¿Pueden las granjas producir al máximo y aun así reducir las emisiones de gases de efecto invernadero?



La descarbonización de la agricultura es fundamental para que los EE. UU. alcancen las emisiones netas cero para 2050. Un nuevo enfoque basado en datos analiza prácticas que son buenas para la tierra y rentables para los agricultores.


por Kristen Mally Dean, Laboratorio Nacional de Argonne


El mundo depende de los agricultores estadounidenses para hacer mucho más que poner la mesa. Además de producir alimentos para personas y animales, los agricultores estadounidenses producen materias primas para la producción de biocombustibles.

En el proceso de hacer esto, la industria agrícola contribuye con alrededor del 10% de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de EE. UU. Debido a que la cantidad de tierra dedicada a la agricultura es limitada, los agricultores deben encontrar más formas de operar de manera eficiente, sostenible y rentable al mismo tiempo que reducen las emisiones de GEI. Con nuevas prácticas, los agricultores pueden hacer de las granjas un sumidero neto de CO 2 , ayudando a los EE. UU. a alcanzar su objetivo de lograr cero emisiones netas para 2050.

La intensificación sostenible es un enfoque doble que muchos creen que podría ayudar. Intenta optimizar el uso de la tierra y las prácticas de gestión para lograr la máxima productividad de las tierras de cultivo al mismo tiempo que trata de minimizar el impacto ambiental asociado. El truco está en encontrar el equilibrio adecuado entre los dos objetivos.

Los científicos que se especializan en el modelado de agroecosistemas y el análisis del ciclo de vida (LCA) de la Universidad Estatal de Colorado (CSU) y el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) adoptaron un nuevo enfoque analítico del problema en un estudio reciente sobre el cultivo de maíz y soja. en iowa Fueron coautores de un artículo, «Un enfoque de evaluación del ciclo de vida del paisaje de múltiples productos para evaluar el potencial de mitigación del clima local», en la edición del 20 de junio del Journal of Cleaner Production .

«El concepto de intensificación sostenible de la agricultura se aplicó a una aplicación de paisaje de mayor escala», dijo uno de los coautores del artículo, Hoyoung Kwon, científico ambiental principal en la división de Análisis de Infraestructura y Sistemas Energéticos (ESIA) de Argonne. «Consideramos la productividad y las emisiones de GEI, intentamos optimizar las tácticas y los productos de gestión de la tierra e investigamos diferentes compensaciones que mejoran la tierra y la productividad de la tierra».

Por ejemplo, los agricultores pueden limpiar y reutilizar los residuos de cultivos de maíz (o «restos») para biocombustibles, pero un porcentaje de los rastrojos puede permanecer en el suelo como fuentes valiosas de nutrientes y carbono para cultivos futuros. Los agricultores pueden plantar cultivos de cobertura durante la temporada de invierno (o «barbecho»), para complementar el rastrojo eliminado. Los autores tomaron en cuenta la energía, que tiene un costo de emisiones de plantar cultivos de cobertura para abordar de manera holística los beneficios netos de la eliminación de rastrojos y la siembra de cultivos de cobertura. Los agricultores también pueden reducir la cantidad de tierra que cultivan después de que finaliza la temporada de cultivo, lo que disminuye la descomposición y reduce la cantidad de CO 2 que emana del suelo. Sin embargo, el agricultor tiene que labrar parte de la tierra para que esté lista para la próxima temporada de cultivo.

Si bien algunos agricultores ya siguen una o incluso las tres prácticas, los científicos de Argonne creen que una mejor comprensión de su impacto motivará a más a hacerlo, para obtener un beneficio real.

«Nuestro enfoque brinda una perspectiva holística y analiza la perspectiva del agricultor: ¿Cuáles son todos los productos que se pueden producir en la tierra y cuáles son los beneficios de sostenibilidad?» dijo el coautor Troy Hawkins, líder del grupo de combustibles y productos en la división ESIA de Argonne. «La agricultura puede ser un ejercicio arriesgado y de bajo margen. La rentabilidad siempre será un enfoque principal. Sin embargo, la sostenibilidad tiene un valor que puede pasar desapercibido. ¿Cómo podemos combinar todo eso con cambios en las prácticas de gestión de la tierra para hacer que la agricultura sea más sostenible y mejorar costos de los agricultores?»

Los científicos analizaron las ventajas y desventajas y las sinergias entre la intensificación sostenible y las medidas de conservación que secuestran carbono en un escenario del mundo real. Usaron dos modelos, DayCent y Gases de efecto invernadero, emisiones reguladas y uso de energía en tecnologías (GREET) LCA, para evaluar un área agrícola río arriba de Des Moines, Iowa.

El modelo DayCent representa los flujos diarios de carbono, nitrógeno y agua entre la atmósfera, la vegetación y el suelo en ecosistemas naturales y agrícolas. Los científicos se basaron en él para evaluar las emisiones de GEI en la producción de etanol de maíz y los efectos de la cosecha de residuos.

Utilizaron GREET para contabilizar las emisiones asociadas con las operaciones agrícolas y el uso de granos de maíz, soja y rastrojo de maíz cosechados como materia prima para la producción de biocombustibles. GREET se usa ampliamente en todas las industrias para evaluar el consumo de energía, las emisiones de GEI, las emisiones de contaminantes del aire y el consumo de agua asociado con las cadenas de suministro de biocombustibles y otras tecnologías de transporte y energía. El coautor Michael Wang, director interino de la división de sistemas de energía e infraestructura de Argonne, es uno de los arquitectos principales de GREET.

Según el estudio, cosechar el 30 % del rastrojo de maíz para la producción de biocombustibles aumentaría los ingresos agrícolas, duplicaría la rentabilidad neta y aumentaría la producción total de biocombustibles del paisaje entre un 17 y un 20 %. La eliminación del rastrojo también mitigaría un poco los GEI, pero redujo la cantidad de referencia de carbono bueno en el suelo en un 40 %. En comparación, los enfoques integrados que incluyen cultivos de cobertura de invierno y/o reducción de la intensidad de labranza aumentarían el carbono en el suelo, mejorarían la rentabilidad agrícola y mitigarían más GEI.

«Nos enfocamos en el maíz y la soya, pero nuestro enfoque podría extenderse a otros cultivos», dijo Hawkins. «Muchas granjas hoy en día son grandes granjas industriales que cuentan con alta tecnología y dependen mucho más de datos de alta resolución. Queremos brindarles a los agricultores, planificadores regionales y otros en la gestión agrícola una herramienta para calcular cómo usar la tierra de manera sostenible y obtener el máximo valor. fuera de la tierra Esto promoverá tanto la rentabilidad como los objetivos ambientales «.


Más información: Trung H. Nguyen et al, Un enfoque de evaluación del ciclo de vida del paisaje de múltiples productos para evaluar el potencial de mitigación del clima local, 

Journal of Cleaner Production (2022). DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.131691



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