2050年肥料碳排放或可減少80％

肥料排放約占溫室氣體總排放量的5%。英國劍橋大學的研究人員準確量化了肥料整個生命周期的碳足跡，發現2/3的肥料排放發生在撒在田地之后，1/3的排放來自生產過程。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，碳排放量可以減少80%。相關研究結果發表于《自然—科學》。

盡管人們已經知道氮基肥料是溫室氣體排放的主要來源，但這次分析是首次充分量肥料從生產到使用的整體貢獻。結果顯示，糞肥和合成肥料每年排放的碳相當于26億噸，比全球航空和航運的總和還要多。

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，全球48%的人口以合成肥料種植的作物為食，而預計到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，在保持糧食安全的同時減少肥料排放。他們估計，如果這些解決方案能夠大規模實施，糞便和合成肥料的排放量可以減少多達80%，而不損失生產力。

“難以置信的是，我們實際上并不知道我們在全球生產了多少化學品，它們最終在哪里，在何處以及如何積累，產生多少排放物，以及產生多少廢物，這些都不知道。”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生命周期，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年全球糞便和合成肥料的流量及其生命周期各個階段的排放量。分析發現，與許多其他產品不同，肥料的大部分排放不是在生產過程中發生的，而是在使用過程中發生。

Serrenho表示，只有在量化生命周期每個階段的所有排放之后，才能開始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。

合成肥料生產的排放物主要來自氨合成，部分原因是生產過程中使用的化學反應。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，這些化學物質可能會使肥料更加昂貴。

減少肥料相關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，這是由農業實踐造成的。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%的排放量。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，減少排放的同時保證世界糧食供應，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，通過實施他們分析的所有減排措施，到2050年，肥料行業的排放量可以減少80%。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43016-023-00698-w