Os cientistas da Cornell University Rachel Hestrin e Johannes Lehmann, junto com colaboradores do Canadá e da Austrália, mostraram que o carvão vegetal pode limpar grandes quantidades de nitrogênio do poluente atmosférico amônia, resultando em um potencial fertilizante de liberação lenta com mais nitrogênio do que a maioria dos estrume animal ou outros aditivos naturais do solo. Os resultados foram publicados sexta-feira em Nature Communications .

A amônia é um componente comum de fertilizantes agrícolas e fornece uma forma biodisponível do nitrogênio nutriente essencial para as plantas. Contudo, a amônia também é um gás altamente reativo que pode se combinar com outros poluentes do ar para criar partículas que viajam profundamente para os pulmões, levando a uma série de problemas respiratórios. Também contribui indiretamente para a mudança climática quando o excesso de fertilizantes no solo é convertido em óxido nitroso, um potente gás de efeito estufa.

No Canadá, as emissões de amônia aumentaram 22 por cento desde 1990, e 90 por cento são produzidos pela agricultura, particularmente de esterco, lamas e aplicações de fertilizantes. Mitigar esse poluente - sem limitar o crescimento de fertilizantes e alimentos para nossa crescente população mundial - é a chave para um futuro sustentável.

Carvão, também conhecido como matéria orgânica derivada do fogo ou biochar, é tanto um material natural encontrado no meio ambiente quanto um aditivo agrícola. Pesquisas recentes sobre os potenciais benefícios agrícolas do carvão vegetal despertaram interesse em suas propriedades químicas e capacidade de reter e fornecer nutrientes essenciais às plantas.

Os pesquisadores usaram a fonte de luz canadense da Universidade de Saskatchewan para examinar como o gás amônia interage com o carvão em condições naturais. De acordo com Lehmann, "As estações finais exclusivas do CLS são ótimas para esse tipo de espectroscopia de raios-X de nitrogênio."

O estudo de Hestrin e Lehmann identifica a capacidade do carvão de capturar nitrogênio da amônia transportada pelo ar por meio da formação de ligações covalentes, que poderia fornecer um fertilizante de liberação lenta de longo prazo para a produção de lavouras de campo e estufa. Estudos anteriores mostraram que essas reações ocorreram entre amônia e materiais de carbono projetados sob altas temperaturas, mas não havia evidência de condições de temperatura e pressão ambiente.

Hestrin diz que usar os recursos da linha de luz na fonte de luz canadense foi essencial para essa descoberta revolucionária e a transformou em um projeto muito maior do que o planejado originalmente.

"A linha de luz CLS forneceu o melhor método para investigar como o carvão pode reter nitrogênio da amônia. Descobrir que o nitrogênio era retido por meio de uma variedade de ligações covalentes foi uma verdadeira virada de jogo em nossa pesquisa. Isso implica que o nitrogênio capturado do composto ou do estrume pode ser menos suscetível a perdas por lixiviação ou volatilização do que pensávamos anteriormente. "

O nitrogênio desempenha um papel importante nas mudanças climáticas, e está presente em inúmeras formas, alguns essenciais para os organismos vivos, e outros que são gases tóxicos ou nocivos. Fornecer nitrogênio suficiente para as plantações e, ao mesmo tempo, reduzir a lixiviação de nitrogênio para as águas subterrâneas ou as emissões de gases na atmosfera tem importantes consequências ambientais.

Atualmente, até 50 por cento do nitrogênio que vai para uma instalação de compostagem pode ser perdido como gás amônia - capturá-lo diretamente na fonte pode reduzir significativamente a poluição e a perda de um valioso nutriente vegetal.

Pesquisas adicionais sobre esta descoberta inovadora indicam que o impacto ambiental da captura de nitrogênio do carvão vegetal do gás amônia pode desempenhar um papel importante nos ciclos globais de carbono e nitrogênio. Além de seu potencial para melhorar a gestão de nutrientes agrícolas, as influências do carvão nos solos, ar e água no armazenamento de nitrogênio e disponibilidade em ecossistemas naturais também devem ser considerados.