Graças a um espectrômetro a laser recém-desenvolvido, Os pesquisadores da Empa podem, pela primeira vez, mostrar quais processos em pastagens levam às emissões de óxido nitroso. O objetivo é reduzir as emissões desse potente gás de efeito estufa, compreendendo melhor os processos que ocorrem no solo.

Óxido nitroso (N ₂ O, também conhecido como gás hilariante) é um dos gases de efeito estufa mais importantes. Embora seja muito menos abundante na atmosfera do que o dióxido de carbono (CO ₂ ), é cerca de 300 vezes mais potente. N ₂ O permanece na atmosfera por mais de 100 anos e, portanto, contribui amplamente para o aquecimento global. Também danifica a camada protetora de ozônio da Terra. A maior fonte de N ₂ As emissões de O são o solo - especialmente (mas não apenas) quando fertilizado.

Pesquisadores de todo o mundo estão procurando maneiras de reduzir N ₂ Emissões O. Mas a pesquisa ainda está em sua infância. "É bem sabido que mais óxido nitroso escapa do solo após a fertilização ou chuva, por exemplo. Mas pouca pesquisa ainda foi feita sobre os processos exatos que ocorrem no solo, "afirma o pesquisador de emissões e isótopos da Empa Joachim Mohn.

Primeiras medições em pastagens

Pesquisadores da Empa têm, Portanto, desenvolveu um espectrômetro a laser, que permite medições de campo extremamente precisas. "Você pode ver exatamente qual é a composição isotópica do óxido nitroso emitido. Por exemplo, se o átomo de nitrogênio com um nêutron adicional está localizado no meio da molécula ou na borda, "explica Mohn. A determinação específica dos isótopos permite tirar conclusões sobre os processos de formação de N ₂ O. "As medições isotópicas também podem ser usadas para estimar a extensão, ao qual o óxido nitroso prejudicial no solo é degradado em nitrogênio inofensivo. "

N ₂ O é formado por vários processos microbianos. Pode ocorrer como um subproduto da nitrificação e como um produto intermediário da desnitrificação. Na nitrificação, amônio, por exemplo. de fertilizantes, é oxidado a nitrato. Na desnitrificação, nitrato é convertido em nitrogênio.

"A Empa e outras instituições de pesquisa estão investigando atualmente qual processo bioquímico em uma bactéria prefere formar qual isótopo de óxido nitroso, "diz Mohn (ver caixa). Com base nessas descobertas, Pesquisadores da Empa, junto com cientistas da ETH Zurich e do Karlsruhe Institute of Technology (KIT), realizou mais de 600 medições de espectrômetro a laser ao longo de vários meses na Baviera sobre pastagens e, assim, analisou a composição isotópica do N emitido ₂ O.

Ao mesmo tempo, os pesquisadores registraram variáveis ​​que influenciam, como umidade do solo, teor de nutrientes, temperatura do ar, velocidades do vento e o tempo de precipitação e fertilização. Uma novidade, como Joachim Mohn explica:"Com os instrumentos de espectrometria de massa usados ​​até agora, era simplesmente impossível medir continuamente no solo. Graças ao nosso novo dispositivo, agora podemos realizar medições altamente precisas no campo e comparar os resultados, por exemplo, de pastagens, com os do laboratório. "

Os pesquisadores agora estão usando as primeiras medições de campo para verificar se os modelos de emissão anteriores permitem boas previsões ou se precisam ser melhorados. Mohn:"Até agora, só foi possível dizer se um modelo de previsão das emissões de óxido nitroso reflete corretamente o tempo e a quantidade. Se também determinarmos a assinatura do isótopo, então sabemos imediatamente se o modelo prevê corretamente os processos pelos quais o óxido nitroso é produzido. "

Esta é uma etapa importante para N ₂ O pesquisa, diz o pesquisador da Empa. "O objetivo de longo prazo é reduzir as emissões de óxido nitroso de solos naturais e agrícolas." Há ainda um longo caminho a percorrer, ele admite. "Mas pelo menos agora alcançamos um primeiro marco."