La fertilizzazione causa e cura dell’effetto serra

Ricercatori dell’Università di East Anglia, Norfolk – UK, hanno trovato il modo di diminuire le emissioni di protossido di azoto (N₂O) nel settore agricolo. Il protossido di azoto (anche conosciuto come ossido nitroso o ossido di diazoto) è un gas con una capacità specifica per il riscaldamento globale pari a 300 volte quella della CO₂ e la cui concentrazione nell’atmosfera, negli ultimi 100 anni, è aumentata del 20%. Questo aumento è dovuto a un fattore antropico, riconducibile principalmente a un largo uso di fertilizzanti di sintesi a base azotata, a cui si aggiunge una naturale persistenza a livello atmosferico.

Il contributo all’effetto serra causato dall’agricoltura, secondo alcuni ricercatori, non viene tenuto in dovuta considerazione.
Secondo i calcoli svolti dal Prof. Crutzen dell’istituto Max Planck di Mainz (Germania), infatti, i benefici dovuti alla riduzione in emissioni di CO₂ vengono annullati dall’aumento delle emissioni azotate da parte dei fertilizzanti.
Il Prof. Li dell’Università di New Hampshire (USA) sottolinea come il sequestro del carbonio da parte dei suoli arati influisca sull’aumento delle emissioni di N₂O, che di fatto controbilancia la riduzione nell’emissione di anidride carbonica.
Nonostante questi studi non siano pienamente condivisi, mettono comunque in evidenza un problema.

La nuova ricerca pubblicata dai ricercatori dell'Università di East Anglia (Norfolk – UK) si concentra sull’analisi dei processi a cui sottostanno i nutrienti e quindi di come l’agricoltore stesso possa intervenire per mitigare questo effetto.
L’azoto antropogenico rientra nel ciclo atmosferico sotto forma di azoto e ossidi di azoto (N₂, N₂O e NO) che sono prodotti di trasformazioni di ossido-riduzione di tipo microbico dell’azoto minerale. La ricerca si è concentrata proprio sul processo chiamato di denitrificazione, ovvero una serie di reazioni chimiche che avvengono nei batteri in condizioni di scarsità di ossigeno e abbondanza di azoto. I batteri denitrificanti convertono i nitrati presenti nel suolo in azoto molecolare (N₂) passando per l’intermedio N₂O. Il processo nel suo complesso è stato già ampiamente studiato, ma la novità di questa ricerca consiste proprio nello studio del gene responsabile della decodifica all’interno dell'N₂O reduttasi (nosZ), ovvero dell’enzima catalizzante la reazione per la conversione di N₂O a N₂.
I ricercatori inglesi hanno dimostrato che l’emissione elevata di protossido di azoto è una conseguenza di una diminuzione dell’attività cellulare del nosZ. Questo è dovuto al fatto che il batterio passa da un percorso di reazione di biosintesi dipendente dalla presenza di vitamina B₁₂ ad un altro percorso indipendente dalla presenza di vitamina B₁₂ stessa. Questo secondo percorso non porta alla denitrificazione completa, bensì si arresta all’intermedio N₂O. Per spingere il nosZ a preferire il primo percorso si può agire aggiungendo vitamina B₁₂ o, più semplicemente, del rame. Lo studio ha infatti dimostrato che, essendo il gene responsabile della biosintesi sensibile alla concentrazione extracellulare di rame, un aumento della concentrazione di rame fa preferire il primo meccanismo di reazione.

Di conseguenza, le emissioni di protossido di azoto possono essere diminuite impiegando fertilizzanti contenenti del rame. Fertilizzanti di questo tipo sono già disponibili in commercio in quanto in uso nei suoli deficitari di rame.

La ricerca continua con i confronti delle emissioni in N₂O di suoli ricchi di rame e quelli poveri. Inoltre devono essere definite le modalità operative di intervento, compreso quando e quanto rame aggiungere al terreno.
La ricerca continuerà all’interno di un progetto di 5 milioni di euro per gli studi sulla produzione e consumo nei batteri di ossido nitroso effettuati dal gruppo transazionale “Alleanza per la Ricerca sull’Ossido Nitroso” (Nitrous Oxide Research Alliance – NORA). NORA è un progetto di ricerca creato all’interno del settimo programma quadro; iniziato a gennaio 2013 ha una durata di 4 anni, e vede la partecipazione di diversi enti esponenti del mondo industriale, accademico e istituzionale.

Per saperne di più:
University of East Anglia
NORA Project
Articolo Prof. Crutzen “N₂O release from agro-biofuel production negates global warming reduction by replacing fossil fuels”
Articolo del prof. Li “Carbon Sequestration in Arable Soils is Likely to Increase Nitrous Oxide Emissions, Offsetting Reductions in Climate Radiative Forcing”