Pour la comptabilisation la plus précise de l'impact environnemental d'un produit, les scientifiques examinent l'ensemble du cycle de vie du produit, du berceau au tombeau. C'est un grand calcul connu sous le nom d'analyse du cycle de vie (ACV), et les émissions de gaz à effet de serre sont un élément clé.

Pour l'éthanol de maïs, la plupart des émissions de gaz à effet de serre peuvent être mappées à la production du carburant, transport, et combustion, mais une grande partie du calcul des gaz à effet de serre peut être retracée jusqu'à la ferme. Pour des raisons de confidentialité, cependant, les scientifiques n'ont pas accès aux décisions individuelles de gestion agricole telles que le type et le taux d'engrais.

Les données sur les engrais azotés sont un élément important du calcul car une partie de ces engrais se retrouve dans l'atmosphère sous forme d'oxyde nitreux, un gaz à effet de serre très puissant. Les données sur les engrais azotés du maïs sont accessibles au public aux niveaux national et étatique, mais les scientifiques soutiennent que ce niveau de résolution masque ce qui est réellement appliqué dans les fermes à travers le pays et pourrait conduire à des ACV inexactes pour l'éthanol de maïs.

Dans une nouvelle étude de l'Université de l'Illinois et de l'Argonne National Laboratory du département américain de l'Énergie, les chercheurs ont développé les premiers ensembles de données d'application d'azote au niveau du comté pour le maïs, améliorant considérablement la précision des calculs de gaz à effet de serre pour la culture.

« Avoir de bonnes données est vraiment important pour favoriser à la fois une discussion partagée et une plus grande confiance dans les ACV. Nous avons vu certains abus de l'analyse du cycle de vie utilisant des chiffres vraiment bruts, réduire les grandes moyennes qui peuvent vraiment beaucoup varier. Ainsi, même si le niveau du comté n'est toujours pas aussi précis que nous le souhaiterions, C'est une grande réussite d'atteindre cette échelle, " dit Michelle Wander, professeur au Département des ressources naturelles et des sciences de l'environnement de l'Illinois et co-auteur de l'étude.

Hoyoung Kwon, scientifique principal de l'environnement au Centre d'évaluation des systèmes d'Argonne et co-auteur de l'étude, affirme que le protocole et les résultats aideront la communauté agricole et bioéconomique à mieux comprendre les impacts des données à haute résolution sur les engrais azotés sur les ACV des biocarburants à base de maïs.

"Le protoxyde d'azote représente environ la moitié du total des gaz à effet de serre associés à la culture du maïs, " Dit Kwon. « Maintenant, nous pouvons différencier les émissions d'oxyde nitreux associées à la culture du maïs au niveau du comté, et peut montrer à quel point ces émissions varient selon l'emplacement et les pratiques agricoles. »

Yushu Xia, qui a dirigé l'analyse et a récemment terminé son programme de doctorat avec Wander, utilisé deux approches pour déterminer l'utilisation d'engrais azotés et de fumier au niveau du comté.

La première, que Xia appelle l'approche descendante, C'était un peu comme assembler un puzzle avec des pièces de tailles différentes. Au niveau départemental, elle a trouvé des données sur les apports d'engrais azotés et de fumier, mais les chiffres ont été agrégés pour toutes les cultures, pas spécifiquement le maïs. L'ensemble de données au niveau de l'État comprenait la superficie fertilisée en maïs, il s'agissait donc de faire correspondre le comté avec l'État. L'ensemble de données d'état comprenait également des apports d'azote, mais les a agrégés à travers les types d'engrais. La validation des données, ou en vérifiant les informations sur l'état et le pays, est donc devenu un autre casse-tête.

"Pour l'approche descendante, nous avons utilisé des données dérivées des ventes d'engrais, informations compilées par l'Association of American Plant Food Control Officials. Nous supposons donc que ces chiffres sont relativement précis; quelqu'un a acheté cet azote. Yushu a fait des efforts acharnés, utiliser essentiellement cette couche de données de culture comme un puzzle pour déterminer la quantité de maïs se trouvant où et dans quelle rotation au fil du temps. Et puis aussi pour le fumier :Combien y a-t-il d'animaux ? Où sont-elles? Quels types de déchets animaux et en quelle quantité ? C'est littéralement un effort budgétaire pour essayer de découvrir ce qui est raisonnable et vrai, ", dit Wander.

La deuxième approche de Xia a pris le rendement du maïs, rotations des cultures, et les propriétés du sol au niveau du comté et les apports d'azote estimés sur la base de la quantité d'azote qu'il faudrait pour atteindre ce rendement. En comparant les résultats des deux approches, les agriculteurs de Xia appliquent de l'azote au-delà de ce qui est nécessaire.

"Nationalement, les moyennes pondérées des apports en azote du maïs en fonction de la superficie cultivée en maïs dépassaient les besoins en azote de 60 kilogrammes par hectare, avec un surplus d'azote trouvé dans 80% de tous les comtés américains producteurs de maïs, " dit Xia.

L'excès d'application était le plus prononcé dans le Midwest, suivi des plaines du Nord. Le sud-est et le nord-ouest avaient des taux d'application d'azote et des niveaux de surplus comparativement faibles. Les États occidentaux étaient globalement plus variables.

Xia dit que la technique peut être utile au-delà des estimations d'émissions d'oxyde nitreux.

"Notre approche peut également être utilisée pour estimer la lixiviation de l'azote, émissions d'ammoniac, autres émissions de gaz à effet de serre, ou l'empreinte eau et carbone. Ces améliorations des données peuvent vraiment aider à créer et à utiliser de meilleurs modèles d'écosystème et une analyse du cycle de vie. »

Kwon indique que la nouvelle approche pourrait potentiellement être utilisée par les décideurs politiques au niveau national.

« Le rapport d'inventaire national des gaz à effet de serre de l'EPA utilise actuellement des données sur les engrais azotés au niveau de l'État pour générer des estimations nationales des émissions d'oxyde nitreux provenant des engrais. S'ils appliquent ces données à haute résolution au niveau du comté, ils peuvent affiner ces chiffres à l'échelle nationale."

Les résultats pourraient également aider les agriculteurs à prendre des décisions de gestion plus éclairées.

« Les prix des engrais sont très élevés en ce moment, Ainsi, puisque nos résultats suggèrent que certains agriculteurs appliquent jusqu'à un tiers de leur azote, ils pourraient probablement reculer un peu et économiser de l'argent, ", dit Wander.

L'article, « Développer des données au niveau du comté sur les engrais azotés et les intrants de fumier pour la production de maïs aux États-Unis, " est publié dans le Journal de la production plus propre .