Bemeste landbouwgrond stoot ruim de helft minder van het sterke broeikasgas N2O (lachgas) uit als er een speciale bacterie op is aangebracht. Dat blijkt uit experimenten in Noorwegen, met verschillende typen zand- en kleigrond. De studie is deze woensdag gepubliceerd in Nature.
In de opwarming van de aarde heeft lachgas, in vergelijking met de broeikasgassen CO2 en methaan (CH4), een klein aandeel – circa 6 procent. Maar in de landbouw speelt lachgas juist een relatief grote rol. Een derde van alle broeikasgassen die de Nederlandse landbouw uitstoot is lachgas.
De uitstoot van lachgas is de afgelopen eeuw met name toegenomen door het gebruik van (kunst)mest. De opbrengst van gewassen is daardoor weliswaar sterk gestegen, maar er zitten ook veel nadelen aan. Een deel van de stikstof in mest komt vrij uit de bodem in de vorm van lachgas. Dat is niet alleen een broeikasgas, het breekt ook ozon in de stratosfeer af. Dat vergroot het gevaar op een ozongat, waardoor mens en dier minder beschermd zijn tegen zonnestraling. Daarnaast spoelt een deel van de stikstof in mest in de vorm van nitraat (NO3–) uit naar oppervlaktewateren. Het zorgt daar voor verstikkende algenbloei en een afname van de biodiversiteit. En een deel van de stikstof vervluchtigt in de vorm van ammoniak (NH3) en draagt bij aan luchtvervuiling en longaandoeningen bij de mens. Daarnaast schaadt een overmatige neerslag van ammoniak de natuur.
Lachgas is een van de vele stikstofverbindingen die in de bodem gevormd worden door micro-organismen. Er zijn bacteriën die lachgas kunnen afbreken. „Maar vaak zie je dat die ook lachgas kunnen vormen”, zegt procestechnoloog Lars Bakken, hoogleraar aan de Norwegian University of Life Sciences en coördinerend auteur van de studie. Bakken legt uit dat hij met collega’s erin is geslaagd uit afvalwater een bacteriegroep te isoleren die wel lachgas kan afbreken, maar niet de genen heeft om het ook te vormen. „Dat was echt mazzel”, zegt Bakken. Uit die groep isoleerden ze vervolgens één bacteriestam, Cloacibacterium sp. CB-01, die in de bodem goed bleek te overleven. Hij liet zich ook goed kweken in het laboratorium.
De onderzoekers deden vervolgens verschillende typen zand- en kleigrond in emmers, zetten die in de buitenlucht, en dienden er ter vervanging van (kunst)mest afvalwater aan toe. Een deel van de emmers kreeg afvalwater waaraan ook de gekweekte bacterie was toegevoegd. De uitstoot van lachgas uit de emmers werd negentig dagen lang gemeten. Bij de emmers mét de bacterie lag de uitstoot van lachgas 50 tot 95 procent lager dan bij de emmers zonder de bacterie.
Kalkrijke kleigrond
Daarna voerden de onderzoekers nog een experiment uit in het veld, waarbij ze het afvalwater met de bacterie toevoegden aan kalkrijke kleigrond. Ook daar nam de uitstoot van lachgas met meer dan de helft af vergeleken met grond die was bemest met afvalwater zonder de bacterie.
„Het is een indrukwekkende set aan experimenten”, reageert bodemkundige Mart Ros van Wageningen University & Research, die niet bij het onderzoek was betrokken. Met collega’s Dorien Westerik, Rima Porre en Jan Willem van Groenigen heeft hij de publicatie gelezen. Ze werken samen in een project om de uitstoot van lachgas uit landbouwgrond te verminderen via aanpassingen in de bemesting. „Het kan veel uitmaken dat je een gewas precies op de juiste tijd en in de juiste hoeveelheid bemest, en dan alleen de planten die ook iets nodig hebben”, zegt Ros. Ze noemen de beschreven aanpak in de publicatie „vernieuwend”. „Het modificeren van het bodemmicrobioom is een relatief onontgonnen onderzoeksveld.” Maar ze hebben sterke twijfels of deze aanpak op grote schaal uitvoerbaar is. Bovendien noemen ze het een end-of-pipe-oplossing. De uitstoot van lachgas komt door een overmatig en inefficiënt gebruik van stikstof uit dierlijke mest en kunstmest. „Je zou eerst dat kunnen verbeteren”, zegt Ros. De Noorse hoogleraar Bakken zegt dat je beide tegelijk kunt doen.
De Wageningse onderzoekers wijzen er ook nog op dat de aanpak op slechts vier bodemtypen is uitgeprobeerd. En niet op bijvoorbeeld veengrond, waar Nederland rijk aan is. „Juist daaruit komt veel lachgas vrij”, zegt Ros. Ze vragen zich ook af of de bacterie zich behalve in afvalwater ook op andere manieren laat kweken.
Hoogleraar Bakken vertelt dat ze dat nu aan het proberen zijn. Ook zijn ze bezig de bacterie genetisch aan te passen zodat hij lachgas specifieker en efficiënter afbreekt.