Emisje (I): w jaki sposób w naszych gospodarstwach powstają emisje gazów cieplarnianych i amoniaku?

Emisje amoniaku (NH₃) z przemysłu rolnego w Unii Europejskiej (UE) w 2020 r. wyniosły łącznie 3,2 Mt, co stanowi 96,6% całkowitych emisji amoniaku, z czego 67% szacuje się, że wynika z gospodarki odchodami zwierzęcymi, co stanowi niewielki spadek o 5% w porównaniu z 2008 r. Podczas gdy całkowite emisje gazów cieplarnianych (GHG) w UE spadły o 27% w latach 2008-2020, emisje związane z sektorem rolnym pozostały prawie niezmienione na poziomie około 465 Mt ekwiwalentu CO₂ rocznie, co stanowi 16,9% całkowitych emisji w 2020 r., przy czym metan (CH₄) odpowiada za 44,5% tych emisji. Istnieje pilna potrzeba ograniczenia tych emisji w celu zwalczania globalnego ocieplenia i jego skutków.

Azot całkowity i amonowy w gnojowicy jest stosunkowo łatwy do zmierzenia, a zatem oszacowanie ilości, którą należy zastosować na polu zgodnie z potrzebami upraw i zgodnie z europejską dyrektywą azotanową jest możliwe. Z drugiej strony azot w postaci amoniaku (NH₃) lub podtlenku azotu (N₂O) i metanu (CH₄) nie jest tak łatwy do zmierzenia; są jak niewidzialni wrogowie przed naszymi oczami.

Są wrogami, ponieważ zwierzęta wdychają te gazy i są na nie narażone, jeśli obornik jest przechowywany w dołach pod rusztami; ponieważ ulatniający się azot zmniejsza wartość nawozową i ekonomiczną gnojowicy; ponieważ emisje CH₄ zmniejszają potencjał produkcji biogazu do celów energetycznych i ekonomicznych; oraz ponieważ gazy te mają negatywny wpływ na środowisko, powodując kwaśne deszcze w przypadku NH₃ i tlenków azotu oraz mają efekt cieplarniany, około 25 razy większy niż CO₂ w przypadku CH₄ i 298 razy większy w przypadku N₂O. Zapobieganie emisjom NH₃, N₂O i CH₄ musi być uwzględnione w celach poprawy zarządzania odchodami zwierzęcymi.

Głównym źródłem azotu amonowego jest mocznik, a następnie beztlenowy rozkład materii organicznej zawierającej białko. Azot amonowy występuje w ciekłym środowisku w postaci zjonizowanej (NH₄₊) oraz w postaci NH₃. Równowaga NH₄₊/NH₃ zależy od pH i temperatury; wraz ze wzrostem temperatury lub pH równowaga przesuwa się w prawo (jak pokazano na rysunku), tworząc więcej NH₃, który jest lotny.

Źródłem CH₄ jest beztlenowy rozkład materii organicznej. Im więcej strawnych lotnych cząstek stałych (VS) zawiera materia organiczna w gnojowicy, tym więcej CH₄ może zostać wyprodukowane.

Trzecim emitowanym gazem jest dwutlenek węgla (CO₂), który nie jest zaliczany do gazów cieplarnianych, ponieważ jest pochodzenia biogenicznego. W ciekłym podłożu gaz ten jest w równowadze z wodorowęglanem (CO₃H-), który reguluje pH podłoża. Gdy protony (H+) biorące udział w powyższych reakcjach gromadzą się, pH może spaść, ale w tym przypadku równowaga CO₂/CO₃H- przesuwa się w lewo i CO₂ jest emitowany, co pomaga utrzymać pH w okolicach neutralnego lub nieco wyższego. Wpływa to negatywnie na zużycie kwasu, jeśli chcesz zakwasić gnojowicę, aby uniknąć emisji NH₃.

Bezpośrednie emisje N₂O powstają w wyniku reakcji utleniania amoniaku do azotynów lub azotanów lub redukcji tych związków do N₂. Reakcje te mogą zachodzić w sposób kontrolowany w biologicznych systemach NDN (nitryfikacja-denitryfikacja) lub w sposób niekontrolowany na szorstkich powierzchniach wystawionych na działanie atmosfery (laguny z naturalną skorupą, stosy oddzielonych frakcji stałych itp.) Uważa się, że 1% ulatniającego się NH₃ jest utleniany do N₂O w atmosferze (emisje pośrednie).