Les émissions de carbone provenant des engrais pourraient être réduites de 80 % d’ici à 2050

Des chercheurs ont calculé l’empreinte carbone du cycle de vie complet des engrais, qui sont responsables d’environ cinq pour cent des émissions totales de gaz à effet de serre – c’est la première fois que cela a été quantifié avec précision – et ont découvert que les émissions de carbone pourraient être réduites à un cinquième des niveaux actuels d’ici 2050.

Les chercheurs de l’université de Cambridge ont constaté que deux tiers des émissions provenant des engrais ont lieu après leur épandage sur les champs, un tiers des émissions provenant des processus de production.

Bien que les engrais azotés soient déjà connus pour être une source importante d’émissions de gaz à effet de serre, c’est la première fois que leur contribution globale, de la production à l’épandage, a été entièrement quantifiée. Leur analyse a révélé que le fumier et les engrais synthétiques émettent l’équivalent de 2,6 gigatonnes de carbone par an, soit plus que l’aviation et la navigation mondiales réunies.

Il est urgent de réduire les émissions de carbone dues aux engrais, mais cela doit être mis en balance avec la nécessité d’assurer la sécurité alimentaire mondiale. Des recherches antérieures ont estimé que 48 % de la population mondiale est nourrie de cultures produites avec des engrais synthétiques, et la population mondiale devrait augmenter de 20 % jusqu’en 2050.

Les chercheurs de Cambridge affirment qu’une combinaison de solutions technologiques et politiques évolutives est nécessaire pour réduire les émissions d’engrais tout en maintenant la sécurité alimentaire. Ils estiment que si ces solutions pouvaient être mises en œuvre à l’échelle, les émissions provenant du fumier et des engrais synthétiques pourraient être réduites de 80 %, pour atteindre un cinquième des niveaux actuels, sans perte de productivité. Leurs résultats sont publiés dans la revue Nature Food.

« Il est incroyable que nous ne sachions pas combien de produits chimiques nous produisons dans le monde, où ils finissent, où et comment ils s’accumulent, combien d’émissions ils produisent et combien de déchets ils génèrent« , a déclaré le Dr André Cabrera Serrenho, coauteur de l’étude et membre du département d’ingénierie de Cambridge.

M. Serrenho et son co-auteur, Yunhu Gao, ont entrepris un projet visant à mesurer avec précision l’impact total des engrais, l’un des deux principaux produits de l’industrie pétrochimique. Sur l’ensemble des produits fabriqués par l’industrie pétrochimique, la grande majorité – jusqu’à 74 % – sont des plastiques ou des engrais.

« Afin de réduire les émissions, il est important pour nous d’identifier et de prioriser toutes les interventions que nous pouvons faire pour rendre les engrais moins nocifs pour l’environnement« , a déclaré M. Serrenho. « Mais pour y parvenir, nous devons d’abord avoir une vision claire de l’ensemble du cycle de vie de ces produits. Cela semble évident, mais nous ne savons en fait que très peu de choses sur ces produits. »

Les chercheurs ont cartographié les flux mondiaux de fumier et d’engrais synthétiques et leurs émissions pour 2019, à toutes les étapes du cycle de vie, en rapprochant la production et la consommation d’engrais azotés et les facteurs d’émission régionaux dans neuf régions du monde.

Après avoir terminé leur analyse, les chercheurs ont constaté que, contrairement à de nombreux autres produits, la majorité des émissions des engrais ne se produisent pas pendant la production, mais pendant leur utilisation.

« Il était surprenant que ce soit la principale source d’émissions« , a déclaré M. Serrenho. « Mais ce n’est qu’après avoir quantifié toutes les émissions, à chaque point du cycle de vie, que nous pouvons ensuite commencer à examiner les différentes méthodes d’atténuation pour réduire les émissions sans perte de productivité.« 

Les chercheurs ont répertorié et quantifié l’impact théorique maximal de différentes méthodes d’atténuation – la plupart d’entre elles sont déjà connues, mais leur effet potentiel maximal n’avait pas été quantifié.

Les émissions liées à la production d’engrais synthétiques proviennent essentiellement de la synthèse de l’ammoniac, en partie à cause des réactions chimiques utilisées dans le processus de production. L’atténuation la plus efficace au stade de la production serait que l’industrie décarbonise le chauffage et la production d’hydrogène. En outre, les engrais pourraient être mélangés à des produits chimiques appelés inhibiteurs de nitrification, qui empêchent les bactéries de former de l’oxyde nitreux. Toutefois, ces produits chimiques sont susceptibles de rendre les engrais plus chers.

« Si nous devons rendre les engrais plus chers, il doit y avoir une sorte d’incitation financière pour les agriculteurs et les entreprises d’engrais« , a déclaré M. Serrenho. « L’agriculture est un secteur incroyablement difficile et les agriculteurs ne sont pas récompensés pour la réduction des émissions.« 

Le moyen le plus efficace de réduire les émissions associées aux engrais serait toutefois de réduire la quantité d’engrais que nous utilisons. « Nous sommes incroyablement inefficaces dans notre utilisation des engrais« , a déclaré M. Serrenho. « Nous utilisons bien plus que ce dont nous avons besoin, ce qui est économiquement inefficace, et cela est dû aux pratiques agricoles. Si nous utilisions les engrais plus efficacement, nous aurions besoin de beaucoup moins d’engrais, ce qui réduirait les émissions sans affecter la productivité des cultures.« 

Les chercheurs ont également examiné le mélange d’engrais utilisé dans le monde, qui varie selon les régions. Selon les chercheurs, le remplacement de certains des engrais les plus polluants, comme l’urée, par du nitrate d’ammonium dans le monde entier pourrait permettre de réduire encore les émissions de 20 à 30 %. Toutefois, cela ne serait bénéfique qu’après la décarbonisation de l’industrie des engrais.

« Il n’y a pas de solutions parfaites« , a déclaré M. Serrenho. Nous devons repenser la façon dont nous produisons les aliments, et quels types d’incitations économiques fonctionnent le mieux. Il s’agit peut-être de payer les agriculteurs pour qu’ils produisent moins d’émissions, ou de payer davantage pour les aliments. Nous devons trouver la bonne combinaison de solutions financières, technologiques et politiques pour réduire les émissions tout en gardant le monde nourri. »

Serrenho et Gao estiment qu’en mettant en œuvre toutes les mesures d’atténuation qu’ils ont analysées, les émissions du secteur des engrais pourraient être réduites jusqu’à 80 % d’ici 2050.

« Notre travail nous donne une bonne idée de ce qui est techniquement possible, de ce qui est important, et des domaines dans lesquels les interventions seraient significatives – il est important que nous ciblions les interventions sur ce qui compte le plus, afin de faire des progrès rapides et significatifs dans la réduction des émissions« , a déclaré Serrenho.

Cette recherche s’inscrit dans le cadre du projet C-THRU, dirigé par le professeur Jonathan Cullen, dans lequel des chercheurs de quatre universités britanniques et américaines s’efforcent de clarifier les émissions de la chaîne d’approvisionnement pétrochimique mondiale.

Image par PublicDomainPictures de Pixabay

Reference:
Yunhu Gao and André Cabrera Serrenho. ‘Greenhouse gas emissions from nitrogen fertilisers could be reduce by up to one-fifth of current levels by 2050 with combined interventions.’ Nature Food (2023). DOI: 10.1038/s43016-023-00698-w