L’impatto ambientale di agricoltura e allevamento secondo la scienza

Oggi parliamo di un tema abbastanza controverso: l’impatto dell’agricoltura e dell’allevamento sull’ambiente. Come impatto, per questo primo articolo, intendiamo lo sfruttamento di terra per queste attività, il consumo di acqua e le emissioni di gas serra derivante da queste attività. Prossimamente considereremo altri effetti ambientali, non sicuramente secondari, come l’inquinamento derivato da agricoltura e allevamento, l’eutrofizzazione delle acque e la diffusione di infezioni ed epidemie dagli allevamenti agli animali selvatici. Lo faremo considerando i principali studi usciti negli ultimi anni a riguardo.

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Sfruttamento di Terra (land use)

Attualmente si ritiene che agricoltura e allevamento rappresentino uno tra i biomi più grandi presenti sul pianeta: si stima che circa il 40% della superficie terrestre sia occupata da attività di agricoltura e di allevamento [1,2]. Negli ultimi 40 anni si è vista una forte crescita di quest’area, principalmente dovuta alla cosiddetta “Rivoluzione Verde”, che ha portato al raddoppio della produzione di grano mondiale, alla crescita del 12% dell’area riservata ai cereali e all’aumento del 700% di uso di fertilizzanti rispetto agli anni ’50-’60 [3]. In varie parti del mondo, come in Centroamerica o in Sud America, una parte consistente della deforestazione è causata dall’allevamento [4], in particolare in Brasile. La deforestazione per scopi di allevamento viene fatta direttamente per procurare terra agli animali da pascolo, oppure per le coltivazioni destinate a produrre cibo per gli animali [5]. Un’altra causa di deforestazione, soprattutto nell’Estremo Oriente, è la coltivazione di olio di palma che ha, anch’essa, causato molte polemiche nei mesi passati: nel periodo 1990-2005 si stima che siano stati deforestati almeno 1 milione di ettari di foresta (10.000 kmq) in Malesia e almeno 1.8 milioni di ettari (18.000 kmq) in Indonesia per far posto a questa coltivazione [17]. In 15 anni tra Indonesia e Malesia è scomparsa un area di almeno 28.000 kmq di foresta per l’olio di palma (ossia un area più vasta del Piemonte) [17]. Oltre a queste due nazioni le coltivazioni di olio di palma stanno soppiantando la foresta in Thailandia, Myammar e Papua Nuova Guinea [18].

Le superfici occupate dall’agrozootecni, sono oggi destinate per il 69% al pascolo, e per il restante all’agricoltura [9,10]: la maggior parte dello sfruttamento del suolo per uso umano è dovuto all’allevamento. L’agricoltura però può causare danni ambientali maggiori rispetto all’allevamento a causa dello sfruttamento intensivo di terra, causando soprattutto la degradazione della qualità dell’acqua [11], la salinizzazione e l’erosione del suolo [12].

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Si stima che negli ultimi 300 anni si siano persi globalmente 11 milioni di kmq di foresta sia per usi agricoli o di allevamento che per il legno [1].

Consumo di acqua

Il concetto di Water Footprint è stato introdotto negli ultimi anni da Arjen Y. Hoekstra [6], professore all’Università di Twente. In varie ricerche ha considerato quanti litri d’acqua vengono usati per l’agricoltura, l’allevamento e le attività umane in generale. Ovviamente per ogni prodotto è considerato l’impatto diretto e quello indiretto. Per esempio per l’allevamento l’impatto diretto è dato dall’acqua usata per abbeverare l’animale, mentre quello indiretto è dato dall’acqua usata per produrre il cibo per l’animale.

 

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Andiamo a vedere insieme i risultati dei vari studi: iniziamo subito a dire che l’allevamento ha un impatto superiore a quello dell’agricoltura (ci sono quasi due ordini di grandezza tra carne bovina e frutta/verdura). Sommando impatto diretto e indiretto, infatti ci vogliono in media 15.000 l di acqua per produrre 1 kg di carne bovina [6] (ca 21.000 l di media in Italia [6, Tabella 1 pagina 40]), 4800 l per 1 kg di maiale, 3900 l per 1 kg di carne di pollame. E’ elevato anche l’impatto dell’agricoltura da questo punto di vista: ci vogliono circa 3000 l di acqua per produrre 1 kg di riso e ca 1300 l per 1 kg di grano, mentre per frutta e verdura servono 960 e 320 l di acqua rispettivamente per ogni kg. Dei 15000 l per produrre carne bovina, circa 200 l sono diretti (ossia quelli usati per abbeverare l’animale) e i restanti sono indiretti (ossia sono i litri di acqua usati per andare a produrre il cibo per il bovino). Non è immediato però andare a quantificare l’impatto preciso di ogni alimento in questo modo.

Si può, per semplificare, andare a quantificare qual è la water footprint di alimenti comuni [6, Tabella 2]: 1 birra piccola per esempio ha una water footprint di 70 l di acqua, una fetta di pane (30 g) equivale a 40 l di acqua, un bicchiere di succo di mela a 170 l, una patata a 25 l e un hamburger a 2500 l.

Un calcolo simile si può fare non a parità di peso ma a parità di valore nutritivo, ossia si può calcolare il rapporto water footprint divisa per le calorie (è una sorta di calcolo di efficienza): la carne di manzo consuma 10 l/cal, quella di maiale 2.15 l/cal, mentre la carne di gallina si attesta a 3 l/cal, per quanto riguarda le coltivazioni, per le verdure in media si usano 1.34 l/cal, i frutti 2.09 l/cal (quasi quanto la carne di maiale, sono i meno efficienti tra gli alimenti non animali), la frutta secca 3.63 l/cal mentre per i cereali servono 0.51 l/cal [8].

La situazione è simile se si considerano i litri/proteina, ma l’alimento per cui serve più acqua a parità di proteine sono i frutti 180 l/g proteina, seguita dalla frutta secca con 139 l/g e dalla carne bovina con 119 l/g, il maiale consuma 53 l/g proteina, mentre per la carne di gallina ne servono 34 l/g. Al fondo della classifica troviamo di nuovo le verdure e i cereali con 26 e 21 l/g proteina rispettivamente [8].

Bisogna però fare una distinzione importante: non tutta l’acqua qui considerata è acqua di falda (o blue water), anzi, la stragrande maggioranza (ca il 90% della water footprint) è green water, ossia acqua che proviene principalmente dalle piogge [7,8]: per esempio solo 250 l sui 15000 l usati per produrre 1 kg di carne è acqua di falda.

Impatto sul riscaldamento globale

Sia allevamento che agricoltura sono fonti di gas serra. Si stima che entrambi i settori, congiuntamente, siano responsabili del 14% circa dell’attuale riscaldamento antropogenico, in particolare sono responsabili del 47% delle emissioni antropogeniche di metano e del 57% delle emissioni di N2O [10]. Le emissioni legate alla agri/zootecnia sono cresciute negli ultimi 10 anni del 17% [10].

L’impatto maggiore è dovuto alle emissioni di N2O dal suolo (ca il 38% delle emissioni totali del settore agroalimentare), causato dai fertilizzanti sintetici e naturali usati nell’agricoltura (sia per uso umano che per sfamare il bestiame, quindi in questa percentuale rientra indirettamente anche l’allevamento), al secondo posto, al 32% abbiamo le emissioni di metano del bestiame dovute alla fermentazione enterica dei ruminanti, al 12% abbiamo la cosiddetta biomass burning, ossia gli incendi provocati per pulire i campi dalle sterpaglie, oppure per convertire aree forestali in terreni agricoli (pratiche, entrambe, non più diffuse nei paesi sviluppati, ma frequentissime nei paesi meno sviluppati [15]), l’11% delle emissioni dei settori agroalimentari è dovuto alla coltivazione di riso (che emette N2O e metano in atmosfera) e la percentuale restante è dovuta a varie cause, soprattutto legate al rilascio di metano dal suolo conseguente alla fertilizzazione del suolo. Per maggiori dettagli, e per maggiori referenze, il testo fondamentale è il Capitolo 8 del Rapporto IPCC (2007) [10].

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Non viene tenuto conto in questo calcolo l’impatto indiretto dell’agricoltura e dell’allevamento, ossia l’emissione di gas serra dovuto principalmente al trasporto e alla lavorazione dei prodotti agroalimentari.

Il dato del biomass burning in questo caso è calcolato in difetto, dato che non si considera il rilascio di CO2 in atmosfera dovuto agli incendi, ma solo il rilascio di N2O e di metano [10].

Un discorso a parte merita l’impatto sui gas serra causato dalla conversione delle foreste o delle praterie in campi coltivati: le coltivazioni infatti, non hanno lo stesso rate di assorbimento di CO2 rispetto alle foreste: si stima che il flusso di CO2 causata dalla conversione da foreste/praterie annuale sia pari all’assorbimento annuo di CO2 di tutti gli oceani nello stesso periodo di tempo (2.0 x1015 g CO2) [19,20]. Queste stime, però, includono anche la conversione ad altre attività (per esempio la conversione delle foreste per l’estrazione di legno) e sono basate sulla media sugli ultimi 150 anni.

Un altro contributo che non è tenuto conto nel calcolo dell’IPCC è quello legato ai biocarburanti (come l’olio di colza). Questo tipo di coltivazione viene usato per produrre carburanti alternativi rispetto a quelli fossili per la produzione di energia o per il trasporto su ruota: la loro combustione rilascia infatti meno CO2 rispetto al petrolio. Si è scoperto recentemente, però, che il loro effetto climatico è negativo: la conversione del suolo da foreste, savane o praterie in coltivazioni di biocarburanti causa un rilascio da 17 a 420 volte la quantità di CO2 che viene risparmiata nella sostituzione biocarburanti-carburanti tradizionali [13,16]. E’ stato però recentemente proposto di usare aree con poca vegetazione per la coltivazione dei biocarburanti, dato che molte coltivazioni possono crescere in aree in cui sarebbe impossibile la coltivazione agricola per uso umano [14].

Acknowledgements:

Si ringraziano Giovanni Perini, Francesco Civita, Alessandro Tavecchio, Alessandro Mattedi e Gianluigi Avogadro per i suggerimenti. L’autore dichiara l’inesistenza di conflitti d’interesse. Foto di Giovanni Perini e da Flickr (Patrick).

Bibliografia:

[1] Ramankutty, N., Foley, J. A. (1999). Estimating historical changes in global land cover: Croplands from 1700 to 1992. Global biogeochemical cycles, 13(4), 997-1027. [link] [2] Foley, J. A., DeFries, R., Asner, G. P., Barford, C., Bonan, G., Carpenter, S. R., … Snyder, P. K. (2005). Global consequences of land use. Science,309(5734), 570-574. [pdf] [3] Mann, C. C. (1999). Crop scientists seek a new revolution. Science, 283(5400), 310-314. [link] [4] Wassenaar, T., Gerber, P., Verburg, P. H., Rosales, M., Ibrahim, M., & Steinfeld, H. (2007). Projecting land use changes in the Neotropics: The geography of pasture expansion into forest. Global Environmental Change,17(1), 86-104. [pdf] [5] Hecht, S.B., (2005). Soybeans, development and conservation on the Amazon frontier. Development and Change 36 (2), 375–404. [link] [6] Hoekstra, A.Y., Chapagain, A.K., (2007). Water footprints of nations: water use by people as a function of their consumption pattern. Water Res Manag 21(1):35–48. [pdf] [7] Mekonnen, M.M.; Hoekstra, A.Y. The Green, Blue and Grey Water Footprint of Farm Animals and Animal Products. Value of Water Research Report Series no. 48, UNESCO-IHE, Delft, the Netherlands, 2010 [pdf] [8] Mekonnen, M. M., Hoekstra, A. Y. (2012). A global assessment of the water footprint of farm animal products. Ecosystems, 15(3), 401-415. [link] [9] Rapporto FAO, 2006 (FAOSTAT)

[10] IPCC report 2007, Chaper 8. [pdf] [11] Matson, P. A., Parton, W. J., Power, A. G., Swift, M. J. (1997). Agricultural intensification and ecosystem properties. Science, 277(5325), 504-509. [pdf] [12] S. Wood, K. Sebastian, S. J. Scherr, Pilot Analysis of Global Ecosystems: Agroecosystems (International Food Policy Research Institute and World Resources Institute, Washington, DC, 2000).

[13] Fargione, J., Hill, J., Tilman, D., Polasky, S., & Hawthorne, P. (2008). Land clearing and the biofuel carbon debt. Science, 319(5867), 1235-1238. [pdf] [14] Tilman, D., Hill, J., & Lehman, C. (2006). Carbon-negative biofuels from low-input high-diversity grassland biomass. Science, 314(5805), 1598-1600. [link] [15] US-EPA, 2006a: Global Anthropogenic Non-CO2 Greenhouse Gas Emissions: 1990­2020. United States Environmental Protection Agency, EPA 430-R-06-003, June 2006. Washington, D.C

[16] Searchinger, T., Heimlich, R., Houghton, R. A., Dong, F., Elobeid, A., Fabiosa, J., … & Yu, T. H. (2008). Use of US croplands for biofuels increases greenhouse gases through emissions from land-use change. Science,319(5867), 1238-1240. [pdf] [17] Koh, L. P., & Wilcove, D. S. (2008). Is oil palm agriculture really destroying tropical biodiversity?. Conservation letters, 1(2), 60-64. [link] [18] Fitzherbert, E. B., Struebig, M. J., Morel, A., Danielsen, F., Brühl, C. A., Donald, P. F., & Phalan, B. (2008). How will oil palm expansion affect biodiversity?. Trends in ecology & evolution, 23(10), 538-545. [pdf] [19] Houghton, R. A. (1999). The annual net flux of carbon to the atmosphere from changes in land use 1850–1990. Tellus B, 51(2).

[20] Houghton, R. A., Hobbie, J. E., Melillo, J. M., Moore, B., Peterson, B. J., Shaver, G. R., & Woodwell, G. M. (1983). Changes in the Carbon Content of Terrestrial Biota and Soils between 1860 and 1980: A Net Release of CO” 2 to the Atmosphere. Ecological monographs, 53(3), 235-262. [link]

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