Fritz Haber : gentil ou méchant ? Il a remporté le prix Nobel de chimie en 1918 pour sa part dans le développement du procédé Haber-Bosch, une méthode permettant de générer de l’ammoniac à partir de l’azote présent dans l’air. Cette technique a libéré l’agriculture de la contrainte de devoir s’approvisionner en guano ou en fumier pour fabriquer des engrais azotés et est largement reconnue pour avoir sauvé des millions de personnes de la famine. Environ la moitié de l’approvisionnement alimentaire mondial actuel dépend des engrais fabriqués à partir de ces engrais, et environ la moitié des atomes d’azote présents dans notre corps peuvent y être attribués.
Mais cela a également permis aux agriculteurs d’utiliser avec abandon cet engrais azoté synthétique nouvellement abondant. Cela a accentué le rôle de l’agriculture en tant que contributeur important au réchauffement climatique, car les émissions résultant de ces engrais sont un gaz à effet de serre, dont le potentiel de réchauffement est près de 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone et qui reste dans l’atmosphère pendant 100 ans. Les microbes présents dans le sol convertissent l’engrais azoté en oxyde nitreux, et plus ils doivent travailler avec d’engrais azoté, plus ils produisent d’oxyde nitreux.
L’agriculture rejette également une grande partie de l’excès d’azote dans les cours d’eau sous forme de nitrate, générant des proliférations d’algues qui créent des « zones mortes » à faible teneur en oxygène où aucune vie marine ne peut vivre.
Une façon de réduire les émissions d’azote des exploitations agricoles serait simplement d’utiliser les engrais de manière plus efficace. Mais – comme nous l’avons vu avec les combustibles fossiles (ainsi que les antibiotiques et les plastiques) – lorsque les humains ont une substance miraculeuse entre les mains, nous ne parvenons tout simplement pas à l’utiliser à des niveaux qui minimisent son impact. Au lieu de cela, nous semblons obligés de jeter autant de choses que possible. Mais même si nous commencions à utiliser moins d’engrais dès maintenant, il serait grand temps de choisir une seule technique pour réduire les émissions de gaz à effet de serre ; nous devons tous les mettre en action.
Les bactéries dénitrifiantes réduisent les niveaux d’oxyde nitreux dans le sol en le convertissant en forme moléculaire d’azote présente dans l’air. Ils l’utilisent comme oxydant pour la respiration dans des conditions où l’oxygène est faible ou inexistant. Ainsi, l’ajout de ces bactéries respirant l’azote au sol pourrait contribuer à réduire les émissions d’oxyde d’azote.
Modifier le microbiome du sol est tout aussi difficile que modifier le microbiome de notre corps. Ainsi, au lieu d’essayer de favoriser la croissance de bactéries dénitrifiantes qui pourraient déjà se trouver dans le sol, les chercheurs ont décidé de les cultiver à l’extérieur, puis de les ajouter. Leur source était des eaux usées partiellement traitées, appelées digestats, qui étaient de toute façon destinées à être des engrais organiques. . Le maintien du digestat dans des conditions sans oxygène a enrichi leurs niveaux d’une souche de bactéries respirant l’azote.
Les chercheurs se sont concentrés sur cette souche particulière car elle possède l’enzyme nécessaire pour décomposer l’oxyde nitreux, mais pas les enzymes utilisées pour le fabriquer à partir d’autres composés azotés. Et même si ce n’est pas la variété la plus rapide et la plus efficace en matière de respiration de l’azote, elle a gagné parce qu’elle est la plus tenace : elle pousse jusqu’à des concentrations élevées même en présence d’oxygène et fonctionne bien dans le sol.
Lorsque ce digestat était mélangé au sol, les émissions induites par les engrais étaient réduites de 50 à 95 pour cent, en fonction du pH et de la teneur en carbone organique des sols. L’effet a duré pendant toute la saison de croissance. La présence des bactéries respirant l’azote ajoutées ne semble pas affecter le microbiote indigène déjà présent dans le sol, et les bactéries ajoutées ne portent pas de gènes de résistance aux antibiotiques ou de pathogénicité, ce qui est évidemment essentiel si elles doivent être utilisées en agriculture. Ce qui n’a pas encore été testé, cependant, c’est si la présence de ces bactéries influence la croissance des cultures.
En utilisant une modélisation mathématique des émissions futures, les chercheurs ont conclu que l’ajout de ces bactéries au sol pourrait réduire les émissions d’oxyde d’azote de 60 pour cent, et que si elles étaient ajoutées à tous les systèmes de fumier liquide en Europe, l’Europe pourrait réduire ses émissions anthropiques d’oxyde d’azote de 3 à 4. pour cent.
Nature, 2024. DOI : 10.1038/s41586-024-07464-3