尽管迫切需要减少肥料的碳排放，但这必须与全球粮食安全的需要相平衡。早期研究估计，全球48%的人口以合成肥料种植的作物为食，并且预计到2050年，世界人口将增长20%。
研究人员表示，需要将可扩展的技术和政策解决方案结合起来，在保障粮食安全的同时减少化肥碳排放。他们估计，如果这些解决方案能大规模实施，粪便与合成肥料的排放量可以减少达80%，而不损失生产力。
“难以置信的是，我们实际上并不知道全球生产了多少化学品，它们最终在哪里以及如何积累，产生多少排放物、废物。”论文通讯作者、剑桥大学工程系AndréCabreraSerrenho说。
“为了减少碳排放，我们需要确定可以采取的任何干预措施的优先级，以使肥料对环境的危害更小。”Serrenho说，“如果要做到这一点，首先就需要清楚地了解这些产品的整个周期，但实际上我们对这些事情知之甚少。”
研究人员通过协调全球9个地区氮肥的生产、消费以及区域排放因子，绘制了2019年全球粪便与合成肥料的流量及其生命周期各个阶段的碳排放量。分析发现，与许多产品不同，肥料的大部分碳排放不是在生产过程发生的，而是在使用过程。
Serrenho表示，只有量化生命周期每个阶段的所有碳排放，才能寻找不同的减排方法，从而在不损失生产力的情况下减少排放。研究人员列出并量化了不同减排方法的最大理论影响，其中大多数方法已经为人所知，但其最大潜在影响尚未量化。
化肥生产的碳排放物主要来自氨合成，部分原因是生产过程中的化学反应。在生产阶段，最有效的缓解措施是对该行业的加热和制氢进行脱碳。此外，肥料还可以与硝化抑制剂混合，以防止细菌形成一氧化二氮。然而，这些化学物质可能使肥料更加昂贵。
“没有完美的解决方案。”Serrenho认为，减少排放的同时保障世界粮食供应，需要找到金融、技术和政策解决方案的正确组合。研究团队估计，通过实施所有的减排措施，到2050年，肥料行业的碳排放量可以减少80%。