Ερευνητές του Πανεπιστήμιου Θεσσαλίας διερευνούν την ανάπτυξη καινοτόμων και φιλικών προς το περιβάλλον στρατηγικών για να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα των αζωτούχων λιπασμάτων και να περιορίσουν το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα. Όσο και αν ακούγεται περίεργο, τα συνθετικά λιπάσματα επιταχύνουν την κλιματική αλλαγή! Παρότι η εκτεταμένη χρήση τους στη σύγχρονη γεωργία συνέβαλε στην ανάπτυξη του παγκόσμιου πληθυσμού και στην ικανοποίηση των συνεχώς αυξανόμενων αναγκών διατροφής, δυστυχώς οι επιπτώσεις τους στην κλιματική αλλαγή είναι ορατές.
Το άζωτο (N) είναι ένα στοιχείο με μεγάλη σπουδαιότητα για τη ζωή και το περιβάλλον και τα φυτά έχουν θεμελιώδη εξάρτηση από αυτό, καθώς είναι το θρεπτικό στοιχείο που χρειάζονται στις μεγαλύτερες ποσότητες για να επιτελέσουν τις βιολογικές τους διεργασίες. Υπολογίζεται ότι περισσότερο από 150 εκατομμύρια τόνοι συνθετικών λιπασμάτων προστίθενται στο έδαφος παγκοσμίως κάθε χρόνο για τη διαχείριση της τροφοπενίας αζώτου που επιδρά στην αύξηση και την ευρωστία των φυτών.
Η διαχείριση του αζώτου όμως είναι μία μοναδική και σύνθετη διαδικασία. Η χρήση αζωτούχων λιπασμάτων έχει πολύ χαμηλό ποσοστό αποτελεσματικότητας καθώς το 50-70% του εφαρμοζόμενου αζώτου (Ν) δεν παραμένει στο έδαφος για να προσληφθεί από το φυτό αλλά, είτε χάνεται μέσω εξάτμισης με την μορφή αμμωνίας ή μέσω έκπλυσης στα υπόγεια νερά (νιτρορύπανση) με την μορφή των νιτρικών ιόντων, είτε καταλήγει στην ατμόσφαιρα ως υποξείδιο του αζώτου (N2O). Το τελευταίο μάλιστα, αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά αέρια του θερμοκηπίου (GHG) και είναι 300 φορές πιο επικίνδυνο από το διοξείδιο του άνθρακα. Η δε περιβαλλοντική ρύπανση που προκύπτει από τις παραπάνω διεργασίες κοστίζει στην Ευρώπη ως και €320 δις ετησίως, ποσό διπλάσιο από το κέρδος που προσφέρει στο εισόδημα των παραγωγών η χρήση αζωτούχων λιπασμάτων.
Οι ερευνητές καλούνται τώρα να βελτιώσουν τον δείκτη της χρήσης αποτελεσματικότητας του αζώτου (Nitrogen Use Efficiency, NUE) που είναι απαραίτητο για τη βελτιστοποίηση των αποδόσεων των καλλιεργειών και του γεωργικού εισοδήματος, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τις απώλειές του στο περιβάλλον και περιορίζοντας τις επιπτώσεις του στην κλιματική αλλαγή.
Νιτροποίηση είναι η λέξη «κλειδί»
Οι απώλειες των εφαρμοζόμενων αζωτούχων λιπασμάτων οφείλονται κυρίως στη δράση μιας συγκεκριμένης ομάδας μονοκύτταρων μικροοργανισμών (βακτηρίων και Αρχαίων) που ονομάζονται νιτροποιητές, οι οποίοι μετατρέπουν το αμμωνιακό άζωτο σε νιτρικό. Αν επιβραδυνθούν αυτές οι μικροβιακές μετατροπές, τότε θα επιτευχθεί μια πιο αποτελεσματική διαχείριση του αζώτου στο έδαφος και θα περιοριστεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των συνθετικών λιπασμάτων.
Μια σειρά από χημικές ενώσεις που ονομάζονται παρεμποδιστές νιτροποίησης (ΠΝ) και που χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με αζωτούχα λιπάσματα μπορούν να επιτύχουν αυτή την επιβράδυνση. Πρόκειται για ένα μικρό αριθμό ενώσεων που εμφανίζουν μεγάλες διακυμάνσεις στην αποτελεσματικότητά τους (ανάλογα με το έδαφος που εφαρμόζονται) ενώ ελάχιστα είναι γνωστά για τον μηχανισμό δράσης τους, την περιβαλλοντική τους τύχη και τις πιθανές τοξικές επιδράσεις τους στο περιβάλλον.
Τους παρεμποδιστές βάζουν κάτω από το μικροσκόπιο ερευνήτριες και ερευνητές στο Τμήμα Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας και στο Τμήμα Περιβάλλοντος του Πανεπιστήμιου Θεσσαλίας, οι οποίοι αναπτύσσουν καινοτόμες και φιλικές προς το περιβάλλον στρατηγικές για την αύξηση της αποτελεσματικότητας των αζωτούχων λιπασμάτων και τον περιορισμό του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος. Ειδικότερα η χρήση βιολογικών παρεμποδιστών νιτροποίησης (ΠΝ) που παράγουν τα φυτά μέσω των ριζών τους αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη πρακτική για την επιβράδυνση του κύκλου του αζώτου και τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής.
Τα δύο Τμήματα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας με επικεφαλής τον Καθηγητή Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας και Βιοτεχνολογίας του Τμήματος Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας κ. Δημήτρη Καρπούζα και την Επίκουρη Καθηγήτρια Περιβαλλοντικής Μικροβιολογίας του Τμήματος Περιβάλλοντος κα. Πόπη Παπαδοπούλου και με μια πολυμελή ομάδα ερευνητών από Ελλάδα, Πορτογαλία και Ινδία εργάζονται για την ανακάλυψη νέων καινοτόμων συνθετικών και βιολογικών παρεμποδιστών νιτροποίησης ΠΝ με προοπτική άμεσης χρήσης στην σύγχρονη γεωργική πρακτική.
Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας έχει ήδη ανακαλύψει έναν νέο συνθετικό παρεμποδιστή νιτροποίησης ΠΝ με εξειδικευμένη δράση έναντι των νιτρωδοποιητικών αρχαίων και σε συνεργασία με ερευνητικές ομάδες από το University of Vienna (Αυστρία), Εcole Centrale de Lyon (Γαλλία) και University of Alberta (Καναδά) μελετά τον μηχανισμό δράσης του σε βιοχημικό επίπεδο. Παράλληλα συνεργάζεται με ιδιωτικούς φορείς για την ανάπτυξη νέων λιπασμάτων που θα περιλαμβάνουν μίγματα ΠΝ ή νέους βιολογικούς ΠΝ με στόχο την αξιοποίηση της αζωτούχου λίπανσης στην γεωργία στον μέγιστο βαθμό και τον περιορισμό του περιβαλλοντικού τους αποτυπώματος.
Οι ερευνητικές αυτές δράσεις συντονίζονται από το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας και χρηματοδοτούνται από την Ευρωπαϊκή Ένωση μέσω του προγράμματος ACTIONr συνολικού προϋπολογισμού €1.5 εκατ. (www.actionr.eu) αλλά και μέσω ιδιωτικών φορέων όπως το Grantham Foundation, ΗΠΑ ($1.1 εκατ.) που επενδύει στην ανάπτυξη καινοτόμων εργαλείων και στρατηγικών για τον περιορισμό της κλιματικής αλλαγής.
Αυτό που αξίζει να αναφερθεί είναι ότι η εν λόγω ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας διαθέτει μια από τις μεγαλύτερες συλλογές νιτροποιητικών μικροοργανισμών παγκοσμίως. Βάσει αυτής της συλλογής έχει αναπτύξει μια σειρά καινοτόμων εργαλείων και υπηρεσιών για την αξιολόγηση νέων παρεμποδιστών νιτροποίησης αλλά και για την ανάλυση της οικοτοξικότητας νέων βιοκτόνων ενώσεων όπως γεωργικά και κτηνιατρικά φάρμακα.
Website: https://env.uth.gr/ & https://bio.uth.gr
Email. [email protected], [email protected]
