Ny metode kan redusere skadelig lystgassutslipp fra landbruket kraftig

­Med en ny, bioteknologisk metode kan bakterien hjelpe oss med å redusere klimagassutslipp fra matproduksjon, skriver universitetet i en pressemelding.

Lystgass kalles ofte «den glemte klimagassen», men den regnes som den tredje viktigste etter CO₂ og metan. Lystgass varmer opp jorda rundt 300 ganger mer enn CO₂, og den skader ozonlaget. Det meste av utslippene kommer fra landbruket, ved produksjon og bruk av gjødsel.

Spennende resultater

Forskere ved NMBU har nå funnet en ny metode for å redusere disse utslippene ved hjelp av spesielle bakterier i jorda som kan spise lystgassen. Ferske tall fra en feltstudie som ennå ikke er publisert, viser svært lovende resultater. Der har bakteriene klart å redusere utslippene fra jorda med mellom 40 og 95 prosent.

– Vi synes dette er utrolig spennende resultater. Den nye metoden kan gi oss et kraftig og nytt verktøy i arbeidet mot global oppvarming, sier Elisabeth Gautefall Hiis, doktorgradsstipendiat på prosjektet ved NMBU.

Stort behov for nye løsninger

Nitrogenholdig gjødsel brukes til dyrking av matplanter over hele verden. Gjødselen er avgjørende for at vi skal klare å produsere nok mat til verdens befolkning.

I jorda finnes det mange bakterier som tar opp nitrogen. Disse bakteriene lager dessverre også klimagassen lystgass når de «spiser» nitrogenet, slik at lystgassen lekker ut fra jorda. Jo mer vi gjødsler med nitrogen, jo mer av denne klimagassen siver ut i atmosfæren. Dette gjelder når vi bruker både kjemisk fremstilt kunstgjødsel og organisk husdyrgjødsel.

Mengden lystgass i atmosfæren har vært stabil i tusenvis av år, men de siste 200 årene har mengden økt betraktelig – i takt med at det blir flere mennesker på jorda og at vi produserer mer mat, og dermed tilfører mer kunstgjødsel.

– Det er virkelig behov for nye løsninger, sier Hiis.

– Vi har en stor utfordring, fordi vi må opprettholde den globale matproduksjonen, samtidig som vi må redusere utslippene av lystgass.

En énarmet banditt

Redningen kan finnes blant de samme bakteriene som lager lystgass i jorda.

I tillegg til de bakteriene som produserer lystgassen, finnes det nemlig også noen som kan spise den og gjøre den om til en helt ufarlig nitrogen-gass.

Men det å finne de rette bakteriene, er ikke enkelt, heter det videre i meldingen.

– Jord er en veldig kompleks materie å jobbe med, sier Hiis.

I bare én teskje med jord kan det finnes så mye som en milliard bakterier. Jobben med å finne de riktige har vært møysommelig og tatt tid.

– En del av de bakteriene vi så på til å begynne med kan både spise og produsere lystgass. Da ble det komplisert. Én bakterie ville for eksempel spise lystgass inne på laboratoriet, men når den kom ut i jord hadde den liten effekt.

Bakterien de til slutt valgte å bruke i feltforsøkene, heter Cloacibacterium sp. CB-01.

– Vi kaller den en én-armet banditt, sier Hiis.

– Den har rett og slett ikke genet for å kunne produsere lystgass, den kan bare spise den.

Har laget en egen robot

Etter å ha funnet fram til de riktige bakteriene, har NMBU-forskerne jobbet med å dyrke opp disse på laboratoriet, og teste dem ut i jord. De har et eget forskningsområde på Kjerringjordet utenfor NMBUs campus i Ås, hvor de kan undersøke hvor effektive bakteriene er i ulike jordtyper.

Deretter kan de måle klimagassutslippene fra de enkelte jordprøvene.

Dette gjøres ved hjelp av en egenutviklet robot som kan måle klimagassutslipp direkte fra jorda.

Mengden avgjør

For å redusere utslippene av lystgass fra jorda, må det tilføres store mengder lystgass-spisende bakterier.

Dette ville bli svært komplisert og kostbart dersom bakteriene skulle dyrkes på konvensjonelt vis.

Løsningen NMBU-forskerne har kommet fram til, er å la dem vokse i organisk avfall, før dette brukes som gjødsel og jordforbedringsmiddel.

Sperret øynene opp

Sommeren 2021 gjennomførte forskerne et større feltforsøk på Kjerringjordet.

De satte opp to rekker av store potter med jord. I halvparten av pottene lå det jord tilsatt den nye supergjødselen med lystgass-spisende bakterier. I den andre halvparten av krukkene hadde jorda fått samme type gjødsel, men uten de spesielle bakteriene.

– I potteforsøket får vi mer kontrollerte forhold enn når vi tester i åpent felt. Samtidig får vi også testet bakteriene i det miljøet hvor det er naturlig å bruke gjødselen, sier Hiis.

Den store, gule roboten kjørte sakte over pottene både dag og natt, for å teste hvor mye lystgass som slippes ut fra den enkelte potten. Et egetdesignet dataprogram i roboten lar forskerne se resultatet av målingene i sanntid mens roboten kjører rundt på jordet.

– Vi kan se på rådataene og se resultatene underveis. Helt fra de første målingene så vi tydelig at noen potter hadde mye utslipp av lystgass og andre mye mindre, forteller Hiis.

Forskerne sperret øynene opp da de så resultatene.

Fra pottene som inneholdt lystgass-spisende bakterier var klimagassutslippene redusert med mellom 40 og 95 prosent. De har så oppskalert eksperimentene til felt-nivå, det vil si at de har gjødslet ruter ute på jordet, hvor de har oppnådd like oppløftende resultater.

– Da tenkte vi: Dette kan bli noe. Vi kan være med på å gjøre noe med klimaendringene, sier hun.

Skal ut på jordene

NMBU-forskerne planlegger nå å utvide testforsøkene for å finne fram til hvilken sammensetning av bakterier og organisk materiale som gir den aller beste supergjødselen. De skal også forsøke å finne enda flere bakterietyper som kan lage ufarlig nitrogen av lystgassen.

Håpet er at bønder over hele verden skal kunne benytte metoden for å redusere utslippene sine.

Samarbeid med landets største renseanlegg

Professor Lars Bakken forteller at de allerede har innledet samarbeid med Norges største renseanlegg, Veas på Slemmestad, for å starte et nytt prosjekt som skal ta teknologien ut i landbrukssektoren. De er i dialog med Ard Innovation for å opprette en kunnskapsbedrift for gjødselmetoden.

– Nyskapende bioteknologi kan gi oss svært effektive metoder for å redusere klimagassutslipp, sier Bakken.

– Dette er et stort steg i riktig retning for å redusere lystgassutslipp fra landbruket. Metoden kan bidra til en markant reduksjon i klimaavtrykket fra matproduksjon på planeten. Den gir oss et håp om både produktiv og lavutslipps-matproduksjon i fremtiden, sier han.