Evaluación mundial del óxido nitroso
El óxido nitroso, considerado un supercontaminante, es el tercer gas de efecto invernadero más importante y la sustancia que más daña la capa de ozono emite actualmente. Sus emisiones provocadas por el hombre, que se originan principalmente en el uso agrícola de fertilizantes sintéticos y estiércol, están aumentando más rápido de lo previsto anteriormente. Esta evaluación identifica las medidas de reducción disponibles en la actualidad que podrían reducir estas emisiones en más de un 40 por ciento por debajo de los niveles actuales.
Las transformaciones en la producción de alimentos y los sistemas sociales podrían conducir a reducciones aún más profundas. El óxido nitroso es parte del ciclo del nitrógeno, que es esencial para toda la vida en la Tierra y el sistema alimentario mundial. La reducción de sus emisiones antropogénicas debe basarse en un enfoque de gestión sostenible del nitrógeno que también reduciría la pérdida de otros compuestos de nitrógeno al medio ambiente. Una acción ambiciosa que utilice este enfoque podría acercar al mundo a cumplir su objetivo de temperatura de 1.5 °C, proteger la capa de ozono estratosférico y mejorar la calidad del aire y el agua, al tiempo que se protege la seguridad alimentaria, los ecosistemas y la salud humana. Este enfoque es una parte importante de una estrategia de múltiples beneficios contra los supercontaminantes que, junto con los esfuerzos por lograr emisiones netas de dióxido de carbono cero para mediados de siglo, es necesaria para poner al mundo en una senda sostenible hacia el cumplimiento de los objetivos climáticos a largo plazo.
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OPORTUNIDADES PARA ACTUAR AHORA
Fig. 2.1 Tendencias en los niveles de óxido nitroso atmosférico derivados de mediciones de núcleos de hielo o aire de firn (triángulo) y aire ambiente (círculo) mostradas para los hemisferios norte (azul oscuro) y sur (azul claro), partes por mil millones por volumen.
El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero de larga duración aproximadamente 270 equipos más poderoso que el dióxido de carbono por tonelada de emisión para calentar la Tierra.
Sus emisiones antropogénicas son Responsable de aproximadamente el 10 por ciento (alrededor de 0.1° Celsius) de calentamiento global neto hasta la fecha desde la revolución industrial. También es una sustancia que agota la capa de ozono.
Aunque el óxido nitroso no está controlado por el Protocolo de Montreal, sus emisiones antropogénicas actuales son un problema amenaza mayor para la capa de ozono que cualquier sustancia química controlada bajo este protocolo.
Una acción ambiciosa para reducir las emisiones de óxido nitroso podría acercar al mundo al cumplimiento de una amplia gama de objetivos globales en materia de clima, ozono y otros medios ambientales y de salud humana.
Fig. 2.1 Estimación de emisiones globales e incertidumbres basadas en los niveles atmosféricos suponiendo una vida útil constante del óxido nitroso de 116 ± 9 años, óxido nitroso y dióxido de carbono equivalente, megatoneladas por año.
LOS BENEFICIOS SUPERAN EL COSTO DE LA ACCIÓN
BENEFICIOS CLIMÁTICOS
Si las emisiones de óxido nitroso siguen aumentando al ritmo actual, no existe una vía plausible para limitar el calentamiento global a 1.5° Celsius en el contexto del desarrollo sostenible, tal como se define en el Acuerdo de París. (Sección 4.1.2)
Incluso si se mantuvieran constantes las emisiones actuales de óxido nitroso, se limitaría la capacidad de la sociedad para limitar el calentamiento global a 1.5° Celsius y se requerirían reducciones mucho mayores y más costosas de las emisiones de dióxido de carbono y metano (sección 4.1.2).
Una ambiciosa reducción de las emisiones de óxido nitroso podría evitar el equivalente a 235 mil millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono para el año 2100, lo que equivale aproximadamente a seis años de emisiones actuales de dióxido de carbono derivadas de la quema de combustibles fósiles (sección 6).
Un enfoque de gestión sostenible del nitrógeno en las emisiones de óxido nitroso agrícola también podría reducir significativamente las emisiones de compuestos de nitrógeno de vida corta (otros óxidos de nitrógeno y amoníaco), lo que mejoraría rápidamente la calidad del aire pero causaría un calentamiento adicional a corto plazo, principalmente debido al menor efecto de enfriamiento de los aerosoles.
Debido a la larga vida útil del óxido nitroso, el efecto neto de un enfoque de gestión sostenible del nitrógeno reduciría el calentamiento a largo plazo. Esto está bien justificado por los beneficios para la salud que supone una mejor calidad del aire. En cambio, las reducciones de las emisiones industriales de óxido nitroso ofrecen beneficios climáticos en todas las escalas temporales. (Sección 4.1.2)
PROTECCIÓN DE LA CAPA DE OZONO
El óxido nitroso es actualmente la sustancia que más daña la capa de ozono se emite a la atmósfera. La capacidad destructiva de las emisiones actuales de óxido nitroso es aproximadamente igual a la suma de todas las demás emisiones de sustancias que dañan la capa de ozono.
Hasta 2050, una ambiciosa reducción del óxido nitroso podría generar aproximadamente los mismos beneficios en materia de ozono que el acuerdo del Protocolo de Montreal de 2007 para acelerar la eliminación gradual de los hidroclorofluorocarbonos. Hasta 2100, los beneficios podrían acumularse hasta alcanzar más de cinco veces los de la eliminación acelerada. (Secciones 4.2.1, 4.2.3)
Una ambiciosa reducción del óxido nitroso podría evitar un aumento del 0.2 al 0.8 por ciento en los casos de cataratas y un aumento del 2 al 10 por ciento en los cánceres de piel para el año 2080-2090, dependiendo de la latitud. (Sección 4.2.5)
Se espera que los niveles de ozono más bajos se alcancen en este siglo y en adelante si las emisiones de óxido nitroso continúan sin disminuir y las de dióxido de carbono y metano se reducen de acuerdo con los objetivos climáticos. En ese caso, para fines de siglo gran parte de la población mundial podría estar expuesta a niveles de radiación ultravioleta superiores a los del período de agotamiento máximo de ozono de 1995-2005. (Secciones 4.2.4)
La reducción de las emisiones de óxido nitroso mediante un enfoque de gestión sostenible del nitrógeno mejoraría significativamente la calidad del aire mediante la reducción simultánea de las emisiones de amoníaco y óxido de nitrógeno que forman partículas finas nocivas y ozono troposférico. Esto tendría múltiples beneficios para la salud, especialmente para los más vulnerables de la sociedad, y en última instancia evitaría aproximadamente 20 millones de muertes prematuras en todo el mundo para 2050, de las cuales aproximadamente 4 millones se salvarían en la próxima década. (Sección 4.1.3)
Un enfoque de gestión sostenible del nitrógeno aportaría importantes beneficios adicionales para la calidad del agua, la salud del suelo y la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas. La reducción de la escorrentía de nitrógeno, por ejemplo, disminuiría el riesgo de eutrofización de los cuerpos de agua y de contaminación de los suministros de agua potable, al tiempo que reduciría otros impactos asociados en la salud humana, como la disminución del riesgo de cáncer de colon.
Se podrían implementar medidas de reducción del óxido nitroso y al mismo tiempo satisfacer la demanda futura de alimentos, en consonancia con los objetivos de seguridad alimentaria existentes. Para lograrlo, se requerirán esfuerzos importantes para aumentar la eficiencia del uso del nitrógeno agrícola y reducir la aplicación excesiva de nitrógeno en muchas partes del mundo. (Sección 4.1.4)
SOLUCIONES
Las medidas de reducción disponibles en la actualidad podrían reducir las emisiones antropogénicas globales de óxido nitroso en más de un 40 por ciento por debajo de los niveles actuales. Las emisiones industriales brindan una oportunidad para una rápida reducción del óxido nitroso.
Existen diversas tecnologías rentables que pueden eliminar eficazmente las emisiones industriales de óxido nitroso y no requieren cambios significativos en los procesos de producción existentes. Una reducción ambiciosa en estos sectores por sí sola podría reducir las emisiones en aproximadamente 2.5 millones de toneladas equivalentes de dióxido de carbono y 160,000 toneladas equivalentes de CFC-11.
Figura 2.3 Fuentes y sumideros de óxido nitroso, megatoneladas de óxido nitroso por año. Los valores que se muestran son la media para el período 2010-2019. Fuente: Tian et al. 2024
Medidas actualmente disponibles (potencial de reducción de ~40%)
Producción de ácido
Producción de ácido adípico: reducción catalítica y destrucción térmica
Producción de ácido nítrico: reducción catalítica y destrucción térmica
Tratamiento de desechos
- Mejorar el tratamiento de aguas residuales para aumentar la N2/N2Relación O
- Reducir la quema de biomasa y de combustibles fósiles.
Eficiencia en la gestión de explotaciones agrícolas
- Pruebas de nitrógeno: Pruebas de nitrógeno en suelos y plantas
- Aplicación de nitrógeno: aplicación dividida utilizando fertilizantes de liberación controlada; inhibidores de la ureasa y la nitrificación; tasas de aplicación reducidas; y mayor reciclaje del estiércol.
- Manejo de cultivos: integración de cultivos fijadores de nitrógeno en rotaciones, labranza reducida y uso de cultivos de cobertura
- Dietas para el ganado: optimización de la ingesta de proteínas
- Pastoreo: Pastoreo rotacional
- Almacenamiento/proceso de estiércol: separación de sólidos/purines; almacenamiento en condiciones secas y secado rápido; digestión anaeróbica
- Control de drenaje: franjas de protección
- Planificación: Integración de la producción agrícola y ganadera
Cómo evitar las disyuntivas
Varias medidas de descarbonización emergentes podrían provocar un aumento de las emisiones de óxido nitroso.
Existe un riesgo considerable de que el aumento del uso de amoníaco como combustible para el transporte marítimo y de biocombustibles derivados de cultivos fertilizados pueda producir importantes emisiones de óxido nitroso, contrarrestando parcial o totalmente los beneficios climáticos previstos.
Por ejemplo, estudios recientes sugieren que las emisiones de óxido nitroso derivadas del uso de amoníaco como combustible para el transporte marítimo podrían, si no se gestionan adecuadamente, superar las emisiones de óxido nitroso procedentes de la agricultura. (Sección 6.3.3)
Es necesario comprender mejor las ventajas y desventajas de la reducción del dióxido de carbono, el metano y el óxido nitroso en todos los sectores, de modo que se puedan mejorar las tecnologías y desarrollar políticas para gestionar los riesgos. (Sección 6.3.3)
OPCIONES MULTILATERALES DE ACCIÓN EN MATERIA DE ÓXIDO NITROSO
Los efectos del óxido nitroso sobre la capa de ozono y el clima, junto con sus estrechos vínculos con otros compuestos de nitrógeno, hacen que sea objeto de varios acuerdos ambientales multilaterales, entre ellos el Acuerdo Climático de París y la Convención de Viena para la Protección de la Capa de Ozono (Sección 6.4).
Además, un enfoque integrado a través de la gestión sostenible del nitrógeno que incluya una ambiciosa reducción del óxido nitroso permitiría reducciones asociadas en otros compuestos de nitrógeno y contribuiría a alcanzar varios otros objetivos internacionales.
Éstos incluyen:
- Meta 7 del Marco Mundial para la Diversidad Biológica: reducir al menos a la mitad las pérdidas de nutrientes al medio ambiente para 2030;
- Los objetivos del Protocolo de Gotemburgo en materia de amoníaco y óxidos de nitrógeno en el marco de la Convención sobre la contaminación atmosférica transfronteriza a gran distancia;
- Varios de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, entre los que se incluyen en particular:
Meta:Poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible;
Meta: Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos;
Meta:Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles;
Meta:Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos regulando las emisiones y promoviendo el desarrollo de energías renovables.
En última instancia, la implementación exitosa de cualquier esfuerzo multilateral para reducir las pérdidas de óxido nitroso o nitrógeno de manera más amplia requerirá una acción concertada a escala nacional y subnacional.