La crisis del nitrógeno: la otra mega amenaza a la biósfera

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Fuente: Darrin Qualman - Septiembre 2019

Si no hubiera una crisis climática, todos estaríamos hablando de la crisis del nitrógeno.

Los humanos han sobresaturado la biosfera de la Tierra con nitrógeno reactivo, desencadenando una cascada de impactos de cambios de especies, cambios en los ecosistemas y extinciones a zonas muertas en los océanos y lagos llenos de algas. Cuando los científicos estudiaron las numerosas amenazas a la biosfera para determinar un "espacio operativo seguro" para el planeta Tierra, las áreas en las que llegaron a la conclusión de que habíamos superado con creces los "límites planetarios" eran el cambio climático, la extinción de especies y los flujos de nitrógeno. El siguiente gráfico, de la revista Nature, muestra el grado en que hemos transgredido los límites planetarios seguros. Observe el nitrógeno, la cuña roja, abajo a la derecha.

Límites planetarios Rockstrom Steffen et al

Fuente: Reproducido de: Johan Rockström, Will Steffen, et al., "A Safe Operating Space for Humanity", Nature 461, no. 24 (2009).

El gráfico muestra cómo los humanos han aumentado los insumos de fertilizantes N trescientas veces desde 1900 y, por lo tanto, ayudaron a aumentar la producción de alimentos humanos ocho veces, y las poblaciones humanas cuatro veces y media.

Un imprimador de nitrógeno

El nitrógeno es indispensable para la vida, un componente básico de las proteínas y el ADN. El nitrógeno (N) es uno de los nutrientes vegetales más importantes y el fertilizante agrícola más aplicado. El nitrógeno es común en la atmósfera, ya que constituye el 78% del aire que respiramos. Pero este N atmosférico es inerte; no reacciona, no puede ser usado por las plantas. Por el contrario, el N reactivo y utilizable por las plantas es una milésima parte de lo que abunda en la biosfera como el gas nitrógeno en la atmósfera. Durante cientos de millones de años, las plantas han luchado por encontrar cantidades suficientes de N utilizable.

Pero los humanos han intervenido masivamente en los ciclos del nitrógeno del planeta - triplicando efectivamente la cantidad de N que fluye a través de los ecosistemas terrestres - a través de las tierras de cultivo, bosques, humedales y pastizales. En las zonas de cultivo intensivo, los flujos de nitrógeno son ahora diez veces más altos que los niveles naturales.

Aquí está la parte más importante: el nitrógeno es un producto de los combustibles fósiles. El gas natural es el principal insumo para hacer el fertilizante de N. Ese gas proporciona la tremenda energía, calor y presión necesarias para dividir las moléculas de nitrógeno atmosférico y combinar los átomos de N con el hidrógeno para hacer compuestos reactivos. La cantidad de energía necesaria para crear, transportar y aplicar una tonelada de fertilizante de N es casi igual a dos toneladas de gasolina. El nitrógeno es una de las formas en que llevamos la energía de los combustibles fósiles hacia el sistema alimentario para generar más alimentos. Convertimos los combustibles fósiles en fertilizantes y los alimentos en nosotros.

Los seres humanos lograron aumentar la producción mundial de alimentos alrededor de ocho veces durante el siglo 20 y principios del 21. Hay más tonelaje saliendo de nuestro sistema alimentario. Pero ese sistema es lineal, así que si hay más alimentos que salen por un extremo, debe haber más insumos que se empujan hacia el otro extremo - más energía, productos químicos y fertilizantes. El gráfico de arriba muestra cómo los humanos han aumentado los insumos de fertilizantes N trescientas veces desde 1900 y, por lo tanto, ayudaron a aumentar la producción de alimentos humanos ocho veces, y las poblaciones humanas cuatro veces y media. Al introducir cien millones de toneladas de fertilizantes derivados de combustibles fósiles, podemos extraer suficientes alimentos para alimentar a otros seis mil millones de personas. (para más información sobre el nitrógeno, ver los capítulos 3 y 28 de mi reciente libro, Civilization Critical).

La emisión de gases de efecto invernadero de los fertilizantes de nitrógeno

La crisis del nitrógeno se agrava por el hecho de que la producción y el uso de N impulsan el cambio climático. La producción y el uso de fertilizantes de nitrógeno es única entre las actividades humanas en el sentido de que produce grandes cantidades de los tres principales gases de efecto invernadero: dióxido de carbono (en instalaciones de producción de fertilizantes alimentadas por gas natural); óxido nitroso (de suelos excesivamente enriquecidos por N fabricado en fábricas); y metano (de la producción y distribución de materias primas de gas natural y del proceso de producción de fertilizantes, es decir, del fraccionamiento, de fugas en los gasoductos y de las emisiones de las plantas de fertilizantes). En un artículo de una revista científica de 2019 se informó de que las emisiones reales de metano de las plantas de fertilizantes podían ser 100 veces superiores a las que se habían supuesto anteriormente. Las emisiones procedentes de la producción y el uso de fertilizantes de N constituyen aproximadamente la mitad del total de las emisiones procedentes de la agricultura en muchas regiones. Es el fertilizante, y no el combustible diésel, la mayor fuente de emisiones en muchas explotaciones agrícolas.

Alternativas

No podemos seguir empujando cantidades masivas de fertilizante Nitrógeno petro-industrial en nuestros campos de cultivo y ecosistemas. Afortunadamente hay alternativas y soluciones parciales. Estas incluyen:

- Obtener nitrógeno de fuentes naturales: legumbres y mejores rotaciones de cultivos;

- Reducir nuestra demanda de productos agrícolas: reducir el desperdicio de alimentos; repensar los biocombustibles; minimizar los alimentos distorsionados nutricionalmente (sugar pops y tater tots); detener el intento de proliferación mundial de los niveles de consumo de carne en América del Norte;

- Financiar la investigación agronómica de sistemas de producción de bajos insumos, orgánicos y agroecológicos; y

- Racionalización y democratización de nuestro sistema alimentario, alejándonos de los sistemas basados en la maximización de los rendimientos, la producción, el comercio y las ganancias; el control empresarial; la eliminación de los agricultores; y la maximización de la energía y las emisiones a nuevos paradigmas basados en la soberanía alimentaria, la maximización de la salud y la nutrición, la optimización de los insumos, la reducción de las emisiones y la sostenibilidad a largo plazo.

Todo sistema agrícola de máxima entrada y máxima salida será un sistema de altas emisiones. La reducción de los insumos, sin embargo, puede impulsar la sostenibilidad y los ingresos agrícolas netos, reduciendo al mismo tiempo el uso de energía y las emisiones. La reducción del uso de N es fundamental.

* La FAO registra un aumento cuatro veces mayor de la producción de cereales entre 1950 y 2018 y es probable que la producción se duplique aproximadamente entre 1900 y 1950, por lo que es probable que la producción se multiplique de ocho a diez veces entre 1900 y 2018.

Fuentes gráficas:

- Asociación Internacional de Fertilizantes (IFA);

- Vaclav Smil, Enriching the Earth (Cambridge, MA: The MIT Press, 2001);

- Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), FAOSTAT; y

- Clark Gellings & Kelly Parmenter, "Eficiencia energética en la producción y uso de fertilizantes".

Darrin Qualman es autor del libro Civilization Critical: Energy, Food, Nature, and the Future