Para obtener la contabilidad más precisa del impacto ambiental de un producto, los científicos analizan el ciclo de vida completo del producto, de la cuna a la tumba. Es un gran cálculo conocido como evaluación del ciclo de vida (LCA), y las emisiones de gases de efecto invernadero son un componente clave.

Para el etanol de maíz, la mayoría de las emisiones de gases de efecto invernadero se pueden asignar a la producción del combustible, transporte, y combustión, pero una gran parte del cálculo de los gases de efecto invernadero se remonta a la granja. Debido a problemas de privacidad, sin embargo, los científicos no pueden acceder a decisiones de gestión de granjas individuales, como el tipo y la tasa de fertilizante.

Los datos sobre fertilizantes nitrogenados son una parte importante del cálculo porque una parte de estos fertilizantes terminan en la atmósfera en forma de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero muy potente. Los datos de fertilizantes nitrogenados de maíz están disponibles públicamente a nivel nacional y estatal, pero los científicos argumentan que este nivel de resolución enmascara lo que realmente se está aplicando en las granjas de todo el país y podría conducir a LCA inexactos para el etanol de maíz.

En un nuevo estudio de la Universidad de Illinois y el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU., Los investigadores desarrollaron los primeros conjuntos de datos de aplicación de nitrógeno a nivel de condado para el maíz, mejorando drásticamente la precisión de los cálculos de gases de efecto invernadero para el cultivo.

"Tener buenos datos es realmente importante para fomentar tanto un debate compartido como una mayor confianza en las LCA. Hemos visto algunos abusos del análisis del ciclo de vida utilizando cifras realmente crudas, reducción de grandes promedios que realmente pueden variar mucho. Entonces, aunque el nivel del condado aún no es tan preciso como nos gustaría, es un gran logro llegar a esa escala, "dice Michelle Wander, profesor del Departamento de Recursos Naturales y Ciencias Ambientales de Illinois y coautor del estudio.

Hoyoung Kwon, científico ambiental principal en el Centro de Evaluación de Sistemas de Argonne y coautor del estudio, dice que el protocolo y los hallazgos ayudarán a la comunidad agrícola y bioeconómica a comprender mejor los impactos de los datos de fertilizantes nitrogenados de alta resolución en los LCA de biocombustibles a base de maíz.

"El óxido nitroso constituye aproximadamente la mitad del total de gases de efecto invernadero asociados con el cultivo de maíz, ", Dice Kwon." Ahora podemos diferenciar la emisión de óxido nitroso asociada con el cultivo de maíz a nivel de condado, y puede mostrar cuánto varían estas emisiones según la ubicación y las prácticas agrícolas ".

Yushu Xia, quien dirigió el análisis y recientemente terminó su programa de doctorado con Wander, utilizó dos enfoques para determinar el uso de fertilizantes nitrogenados y estiércol a nivel de condado.

El primero, que Xia llama el enfoque de arriba hacia abajo, fue un poco como armar un rompecabezas usando piezas de diferentes tamaños. A nivel de condado, encontró datos sobre fertilizantes nitrogenados y estiércol, pero los números se agregaron en todos los cultivos, no específicamente maíz. El conjunto de datos a nivel estatal incluyó el área fertilizada en maíz, así que era cuestión de hacer coincidir el condado con el estado. El conjunto de datos del estado también incluyó entradas de nitrógeno, pero los agregó a través de tipos de fertilizantes. Validación de datos, o verificar la información del estado y del país, por lo tanto se convirtió en otro acertijo.

"Para el enfoque de arriba hacia abajo, utilizamos datos derivados de las ventas de fertilizantes, información recopilada por la Asociación Estadounidense de Funcionarios de Control de Alimentos Vegetales. Entonces asumimos que estos números son relativamente precisos; alguien realmente compró ese nitrógeno. Yushu hizo un gran esfuerzo, básicamente usando esa capa de datos de cultivo como un rompecabezas para averiguar cuánto maíz está, dónde y en qué rotación a lo largo del tiempo. Y luego también para el estiércol:¿Cuántos animales hay? ¿Dónde están? ¿Qué tipo de desechos animales y cuánto? Es, literalmente, un esfuerzo presupuestario tratar de averiguar qué es razonable y verdadero, "Dice Wander.

El segundo enfoque de Xia tomó el rendimiento del maíz, rotaciones de cultivos, y propiedades del suelo a nivel de condado y aportes estimados de nitrógeno basados ​​en la cantidad de nitrógeno que se necesitaría para lograr ese rendimiento. Al comparar los resultados de los dos enfoques, los agricultores de Xia están aplicando nitrógeno en exceso de lo necesario.

"Nacionalmente, los promedios ponderados de los aportes de nitrógeno del maíz basados ​​en el área plantada de maíz excedieron las necesidades de nitrógeno en 60 kilogramos por hectárea, con un excedente de nitrógeno que se encuentra en el 80% de todos los condados productores de maíz de EE. UU., "Xia dice.

El exceso de aplicación fue más pronunciado en el Medio Oeste, seguido por las Llanuras del Norte. El sureste y el noroeste tenían tasas de aplicación de nitrógeno y niveles de excedente comparativamente bajos. Los estados occidentales fueron más variables en general.

Xia dice que la técnica puede ser útil más allá de las estimaciones de emisiones de óxido nitroso.

"Nuestro enfoque también se puede utilizar para estimar la lixiviación de nitrógeno, emisiones de amoniaco, otras emisiones de gases de efecto invernadero, o la huella hídrica y de carbono. Estas mejoras de datos realmente pueden ayudar a crear y utilizar mejores modelos de ecosistemas y análisis del ciclo de vida ".

Kwon indica que el nuevo enfoque podría ser utilizado potencialmente por los responsables de la formulación de políticas a nivel nacional.

"El informe del inventario nacional de gases de efecto invernadero de la EPA utiliza actualmente datos de fertilizantes nitrogenados a nivel estatal para generar estimaciones nacionales de las emisiones de óxido nitroso de los fertilizantes. Si aplican estos datos de alta resolución a nivel de condado, pueden refinar esos números a escala nacional ".

Los resultados también podrían ayudar a los agricultores a tomar decisiones de gestión más informadas.

"Los precios de los fertilizantes están por las nubes en este momento, así que dado que nuestros resultados sugieren que algunos agricultores están aplicando en exceso hasta un tercio de su nitrógeno, probablemente podrían retroceder un poco y ahorrar algo de dinero, "Dice Wander.

El artículo, "Desarrollando datos a nivel de condado sobre fertilizantes nitrogenados y estiércol para la producción de maíz en los Estados Unidos, "se publica en el Revista de producción más limpia .