Como a amônia de granjas de porcos pode aumentar o óxido nitroso em solos vizinhos

Grandes granjas de porcos liberam amônia no ar à medida que os dejetos animais se decompõem. Uma parte considerável desse gás se afasta dos galpões com o vento e volta a se depositar em áreas próximas, onde pode mudar a química dos solos ao redor.

Pesquisadores agora identificaram que esse mecanismo, muitas vezes deixado de lado, pode acionar a liberação de óxido nitroso - um gás de efeito estufa muito potente e que também danifica a camada de ozônio.

O achado indica que a poluição que “escapa” das granjas pode, de forma discreta, aumentar os impactos climáticos em ecossistemas logo além da cerca da fazenda.

Poluição por amônia de granjas de porcos

Os solos a favor do vento nas proximidades de uma grande granja de porcos na província de Hubei, na China central, mostraram esse padrão com mais nitidez.

Jianlin Shen e colegas do Institute of Subtropical Agriculture (ISA) acompanharam as emissões de gases em diferentes pontos da paisagem no entorno da granja.

O grupo registrou que as áreas que recebiam mais amônia - um gás rico em nitrogênio liberado por dejetos e esterco - geravam quantidades claramente maiores de óxido nitroso.

As medições indicaram que as emissões diminuíam de maneira contínua conforme aumentava a distância em relação aos galpões, formando um gradiente bem definido que acompanhava a dispersão da amônia pelo ar.

Esse desenho, guiado pela proximidade, sugeriu uma ligação ambiental direta - e levou os cientistas a investigar com mais atenção como a amônia da granja altera a química e a biologia dos solos vizinhos.

Amônia transforma os solos próximos

Depois que a amônia sai das instalações da granja de porcos e das pilhas de esterco, o vento a carrega na direção a favor do vento e ela retorna ao solo em áreas próximas.

Os cientistas chamam isso de deposição de amônia - o processo em que a amônia presente no ar se deposita no solo após percorrer apenas uma curta distância.

No solo, a amônia se converte rapidamente em amônio, uma forma dissolvida de nitrogênio que os microrganismos conseguem usar com facilidade. Perto de grandes granjas, essa entrada contínua de nitrogênio pode, ao longo do tempo, deslocar a química do solo até mesmo em áreas vizinhas que seguem sem cultivo.

À medida que os microrganismos processam esse nitrogênio adicional, eles podem gerar óxido nitroso - um gás de efeito estufa poderoso. Em um período de 100 anos, as Nações Unidas estimam que o óxido nitroso retém cerca de 298 vezes mais calor do que o dióxido de carbono por libra.

Um estudo de 2009 também apontou o óxido nitroso como a maior emissão que destrói a camada de ozônio ainda liberada neste século. Juntos, esses efeitos significam que pequenas mudanças nos níveis de nitrogênio nos solos ao redor das granjas podem trazer consequências inesperadas para o clima e para a química atmosférica.

Microrganismos liberam óxido nitroso

Com o aumento de amônio disponível, os microrganismos do solo reagiram rapidamente, acelerando processos que liberam óxido nitroso enquanto transformam o nitrogênio. Uma etapa central é a nitrificação, na qual microrganismos convertem amônio em nitrato em solos ricos em oxigênio para obter energia.

“Nossas descobertas demonstram que a deposição de amônia de fazendas de pecuária pode estimular a atividade microbiana do solo e levar ao aumento das emissões de óxido nitroso”, disse Shen.

Sinais genéticos presentes no solo ajudaram a indicar quais microrganismos estavam por trás do efeito. A contagem de genes subia e descia conforme variavam os níveis de amônia, apontando para organismos que se alimentam de amônia e dão início às reações químicas que, mais adiante, acabam liberando óxido nitroso.

“À medida que a amônia se acumula no solo, ela fornece mais substrato para microrganismos nitrificantes”, disse Shen.

Os pesquisadores também observaram quantidades mais altas de arqueias oxidantes de amônia nas áreas com emissões mais fortes, próximas à granja de porcos.

Essa correspondência estreita entre abundância microbiana e liberação de óxido nitroso reforçou a interpretação de que a nitrificação impulsionada pela amônia sustentava o padrão observado.

Testes em laboratório confirmam a causa

Para confirmar que a amônia era, de fato, a responsável pelo aumento de óxido nitroso, a equipe do ISA levou amostras de solo para o laboratório e as avaliou sob condições controladas.

Os cientistas acrescentaram diferentes formas de nitrogênio a frascos com solo. Quando o nitrogênio era fornecido em formas associadas à amônia, os solos liberavam visivelmente mais óxido nitroso do que quando os pesquisadores adicionavam nitrogênio que já havia sido convertido em nitrato.

Com níveis moderados de umidade, o solo ainda mantinha oxigênio suficiente para que os microrganismos nitrificantes continuassem ativos. Nessa situação, eles seguiram convertendo o amônio em outros compostos de nitrogênio - liberando óxido nitroso no processo.

Os resultados de laboratório refletiram de perto os padrões medidos ao redor da granja de porcos. Ainda assim, os pesquisadores destacaram que outros tipos de solo, climas ou condições meteorológicas podem alterar o quanto a amônia impulsiona as emissões de óxido nitroso em diferentes locais.

Emissões acima do esperado

Ao estimar a poluição por óxido nitroso, cientistas frequentemente recorrem às diretrizes do Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).

Essas diretrizes utilizam o chamado fator de emissão - um percentual padrão que estima quanto de poluição se forma depois que o nitrogênio entra em um ecossistema. Para a deposição de amônia, o IPCC geralmente assume que cerca de 1 percent do nitrogênio depositado acaba sendo liberado como óxido nitroso.

Nas proximidades da granja de porcos, porém, os pesquisadores calcularam que aproximadamente 1.3 percent do nitrogênio-amônia depositado retornou ao ar na forma de óxido nitroso.

A diferença pode parecer pequena, mas sugere que os ecossistemas no entorno de grandes operações pecuárias podem estar gerando mais gás de efeito estufa do que os modelos climáticos atualmente contabilizam - mesmo sem aplicação de fertilizante.

Reduzindo amônia em granjas de porcos

Uma forma de reduzir essas emissões pode ser diminuir, já na origem, o quanto de amônia consegue escapar.

Ajustes na alimentação dos animais, armazenamento de esterco mais eficiente e sistemas de ventilação melhores podem contribuir para reduzir a amônia liberada pelos galpões e pelas pilhas de resíduos. Medidas como cobrir o local de armazenamento, remover dejetos com maior frequência e tratar o ar de exaustão ajudam a limitar a quantidade de amônia que se desloca e se deposita nas áreas vizinhas.

“Reduzir as emissões de amônia de sistemas pecuários poderia, portanto, ajudar a mitigar tanto a poluição do ar quanto as mudanças climáticas”, disse Shen.

Muitas dessas melhorias exigem investimento e manutenção constante; por isso, o efeito real dependerá de quão amplamente os produtores as adotam - e de como conseguem mantê-las funcionando ao longo do tempo.

Surge um elo oculto do nitrogênio

A amônia que se dispersa a partir de granjas de porcos pode acabar elevando o óxido nitroso “ao lado”, conectando a poluição local do ar ao total mais amplo de gases de efeito estufa.

Trabalhos futuros podem ajudar a ajustar os modelos do IPCC para incorporar esses picos próximos, enquanto os produtores avaliam as formas mais acessíveis de cortar a amônia.

Ao mesmo tempo, os pesquisadores alertam para limitações nos resultados. Uma única operação de suínos não representa todas as zonas climáticas, tipos de solo ou configurações de ventilação usadas na pecuária.

Chuvas sazonais, acidez do solo e vegetação podem influenciar o quanto de amônia se fixa no chão, e esses mesmos fatores também podem direcionar a liberação de óxido nitroso.

Como a equipe do ISA testou apenas determinados solos em frascos no laboratório, as respostas mais intensas observadas sob condições controladas podem não se repetir em todos os campos reais.

Levantamentos mais amplos, abrangendo diferentes animais, regiões e sistemas de produção, serão necessários para indicar se essa via da amônia é generalizada ou se representa apenas um ponto quente raro.