Le emissioni di ossido di azoto (NO2) provenienti dall’agricoltura rappresentano una delle principali sfide nella lotta contro il cambiamento climatico. Questo gas, prodotto principalmente dall’uso di fertilizzanti sintetici, ha un potenziale di riscaldamento globale circa 300 volte superiore a quello dell’anidride carbonica, rendendolo un contributore significativo all’effetto serra. Nonostante l’azoto sia un elemento essenziale per la crescita delle piante e la produttività agricola, l’eccessivo utilizzo di fertilizzanti azotati può causare un surplus di azoto nel terreno, che si trasforma in ossido di azoto. Le pratiche agricole moderne si trovano quindi a dover bilanciare l’uso efficace di fertilizzanti per massimizzare la resa delle colture e minimizzare al contempo l’impatto ambientale negativo. La soluzione a questa problematica richiede innovazioni tecnologiche e scientifiche che possano ridurre le emissioni di NO2 senza compromettere la produttività agricola.
L’importanza dell’azoto in agricoltura
L’azoto è un nutriente fondamentale per le piante, essenziale per la sintesi delle proteine e il metabolismo delle colture. In agricoltura, viene comunemente applicato sotto forma di fertilizzanti sintetici per garantire la crescita sana e vigorosa delle piante, contribuendo in modo significativo alla sicurezza alimentare globale. Tuttavia, l’eccessiva applicazione di fertilizzanti azotati non solo è inefficace, ma può anche portare a un accumulo di azoto nel suolo, che successivamente si converte in NO2 attraverso processi microbiologici. Questo fenomeno è aggravato da pratiche agricole intensive che non tengono conto del bilancio nutrizionale del suolo, causando un effetto domino di emissioni di gas serra. Di conseguenza, trovare un equilibrio tra l’uso di fertilizzanti azotati e la riduzione delle emissioni di NO2 è diventato un obiettivo cruciale per la sostenibilità ambientale e la mitigazione del cambiamento climatico.
Il ruolo dei batteri nel ciclo dell’azoto
I batteri denitrificanti svolgono un ruolo chiave nel ciclo dell’azoto, trasformando il nitrato (NO3-) in gas azoto (N2), passando per intermedi come l’ossido di azoto (NO2 ). Questi batteri sono fondamentali per la regolazione dei livelli di azoto nel suolo, riducendo la quantità di NO2 che viene rilasciata nell’atmosfera. Tuttavia, la gestione e il mantenimento di popolazioni stabili di questi batteri nei terreni agricoli hanno rappresentato una sfida significativa. La capacità di questi batteri di sopravvivere e prosperare nel suolo è influenzata da vari fattori ambientali e pratiche agricole, rendendo difficile sfruttarne appieno il potenziale per mitigare le emissioni di NO2. La ricerca si è quindi concentrata sull’identificazione di ceppi batterici che possano non solo sopravvivere ma anche essere altamente efficaci nel ridurre le emissioni di NO2 in diverse condizioni ambientali e tipi di suolo.
Il metodo innovativo di Lars Bakken e colleghi
Lars Bakken e il suo team di ricercatori hanno sviluppato un metodo innovativo utilizzando un ceppo specifico di batteri denitrificanti, Cloacibacterium sp. CB-01. Questi batteri sono stati coltivati in alte concentrazioni su una miscela di rifiuti organici provenienti dalla produzione di biogas, nota come digestato. Il CB-01 è stato selezionato per la sua capacità di crescere rapidamente nel digestato e di sopravvivere nel suolo. Il processo di selezione ha comportato la valutazione di vari ceppi batterici per identificare quelli con le migliori caratteristiche di crescita e sopravvivenza. Una volta identificato, il CB-01 è stato testato in condizioni di campo reali per valutare la sua efficacia nel ridurre le emissioni di NO2. I risultati sono stati confrontati con quelli ottenuti da terreni trattati con lo stesso digestato ma con il CB-01 inattivato dal calore, fornendo una chiara indicazione dell’impatto del ceppo batterico attivo sulle emissioni di NO2.
Esperimenti sul campo e risultati
Per testare l’efficacia della soluzione sviluppata, i ricercatori hanno concimato tre particelle di campo con la miscela contenente CB-01, confrontandole con particelle concimate con lo stesso digestato ma con il CB-01 ucciso dal calore. I risultati degli esperimenti sul campo sono stati estremamente promettenti: l’applicazione della miscela CB-01 ha quasi eliminato il picco iniziale di rilascio di NO2 indotto dalla concimazione, mantenendo un effetto riduttivo significativo per tutto il periodo di studio di 100 giorni. L’abbondanza di CB-01 è rimasta elevata, suggerendo che questo approccio potrebbe limitare le emissioni per tutta la stagione di crescita. Inoltre, il ceppo batterico ha dimostrato una notevole capacità di adattamento a diversi tipi di suolo, riducendo le emissioni di NO2 del 50-95% a seconda del tipo di terreno. Questi risultati indicano che l’uso di batteri denitrificanti come il CB-01 potrebbe rappresentare una soluzione praticabile e altamente efficace per mitigare le emissioni di Ossido di Azoto in un’ampia gamma di condizioni agricole.
Prospettive future
Le implicazioni di questo studio sono notevoli, suggerendo che l’adozione su larga scala di batteri denitrificanti come il Cloacibacterium sp. CB-01 potrebbe avere un impatto significativo sulla riduzione delle emissioni di NO2 dall’agricoltura. Modellando l’impatto potenziale di questa tecnica al 2030, i ricercatori hanno stimato che potrebbe ridurre le emissioni agricole di NO2 in Europa del 2,7%, e fino al 24% se estesa a tutti i tipi di fertilizzanti minerali e naturali. Questo approccio batteriologico offre una soluzione efficace ed economicamente sostenibile per affrontare una delle principali fonti di emissioni di gas serra nel settore agricolo. Tuttavia, gli autori dello studio sottolineano la necessità di ulteriori ricerche per ottimizzare questi ceppi batterici, migliorandone l’efficacia e la capacità di resistere agli stress ambientali. Un’implementazione su larga scala richiederà anche un approfondimento sulla logistica di produzione e distribuzione di questi batteri, nonché sulla loro integrazione nelle pratiche agricole esistenti.
