Il primo valore di cui abbiamo bisogno per analizzare i dati sono le emissioni derivanti dalla produzione. La "produzione" comprende tutti i passaggi necessari per produrre caffè verde pronto per l'esportazione, compresa la coltivazione, la lavorazione e la macinazione. Nei prossimi lesson, confronteremo alcune diverse fonti di dati e identificheremo i principali contributi alle emissioni in questa fase, a cominciare dalla coltivazione del caffè.
Fertilizzanti
Un fertilizzante pellettizzato
In azienda, l'input principale, dal punto di vista dell'impronta di carbonio, è il fertilizzante. Secondo lo studio di Killian et al. in Costa Rica, rappresenta circa 94% dell'impronta di carbonio di questa fase della produzione di caffè (B. Killian et al., 2013). Al contrario, la combustione di combustibili fossili rappresenta solo circa 3% di emissioni nell'azienda agricola, principalmente durante il trasporto della ciliegia al mulino ad umido.
Alcune delle emissioni di gas serra (GHG) dovute all'uso di fertilizzanti provengono dalla produzione di fertilizzanti chimici, ma i fertilizzanti sono la principale fonte di emissioni anche nelle aziende agricole biologiche. Questo perché l'azoto nei fertilizzanti che viene aggiunto al suolo e non assorbito dalle piante viene convertito in N2O, un potente GHG, dai batteri nel terreno.
Le aziende agricole biologiche non utilizzano fertilizzanti chimici ma potrebbero utilizzare come fertilizzante letame o scarti di polpa di caffè, che possono rilasciare grandi quantità di N2O nel suolo. Il caffè coltivato biologicamente può quindi ridurre le emissioni generate dai fertilizzanti, ma non le eliminerà completamente.
Uno studio che confronta diversi sistemi di agricoltura biologica e convenzionale in Nicaragua e Costa Rica ha rilevato che la scelta tra agricoltura convenzionale o biologica ha avuto un effetto sostanziale sulle emissioni di gas serra (MRA Noponen et al., 2012). Tuttavia, in entrambi i sistemi, la quantità di fertilizzante utilizzata ha avuto un grande impatto sulle emissioni. Infatti, i sistemi biologici più intensivi hanno prodotto più emissioni rispetto all'agricoltura convenzionale moderatamente intensiva. Gli autori calcolano che l'agricoltura convenzionale ha rilasciato 0,26-0,67 kg di CO2-eq per chilo di ciliegia fresca, mentre i sistemi biologici hanno rilasciato 0,12-0,52 kg.
Una quantità significativa di N2O viene rilasciato anche a seguito della potatura. Quando vengono potati caffè o alberi da ombra, i residui di potatura vengono generalmente lasciati sul posto per decomporsi e restituire i loro nutrienti al terreno. Mentre lo fanno, rilasciano una quantità significativa di N2O — abbastanza per compensare tra 7% e 42% dell'impronta di carbonio di un'azienda agricola, secondo Noponen et al. (2012).
L'importanza di N2O all'impronta di carbonio della coltivazione del caffè suggerisce che sia nelle aziende agricole convenzionali che in quelle biologiche, l'uso efficiente dell'azoto sarebbe un modo efficace per gli agricoltori di ridurre le emissioni e risparmiare denaro. Se gli agricoltori applicano il fertilizzante solo quando le piante ne hanno bisogno, la pianta ne assorbirà di più, lasciandone meno da scomporre nel terreno e formare N2O. Sfortunatamente, tuttavia, le tecniche standard di analisi del ciclo di vita (LCA) non includono un modo per calcolare l'efficienza dell'uso dell'azoto e poche ricerche hanno affrontato come i coltivatori di caffè possono usare il fertilizzante in modo più prudente.
Anche se la scelta della coltivazione biologica non elimina le emissioni di fertilizzante, può comunque ridurle notevolmente. Noponen et al. hanno scoperto che 45-50% dell'impronta di carbonio dell'agricoltura convenzionale derivava dalla produzione di fertilizzanti. Un'analisi LCA separata condotta su due aziende agricole in Tanzania ha rilevato che la produzione e il trasporto di prodotti agrochimici costituivano 79% dell'impronta di carbonio del caffè verde e 44% dell'impronta di carbonio di una tazza di caffè (PCF Pilotprojekt Deutschland, 2008). Un altro studio sulle fattorie di robusta in Vietnam ha scoperto che i fertilizzanti rappresentano 85% di emissioni in una fattoria convenzionale, rispetto a 68% per i sistemi organici (LTK Trinh et al., 2019).
Anche quale fertilizzante viene utilizzato in un sistema organico è importante. Il letame di pollame crea emissioni molto più elevate del compost - e quasi quanto il fertilizzante chimico - a causa della quantità di N2O rilasciato (LD Vera-Acevedo et al., 2016). Laddove il compost viene utilizzato come fertilizzante organico, gran parte delle emissioni derivano dalla produzione del compost piuttosto che dalla sua applicazione. In questo caso, sistemi di compostaggio migliorati come i biodigestori potrebbero ridurre le emissioni totali dalla produzione fino a 38%, secondo uno studio sulle fattorie biologiche in Nicaragua (E Rahn et al., 2012).
Resa e uso di fertilizzanti
Questi studi suggeriscono che il passaggio a sistemi biologici oa un'agricoltura meno intensiva potrebbe ridurre le emissioni della coltivazione del caffè. Tuttavia, Noponen et al. (2012) avvertono che, poiché i sistemi biologici sono meno produttivi, il passaggio all'agricoltura biologica potrebbe comportare la necessità di più terreno per la coltivazione del caffè. Se i terreni destinati alla produzione di caffè erano in precedenza boschi o prati, il cambiamento di destinazione d'uso comporterebbe emissioni aggiuntive, che non sono incluse in questi calcoli.
È anche importante notare che un'agricoltura meno intensiva non sempre significa usi meno efficienti delle risorse. Uno studio su 116 coltivazioni di caffè in Messico, Guatemala, Nicaragua, El Salvador e Colombia ha rilevato che le emissioni legate ai fertilizzanti delle coltivazioni a basso rendimento erano altamente variabili, il che suggerisce che un uso più efficiente dei fertilizzanti in queste fattorie potrebbe aumentare la resa e ridurre l'impronta di carbonio per chilogrammo di caffè (H van Rikxoort et al., 2014). "I nostri dati suggeriscono che i fertilizzanti sono stati spesso sprecati nelle aziende agricole del nostro campione perché sono stati applicati a sistemi la cui produttività era limitata da altri fattori, come la luce, l'acqua o l'età e lo stato delle piante di caffè", scrivono gli autori.
In uno studio sui piccoli proprietari terrieri in Kenya (JJ Maina et al., 2015), le aziende agricole con il rendimento più basso hanno prodotto le emissioni più elevate per chilogrammo di caffè, anche se hanno utilizzato meno fertilizzanti. Le emissioni medie in questo studio variavano da 3,24 kg CO2-eq per chilo di caffè verde per le aziende a più bassa resa, fino a 0,3 CO2-eq per gli allevamenti più produttivi. In effetti, alcune delle aziende agricole ad alto rendimento erano così efficienti nella produzione di biomassa che hanno effettivamente sequestrato il carbonio. Torneremo sull'importanza del sequestro del carbonio nella Lezione 2.03.