Techniki agronomiczne o obiegu zamkniętym – z korzyścią dla rolnictwa
Do prawidłowej uprawy roślin rolnicy potrzebują gleb zawierających zdrową mieszankę węgla, azotu, fosforu i potasu. Jednak w celu ich dostarczenie stosują oni zabiegi, między innymi nawożenie, które często nie przynoszą efektu. W ujęciu globalnym jedynie około 20 % związków azotu trafia do użytecznych produktów. Pozostałe 80 % jest tracone w formie odpadów, pogarszając jakość powietrza, wody i gleby, jednocześnie zagrażając różnorodności biologicznej i przyczyniając się do przyspieszenia zmiany klimatu. Równie poważnym problemem są ograniczone zasoby fosforytu, który występuje tylko w kilku krajach, a jedyne znaczące złoża w Unii Europejskiej znajdują się w Finlandii, w związku z czym więcej fosforanów jest importowanych do UE niż z niej eksportowanych. Z powodu stosowanych obecnie mało wydajnych praktyk rolniczych duże ilości fosforanów gromadzą się również w wodzie i glebie jako bezużyteczny odpad. „Odzysk i ponowne wykorzystanie składników odżywczych i węgla z różnych strumieni odpadów rolno-spożywczych zmniejsza zależność od nawozów mineralnych i paliw kopalnych. Jest to korzystne z punktu widzenia ochrony środowiska, gospodarki o obiegu zamkniętym i zapewnienia długoterminowego bezpieczeństwa unijnego sektora rolno-spożywczego”, wyjaśnia Victor Riau, koordynator finansowanego przez Unię Europejską projektu Circular Agronomics (Efficient Carbon, Nitrogen and Phosphorus cycling in the European Agri-food System and related up- and down-stream processes to mitigate emissions). W ramach projektu przetestowano szereg technik agronomicznych o obiegu zamkniętym w sześciu europejskich studiach przypadku, z których każdy reprezentował inne warunki biogeograficzne i skupiał się na lokalnych wyzwaniach, charakterystycznych dla sektora rolno-spożywczego danego regionu. Praca zespołu polegała na ocenie wpływu zapasów, przepływów i emisji azotu, fosforu i węgla w odniesieniu do tych sześciu regionów, a także przeprowadzeniu ankiet i wywiadów z udziałem 149 rolników i 5 000 konsumentów, które miały pomóc w lepszym zrozumieniu ich stosunku do kwestii związanych z branżą rolno-spożywczą i przyjęciem technik agronomicznych zgodnych z koncepcją obiegu zamkniętego. „Nasze oceny dotyczące potencjalnych rozwiązań dla sektora rolno-spożywczego wykonane z dwóch perspektyw, środowiskowej (ocena cyklu życia) i społeczno-ekonomicznej, oferują oparte na dowodach wsparcie procesu przyjmowania niektórych spośród proponowanych praktyk zarządzania składnikami odżywczymi o zamkniętym obiegu”, mówi Riau, który pracuje w hiszpańskim Instytucie Badań i Technologii Rolno-Spożywczych.
Domykanie pętli w sześciu studiach przypadku
Wykorzystane w projekcie studia przypadków obejmują szereg różnych warunków klimatycznych – śródziemnomorski klimat Katalonii (Hiszpania) i regionu Emilia-Romania (Włochy), kontynentalny klimat Brandenburgii (Niemcy), alpejski klimat Lungau (Austria), atlantycki klimat prowincji Geldria (Holandia) i gorący kontynentalny klimat kraju południowomorawskiego (Czechy). Ponadto każde studium opisuje unikalne dla danego miejsca warunki rolnicze i lokalne wyzwania. Jeśli chodzi o np. gospodarstwa mleczarskie, typowymi dla Katalonii praktykami rolniczymi są intensywna hodowla przeżuwaczy i uprawa roślin pastewnych. W ramach projektu w takim przeciętnym gospodarstwie produkującym mleko zastosowano techniki precyzyjnego żywienia, co pozwoliło zmniejszyć wydalanie azotu amonowego o około 20 %, a jednocześnie ograniczyć emisję amoniaku podczas przechowywania obornika. Obornik był następnie wykorzystywany do nawożenia upraw życicy, co pozwoliło zwiększyć zawartość białka w zebranym plonie. Z kolei w alpejskim regionie Lungau przeprowadzono studium przypadku dotyczące rolnictwa ekstensywnego. Badano wpływ dwóch różnych strategii żywieniowych na produkcję metanu przez krowy mleczne – pierwsza polegała na karmieniu w sposób konwencjonalny (kiszonka z traw, kiszonka z kukurydzy, siano, ok. 25 % koncentratów), a druga obejmowała tzw. dietę „Lungau” (kiszonka z traw, siano, ok. 10 % koncentratów). Wykazano, że ta druga strategia redukuje emisję metanu o 23 %, co zmierzono za pomocą komory oddechowej. Dalsze innowacje we wszystkich studiach przypadków dotyczyły odzyskiwania azotu, fosforu i węgla z odchodów zwierzęcych i odpadów spożywczych. Na przykład biopochodne nawozy uzyskano z odpadów pofermentacyjnych poprzez rozdzielenie obornika na frakcje płynną i stałą. „Wykorzystanie suszarni słonecznej i zakwaszanie frakcji stałej pozwoliło odzyskać około 1,3 razy więcej azotu amonowego, zmniejszając emisję amoniaku o 72–94 % podczas procesu suszenia. Frakcja płynna była mikrofiltrowana w celu uzyskania płynnego nawozu i oczyszczona w celu odzyskania azotu w postaci siarczanu amonu – nawozu nieorganicznego. Nawozy biologiczne, które zostały przetestowane w systemie płodozmianu, dawały takie same plony jak nawozy mineralne”, dodaje Riau. Za pomocą technik obrazowania wielospektralnego zespół projektu przeprowadził też analizy profili glebowych w odniesieniu do każdego studium przypadku, które miały na celu zmapowanie rozkładu, stabilności i biodostępności węgla, azotu i fosforu po zastosowaniu poszczególnych technik odzysku.
Wzbogacenie strategii UE
Wyniki projektu Circular Agronomics wpisują się w założenia wielu europejskich strategii, takich jak „Od pola do stołu”, której celem jest m.in. zmniejszenie o 50 % strat składników odżywczych w łańcuchu rolno-spożywczym do 2030 roku, Zielony Ład, a także dyrektywa azotanowa oraz nowe rozporządzenie dotyczące produktów nawozowych. Po przeanalizowaniu obowiązujących przepisów zespół projektu przygotował zalecenia dotyczące polityki rolno-spożywczej (publikacja w toku), które kładą nacisk na wsparcie dla rolników w zakresie inwestowania w zrównoważone technologie i praktyki, a także na zwiększenie dostępu do informacji i podnoszenie świadomości konsumentów. „Obecnie koncentrujemy się na działaniach zmierzających do wprowadzenia technologii na rynek. Niektóre z nich, jak np. suszarnia słoneczna dla obornika i pofermentu oraz instalacja do mikrofiltracji frakcji płynnej, są już prawie gotowe. Pozostałe wymagają jeszcze dalszej optymalizacji i przeskalowania”, podsumowuje Riau.
Słowa kluczowe
Circular Agronomics, nawóz, składnik odżywczy, rolno-spożywczy, azot, węgiel, fosfor, rolnictwo, uprawy, zwierzęta gospodarskie, gospodarka o obiegu zamkniętym
