universidade de Illinois e do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA, os pesquisadores desenvolveram os primeiros conjuntos de dados de aplicação de nitrogênio em nível de condado para o milho, melhorando drasticamente a precisão dos cálculos de gases de efeito estufa para a safra.

“Ter bons dados é realmente importante para fomentar a discussão compartilhada e aumentar a confiança nas LCAs. Vimos alguns abusos da análise do ciclo de vida usando números realmente brutos, reduzindo grandes médias que podem realmente variar muito. Portanto, mesmo que o nível de a contagem do condado ainda não é tão precisa quanto gostaríamos, é uma grande conquista chegar a essa escala “, diz Michelle Wander, professora do Departamento de Recursos Naturais e Ciências Ambientais de Illinois e coautora do estudo.

Hoyoung Kwon, cientista ambiental sênior do Center for Systems Assessment em Argonne e co-autor do estudo, diz que o protocolo e as descobertas ajudarão a comunidade agrícola e bioeconômica a entender melhor os impactos dos dados de fertilizantes de nitrogênio de alta resolução na ACV do milho à base de biocombustíveis. .

“O óxido nitroso representa cerca de metade do total de gases de efeito estufa associados ao cultivo de milho”, diz Kwon. “Agora podemos diferenciar as emissões de óxido nitroso associadas ao cultivo de milho no nível municipal e podemos mostrar o quanto essas emissões variam com base na localização e nas práticas agrícolas.”

Yushu Xia, que liderou a análise e recentemente concluiu seu programa de doutorado com Wander, usou duas abordagens para determinar o uso de fertilizantes de nitrogênio e esterco no município.

A primeira, que Xia chama de abordagem de cima para baixo, era um pouco como montar um quebra-cabeça usando peças de tamanhos diferentes. No nível municipal, ele encontrou dados sobre fertilizantes de nitrogênio e estrume, mas os números foram agregados em todas as culturas, não especificamente no milho. O conjunto de dados em todo o estado incluía a área fertilizada com milho, então era uma questão de comparar município a estado. O conjunto de dados do estado também incluiu entradas de nitrogênio, mas o adicionou a todos os tipos de fertilizantes. Assim, a validação de dados ou dupla verificação das informações de estado e país tornou-se outro quebra-cabeça.

“Para a abordagem de cima para baixo, usamos dados derivados de vendas de fertilizantes, informações compiladas pela Associação Americana de Funcionários de Controle de Alimentos de Plantas. Portanto, presumimos que esses números sejam relativamente precisos – alguém realmente comprou aquele nitrogênio. Yushu se esforçou muito, basicamente usar essa camada de dados de cultivo como um quebra-cabeça para descobrir quanto milho existe, onde e em que rotação ao longo do tempo. E também para o estrume: quantos animais existem?, onde estão eles? Que tipo de resíduo animal e É literalmente um esforço orçamentário para tentar descobrir o que é razoável e verdadeiro “, diz Wander.

A segunda abordagem de Xia considerou o rendimento do milho, as rotações de safra e as propriedades do solo no nível do condado e estimou as entradas de nitrogênio com base na quantidade de nitrogênio que seria necessária para atingir esse rendimento. Ao comparar os resultados das duas abordagens, os agricultores de Xia estão aplicando nitrogênio em excesso do que é necessário.

“Nacionalmente, as médias ponderadas dos insumos de nitrogênio do milho com base na área plantada de milho excederam as necessidades de nitrogênio em 60 quilos por hectare, com um excedente de nitrogênio encontrado em 80% de todos os condados produtores. Milho dos Estados Unidos”, diz Xia.

A aplicação excessiva foi mais pronunciada no meio-oeste, seguido pelas planícies do norte. O sudeste e noroeste tiveram taxas de aplicação de nitrogênio comparativamente baixas e níveis de excedente. Os estados ocidentais eram mais variáveis ​​em geral.

Xia diz que a técnica pode ser útil além das estimativas de emissões de óxido nitroso.

“Nossa abordagem também pode ser usada para estimar a lixiviação de nitrogênio, emissões de amônia, outras emissões de gases de efeito estufa ou pegada de água e carbono. Esses aprimoramentos de dados podem realmente ajudar a criar e usar melhores modelos de ecossistema e análises de ciclo de vida”.

Kwon indica que a nova abordagem poderia ser potencialmente usada por formuladores de políticas em nível nacional.

“O Relatório de Inventário Nacional de Gases de Efeito Estufa da EPA atualmente usa dados estaduais de fertilizantes de nitrogênio para gerar estimativas nacionais de emissões de óxido nitroso de fertilizantes. Se você aplicar esses dados de alta resolução em nível de condado, poderá refinar esses números em escala nacional.”

Os resultados também podem ajudar os agricultores a tomar decisões de manejo mais informadas.

“Os preços dos fertilizantes dispararam agora, então, como nossos resultados sugerem que alguns agricultores estão aplicando em excesso até um terço de seu nitrogênio, eles provavelmente poderiam recuar um pouco e economizar algum dinheiro”, diz Wander.