A descarbonização da agricultura é fundamental para que os EUA alcancem emissões líquidas zero até 2050. Uma nova abordagem baseada em dados analisa as práticas que são boas para a terra e lucrativas para os agricultores.
O mundo depende dos agricultores americanos para fazer muito mais do que apenas preparar suas mesas. Além de produzir alimentos para pessoas e animais, os agricultores americanos produzem matérias-primas para a produção de biocombustíveis.

No processo de fazer isso, a indústria agrícola contribui com cerca de 10% das emissões de gases de efeito estufa (GEE) dos EUA. Como a quantidade de terra dedicada à agricultura é limitada, os agricultores precisam encontrar mais maneiras de operar de forma eficiente, sustentável e lucrativa, além de reduzir as emissões de GEE. Com novas práticas, os agricultores podem transformar as fazendas em um sumidouro líquido de CO₂ , ajudando os EUA a atingir sua meta de atingir zero emissões líquidas até 2050.

A intensificação sustentável é uma abordagem em duas frentes que muitos acham que poderia ajudar. Ele tenta otimizar o uso da terra e as práticas de manejo para maximizar a produtividade das terras agrícolas, ao mesmo tempo em que tenta minimizar o impacto ambiental associado. O truque é encontrar o equilíbrio certo entre os dois objetivos.

Cientistas especializados em modelagem de agroecossistemas e análise do ciclo de vida (LCA) da Colorado State University (CSU) e do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) adotaram uma nova abordagem analítica para a questão em um estudo recente sobre cultivo de milho e soja em Iowa. Eles são coautores de um artigo, "Uma abordagem de avaliação do ciclo de vida da paisagem de vários produtos para avaliar o potencial de mitigação do clima local", na edição de 20 de junho do Journal of Cleaner Production .

“O conceito de intensificação sustentável da agricultura foi aplicado em aplicações de paisagem mais amplas”, disse um dos coautores do artigo, Hoyoung Kwon, principal cientista ambiental da divisão de Análise de Infraestrutura e Sistemas de Energia (ESIA) de Argonne. “Consideramos a produtividade e as emissões de GEE, tentamos otimizar as táticas e produtos de gestão da terra e investigamos diferentes compensações que melhoram a terra e a produtividade da terra”.

Por exemplo, os agricultores podem limpar e reaproveitar os resíduos da colheita de milho (ou "palha") para biocombustível, mas uma porcentagem da palha pode permanecer no solo para fontes valiosas de nutrientes e carbono para colheitas futuras. Os agricultores podem plantar culturas de cobertura durante o inverno (ou "pousio"), para complementar a palha removida. Os autores levaram em consideração a energia, que tem um custo de emissões de plantio de plantas de cobertura para abordar holisticamente os benefícios líquidos da remoção de palha e plantio de plantas de cobertura. Os agricultores também podem reduzir a quantidade de terra que cultivam após o término de uma estação de cultivo, o que diminui a deterioração e reduz a quantidade de CO₂ que emana do solo. No entanto, o agricultor tem que lavrar parte da terra para estar pronto para a próxima estação de crescimento.

Embora alguns agricultores já sigam uma ou mesmo todas as três práticas, os cientistas de Argonne acreditam que uma melhor compreensão de seu impacto motivará mais a fazê-lo, para um benefício real.

"Nossa abordagem oferece uma perspectiva holística e analisa a perspectiva do agricultor:quais são todos os produtos que podem ser produzidos na terra e quais são os benefícios de sustentabilidade?" disse o co-autor Troy Hawkins, líder do grupo de combustíveis e produtos na divisão ESIA da Argonne. "A agricultura pode ser um exercício arriscado e de baixa margem. A lucratividade sempre será o foco principal. No entanto, a sustentabilidade tem um valor que pode não ser reconhecido. Como podemos juntar tudo isso com mudanças nas práticas de manejo da terra para tornar a agricultura mais sustentável e melhorar custos dos agricultores?"

Os cientistas analisaram as compensações e sinergias entre a intensificação sustentável e as medidas de conservação de sequestro de carbono em um cenário do mundo real. Eles usaram dois modelos – DayCent e Greenhouse Gases, Regulated Emissions, and Energy Use in Technologies (GREET) LCA – para avaliar uma área agrícola a montante de Des Moines, Iowa.

O modelo DayCent representa os fluxos diários de carbono, nitrogênio e água entre a atmosfera, vegetação e solo em ecossistemas naturais e agrícolas. Os cientistas confiaram nele para avaliar as emissões de GEE na produção de etanol de milho e os efeitos da colheita de resíduos.

Eles usaram o GREET para contabilizar as emissões associadas às operações agrícolas e o uso de grãos de milho colhidos, soja e palha de milho como matérias-primas para a produção de biocombustíveis. O GREET é amplamente utilizado em todas as indústrias para avaliar o consumo de energia, emissões de GEE, emissões de poluentes atmosféricos e consumo de água associados a cadeias de fornecimento de biocombustíveis e outras tecnologias de transporte e energia. O coautor Michael Wang, diretor interino da divisão de sistemas de energia e infraestrutura da Argonne, é o principal arquiteto do GREET.

De acordo com o estudo, a colheita de 30% da palha de milho para produção de biocombustível aumentaria as receitas agrícolas, dobraria a lucratividade líquida e aumentaria a produção geral de biocombustível da paisagem em 17 a 20%. A remoção da palha também mitigaria um pouco os GEEs, mas reduziu a quantidade inicial de carbono bom no solo em 40%. Em comparação, as abordagens integradas que incluem o cultivo de cobertura de inverno e/ou a redução da intensidade da lavoura aumentariam o carbono no solo, melhorariam a lucratividade da fazenda e mitigariam mais GEEs.

"Focamos no milho e na soja, mas nossa abordagem pode ser estendida a outras culturas", disse Hawkins. "Muitas fazendas hoje são grandes fazendas industriais que são de alta tecnologia e dependem muito mais de dados de alta resolução. Queremos dar aos agricultores, planejadores regionais e outros em gestão agrícola uma ferramenta para calcular como usar a terra de forma sustentável e obter o máximo valor para fora da terra. Isso aumentará tanto a lucratividade quanto as metas ambientais."