Fritz Haber'ın Hayatı ve Tarımın Sera Gazı Emisyonları Etkisi

Sera Gazları ve Tarım Fritz Haber'ın Mirası | Bilim
F ritz Haber iyi adam mı, kötü adam mı?
1918 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan Fritz Haber, Haber Bosch sürecinin geliştirilmesindeki rolü nedeniyle ödüle layık görüldü. Bu süreç, havadaki azot gazını kullanarak amonyak üretme yöntemini içerir. Bu teknik, tarımın gübre olarak guano veya gübre kaynağına ihtiyaç duymadan azot gübre elde etmesini sağlamış ve milyonlarca insanın açlıktan kurtarılmasına katkıda bulundu. Dünya genelindeki mevcut gıda arzının yaklaşık yarısı, bu süreçle elde edilen gübrelerin kullanımına dayanmaktadır ve vücudumuzdaki azot atomlarının yaklaşık yarısı buna dayandırılabilir.


 


Ancak bu süreç, çiftçilere bu yeni ve bol miktarda sentetik azot gübresini istedikleri gibi kullanma olanağı sağladı. Bu durum, tarımın sera gazı salımına önemli bir katkı sağlamasına neden oldu. Bu gübrelerin emisyonları, atmosferde 100 yıl boyunca karbondioksitin 300 katı kadar ısınma potansiyeline sahip olan bir sera gazı olan nitrojen oksitini ortaya çıkarır. Topraktaki mikroplar, azot gübresini nitrojen oksitine dönüştürür ve daha fazla azot gübresi miktarı, daha fazla nitrojen oksiti üretmelerine neden olur.



Haber Bosch sürecinin karmaşık mirası

Haber Bosch süreci, atmosferik azotun hidrojenle tepkimesini demir bazlı bir katalizör kullanarak amonyak oluşturmayı teşvik eder. Bu işlem yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilir. Katalizör, atmosferik azotun, neredeyse tepkimeye girmek istemeyen son derece stabil, pratikte etkisiz bir molekül olmasından dolayı gereklidir hidrojen genellikle fosil yakıtlardan elde edilir, genellikle metandan ("doğal gaz") gelir, ancak kömür ve nafta da kullanılabilir. Bu nedenle oldukça enerji yoğun bir süreçtir tarım sektörünün buna dayalı güveni, fosil yakıt şirketlerine devam etmek için uygun bir mazeret sunar, çünkü durup dururken, iddia ettikleri gibi, sondajı durdururlarsa gübre tükenir ve herkes açlıktan ölür.

Eğer hala Haber'ın dünyaya olan nihai etkisi konusunda kararsızsanız, ayrıca I. Dünya Savaşı siper savaşlarında Almanların kullandığı klor gazını geliştirmede de etkin rol oynamış ve çalışması daha sonra Nazilerin 6 milyon Avrupa Yahudisi'nin yanı sıra ailesinin bir kısmını da öldürdüğü Zyklon B'yi mükemmelleştirmek için genişletilmiştir.

Tarım, aşırı azotunu nitrat formunda su yollarına sızdırdığından, deniz yaşamının yaşayamadığı düşük oksijenli "ölü bölgeler" yaratan alg patlamalarına neden olur.

Tarımdan kaynaklanan azot emisyonlarını azaltmanın bir yolu, sadece gübreyi daha verimli kullanmaktır. Ancak, fosil yakıtlarda ve antibiyotiklerde gördüğümüz gibi, insanoğlu elimizde mucizevi bir madde olduğunda, etkisini en aza indirmek yerine mümkün olduğunca fazla kullanma eğilimindedir. Onun etrafında nasıl atıldığını öğrendik. Ancak, eğer şimdi gübreyi daha az kullanmaya başlasak bile, sera gazı emisyonlarını azaltmak için kullanılabilecek bir tekniği seçme zamanı çoktan geçmiştir bunları uygulamaya koymamız gerekiyor.

Azot soluyan bakteriler, azot oksitini topraktan moleküler olarak azot formuna dönüştürerek topraktaki azot oksitini azaltır. Düşük veya hiç oksijen olmayan koşullarda solunum için oksitleyici olarak kullanırlar. Bu azot soluyan bakterileri toprağa eklemek, nitrojen oksit emisyonlarını azaltmaya yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, topraktaki mikrobiyomu değiştirmenin, vücuttaki mikrobiyomu değiştirmek kadar zor olduğunu fark ettikleri için zaten toprakta olabilecek herhangi bir azot soluyan bakterinin büyümesini teşvik etmeye çalışmak yerine, bunları dışarıda yetiştirmeye ve ardından eklemeye karar verdiler. Kaynakları kısmen işlenmiş kanalizasyon suyu olan "digestat" denilen bir organik gübreye gidecek olan bu bakterilerin seviyelerini oksijenin olmadığı koşullarda zenginleştirdi.

Araştırmacılar, özellikle bu suşun, azot oksitini parçalamak için gereken enzime sahip olduğu, ancak onu diğer azot bileşiklerinden yapmak için kullanılan enzimlere sahip olmadığı için bu belirli suşa odaklandılar. Ve aynı zamanda en hızlı, en verimli suş değilse de, en mücadeleci suştur Oksijen olduğunda bile yüksek konsantrasyonlara ulaşır ve toprakta iyi çalışır.

Bu digestat toprağa karıştırıldığında, gübre kaynaklı emisyonlar, toprağın pH ve organik karbon içeriğine bağlı olarak, %50 ila %95 oranında azaltılmıştır. Etki, tam büyüme mevsimi boyunca sürmüştür. Eklenen azot soluyan bakterilerin varlığı, zaten toprakta bulunan yerli mikrobiyotu etkilemedi gibi görünmüş ve eklenen bakteriler, antibiyotik direnci veya patojenlik genlerini taşımamıştır. Bu bakterilerin tarımda kullanılacaklarsa bu özelliklerin olmaması açıkça önemlidir. Ancak henüz test edilmemiş olan bir şey var, bu bakterilerin varlığının bitki büyümesini etkileyip etkilemediğidir.

Gelecekteki emisyonların matematiksel modellemesini kullanarak, araştırmacılar bu bakterilerin toprağa eklenmesinin nitrojen oksit emisyonlarını %60 azaltabileceğine ve bunların tüm sıvı gübre sistemlerine Avrupa'da eklenmesi durumunda Avrupa'nın antropojenik nitrojen oksit emisyonlarını %3 ila %4 oranında azaltabileceğine sonuçlandırdılar.



Kaynak: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07464-3