Une recherche pivot découvre les pratiques et les technologies clés d’une agriculture durable

Les chercheurs d’Argonne quantifient comment réduire les émissions des exploitations agricoles en changeant leurs pratiques et en adoptant de nouvelles technologies.

Actuellement, le secteur agricole contribue de manière significative aux émissions de gaz à effet de serre (GES) aux États-Unis, représentant 9% des émissions globales de GES du pays. Les pratiques que les céréaliculteurs utilisent pour produire leurs cultures – gestion de la fertilité, pratiques de travail du sol et rotation des cultures – influencent l’empreinte carbone globale de l’agriculture américaine. En utilisant des pratiques durables, les agriculteurs pourraient réduire considérablement leur empreinte carbone et devenir un partenaire essentiel de l’industrie des biocarburants dans ses efforts pour produire les carburants les plus faibles en carbone possible.

« Ce travail est unique car nous fournissons une quantification complète de l’intensité en carbone (IC) pour les activités du berceau à la ferme en effectuant une analyse basée sur des scénarios pour des pratiques agricoles sélectionnées qui utilise des données d’inventaire du cycle de vie régionalisées et un sol organique spatialement explicite. outil de modélisation du carbone. « – Xinyu Liu, stagiaire postdoctoral

Une étude récente menée par des chercheurs de la division des systèmes énergétiques du laboratoire national d’Argonne du département américain de l’énergie (DOE) a quantifié la mesure dans laquelle les fermes pourraient réduire les émissions en modifiant leurs pratiques et en adoptant de nouvelles technologies. Xinyu Liu, une personne nommée postdoctorale, a écrit sur la recherche pivot en Lettres de recherche environnementale, publié le 20 juillet. Elle a collaboré avec Hoyoung Kwon, principal scientifique environnemental, et Michael Wang, directeur des évaluations des systèmes, tous d’Argonne; et Daniel Northrup, ancien sous-traitant de l’Agence des projets de recherche avancée du DOE – Énergie (ARPA-E), maintenant avec Benson Hill, une entreprise d’amélioration des cultures à St. Louis.

« Ce travail est unique car nous avons quantifié la façon dont l’intensité en carbone (IC) de la matière première du maïs changerait avec un large éventail de pratiques agricoles et de différentes régions agricoles. Outre les émissions de GES provenant de la fabrication et de l’utilisation d’intrants agricoles, nous avons également examiné les impacts du carbone organique du sol », a déclaré Liu.

La recherche s’est concentrée sur la ceinture de maïs de l’Illinois, de l’Indiana, de l’Iowa, du Minnesota, du Nebraska, de l’Ohio, du Michigan, du Dakota du Sud et du Wisconsin et a montré comment différentes pratiques agricoles affectent l’EC des matières premières. Les professionnels de l’agriculture durable pourraient mettre en œuvre des pratiques d’IC ​​plus faibles, telles que l’adoption d’un travail de conservation du sol, la réduction de l’utilisation d’engrais azotés et la mise en œuvre de cultures de couverture, afin de réduire leur empreinte carbone, ce qui pourrait améliorer l’efficacité de la ferme et aider l’environnement.

Les recherches de l’équipe Argonne se sont historiquement concentrées sur l’IC des biocarburants, qui est déterminé via la technique d’analyse du cycle de vie pour tenir compte des utilisations et des émissions d’énergie / de matériaux lors de la production et de la conversion des matières premières en carburant. La technique est utilisée par le programme Low Carbon Fuel Standard (LCFS) du California Air Resources Board pour calculer l’IC des biocarburants. Les exploitations qui réduisent l’IC de biocarburants peuvent générer des crédits LCFS, qui ont une valeur monétaire pour les producteurs de biocarburants et potentiellement pour les agriculteurs fournissant les matières premières à faible teneur en carbone. Les producteurs de biocarburants peuvent améliorer leur score global d’IC ​​en récompensant les matières premières avec un IC inférieur, réduisant ainsi encore l’IC total des biocarburants.

Actuellement, LCFS autorise les applications provenant d’installations individuelles de conversion de biocarburants, ce qui a entraîné des investissements et des innovations importants dans les processus de production pour réduire l’IC. Cependant, le conseil note l’IC pour les matières premières sur la base d’une moyenne nationale, quelles que soient les variations importantes de l’IC au niveau du champ en fonction des pratiques de production. Les travaux d’Argonne déterminent la source de la variation et suggèrent qu’un changement de pratique agricole entraînerait des réductions importantes des émissions s’il était mis en œuvre à grande échelle.

« Nous avons effectué une analyse CI basée sur des scénarios de l’éthanol de maïs, couplée à des données d’inventaire régionalisées, pour diverses pratiques agricoles afin de gérer les champs de maïs et identifié des paramètres clés affectant les émissions de GES du berceau à la ferme », a déclaré Liu. « Les résultats démontrent de grandes variations spatiales de l’IC pour le maïs, et éventuellement pour l’éthanol, en raison de l’utilisation des intrants agricoles et des pratiques de gestion des terres. »