A fine gennaio l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO) ha pubblicato Sustainable Nitrogen Management in Agrifood Systems, un report sulla gestione sostenibile dell'azoto nei sistemi agroalimentari che ne fornisce una panoramica completa sull'uso e sulle sfide che ne derivano nei sistemi agroalimentari e offre raccomandazioni per garantirne un utilizzo sostenibile. Ridurre la dipendenza dall'azoto sintetico è in cima alle priorità della maggior parte dei coltivatori, viste le attuali sfide in termini di approvvigionamento e di prezzi, nonché le preoccupazioni ambientali legate al suo utilizzo.

“Una gestione sostenibile dell'azoto è fondamentale per il raggiungimento degli Obiettivi di sviluppo sostenibile entro il 2030, in particolare quelli relativi alla fame, alla salute, all'acqua pulita, alla produzione e al consumo sostenibili, all'azione per il clima e alla conservazione della vita sulla terraferma e sott'acqua”, affermano gli autori del rapporto. “Migliorare l'efficienza d'uso dell'azoto lungo la catena agroalimentare e ridurre le perdite di azoto può contribuire ad aumentare la produzione alimentare nei paesi a basso e medio reddito, migliorare la salute riducendo le emissioni nocive e proteggere i corpi idrici dall'inquinamento.”

L’uso dell’azoto in agricoltura

L'azoto è un componente essenziale dei costituenti alimentari, in particolare degli amminoacidi e delle proteine necessari per la crescita di piante, animali ed esseri umani. Se da un lato l'aumento dei fertilizzanti azotati nell'ultimo secolo ha contribuito in modo significativo a migliorare la produzione agricola e a rafforzare la sicurezza alimentare e la nutrizione di una popolazione mondiale in espansione, dall’altro l’uso improprio dell'azoto può danneggiare gravemente la qualità dell'aria, dell'acqua e del suolo, provocando la perdita di biodiversità e aggravando il cambiamento climatico.

Grazie all'invenzione del processo Haber-Bosch all'inizio del Ventesimo secolo, l'uomo è stato in grado di convertire l'azoto non reattivo, presente in abbondanza nell'atmosfera (lo stesso che rende il cielo blu), in sostanze utili come l'ammoniaca, oggi comunemente utilizzata come fertilizzante. Attualmente l'uomo aggiunge ogni anno circa 150 teragrammi (Tg) di azoto reattivo alla superficie terrestre attraverso l'agricoltura e l'industria. Questa quantità è più del doppio del tasso preindustriale.

Il bestiame è responsabile di circa un terzo delle emissioni totali di azoto prodotte dall'attività umana. I fertilizzanti sintetici, il cambiamento di destinazione d'uso dei terreni e le emissioni di letame sono le cause principali dell'inquinamento da azoto. Nord America, Europa occidentale e alcuni paesi asiatici, dove i fertilizzanti sono stati ampiamente utilizzati e abusati per decenni, sono le regioni in cui l’inquinamento da azoto è più grave con la conseguente riduzione dei nutrienti dei suoli.

Perché l’uso sostenibile dell’azoto è necessario

“L'efficienza dell'uso dell'azoto (NUE) ha registrato miglioramenti negli ultimi anni, il che è incoraggiante. Tuttavia, resta ancora molto da fare”, ha dichiarato Thanawat Tiensin, vicedirettore generale e direttore della Divisione produzione e salute animale della FAO durante la presentazione del rapporto avvenuta a Roma nelle scorse settimane.

Un uso oculato dell'azoto in agricoltura, quindi, aiuta a prevenire il degrado del suolo e l'impoverimento dei nutrienti, aumentando al contempo la resa dei raccolti. Al contrario, un uso eccessivo aggrava il riscaldamento globale, degrada la qualità dell'aria e dell'acqua e riduce l'ozono stratosferico. L'inquinamento da azoto comporta rischi per la salute umana, aumentando l'incidenza di malattie respiratorie e cardiache. Pertanto, una gestione sostenibile dell'azoto che si concentri sulla minimizzazione degli apporti e delle perdite esterne e sulla massimizzazione del riciclo è più urgente che mai.

Azioni chiave e proposte politiche

Sustainable nitrogen management in agrifood systems presenta diversi casi studio che illustrano gli sforzi in corso in tutto il mondo e offre una serie di raccomandazioni per migliorare l’efficienza dell'uso dell’azoto. Tra queste si fa appello all’intervento urgente dell'industria dei fertilizzanti per ridurre le emissioni di gas serra durante la produzione di fertilizzanti azotati minerali e incoraggiare la riduzione delle perdite durante lo stoccaggio, il trasporto e l'applicazione al terreno.

Moltissime sono anche le attività raccomandate alla politica. I governi nazionali dovrebbero incoraggiare l'uso diffuso della fissazione biologica dell'azoto (un processo in cui l'azoto gassoso proveniente dall'atmosfera viene fissato in modo simbiotico nei tessuti di alcune piante) in rotazioni di colture localmente appropriate che utilizzano leguminose, come l'erba medica. Agli stessi governi si raccomanda la creazione di linee guida per assistere gli allevatori nell'adozione delle migliori pratiche di gestione, concentrandosi sulla minimizzazione delle perdite di azoto nell'ambiente e sul suo effettivo utilizzo nell'agricoltura produttiva.

Le politiche del sistema agroalimentare dovrebbero incoraggiare l'uso di fertilizzanti organici azotati per migliorare la sostenibilità. Dovrebbero inoltre promuovere la pianificazione territoriale ridistribuendo il bestiame, riducendo il numero di capi di bestiame nelle aree ad alta concentrazione geografica e promuovendo approcci di bioeconomia circolare.

I governi dovrebbero promuovere l'integrazione della gestione sostenibile dell'azoto nelle azioni di mitigazione e nei contributi determinati a livello nazionale. Sarebbe necessario stabilire impegni nazionali per ridurre l'inquinamento da azoto, compresi ammoniaca e nitrati, per raggiungere gli obiettivi globali di biodiversità così come intensificare gli sforzi per ridurre gli sprechi e le perdite alimentari in tutte le fasi del sistema agroalimentare e promuovere il riciclo e il trattamento degli alimenti non adatti al consumo umano come mangimi per il bestiame.

I governi nazionali, il settore privato, le istituzioni finanziarie internazionali e le banche agricole locali dovrebbero integrare la gestione sostenibile dell'azoto nei progetti e nei programmi di sviluppo dei sistemi agroalimentari. Dovrebbero inoltre promuovere investimenti in fertilizzanti minerali ad alta efficienza e a basse emissioni e nel riciclo dei residui organici per migliorare l'efficienza del sistema, minimizzare lo spreco di risorse e ridurre l'inquinamento ambientale.

Lavori in corso sulle alternative all’azoto

Con un mercato globale dell'azoto industriale che dovrebbe superare i 38 miliardi di dollari entro il 2033, molte aziende stanno investendo in prodotti biologici o microbici con il potenziale di fornire azoto direttamente alle piante. Tra le aziende impegnate in tale direzione compare Pivot Bio che, utilizzando l’editing genetico per modificare batteri capaci di fissare l’azoto atmosferico, è riuscita a isolare dei batteri azotofissatori e ne ha potenziato le funzionalità rendendoli in grado di fissare l'azoto atmosferico in maniera efficiente per colture come il mais.

Azotic Technologies, invece, offre un’alternativa senza modifiche genetiche con batteri che crescono all’interno delle cellule delle piante, fornendo azoto in modo naturale. Gli strumenti digitali, come la piattaforma Xarvio di BASF e AtFarm di Yara, ottimizzano l’uso dell’azoto grazie a mappe di applicazione a tasso variabile basate su dati satellitari, riducendo sprechi ed emissioni. Inari sta sviluppando tecnologie di gene editing avanzate per ridurre del 40% il fabbisogno di azoto del mais, migliorando contemporaneamente la resa e l’efficienza delle colture. Nitricity ha creato un reattore sperimentale che si basa sull'utilizzo di pannelli solari per produrre energia elettrica che viene utilizzata in un impianto pilota per ossidare l'azoto atmosferico e discioglierlo nell'acqua, che alimenta direttamente un impianto di fertirrigazione.

In copertina: immagine Envato