在國際原子能機構與聯合國糧食及農業組織（糧農組織）合作協調的一個項目中，巴西農民正在與核科學家合作，利用有機耕作技術提高生產力，同時減少碳排放。他們使用穩定的同位素技術來驗證其有機耕作方法的有效性，降低成本，同時改善環境。
 
農業是巴西經濟的重要組成部分。該國是世界上最大的咖啡，橙汁和糖生產國，也是第二大大豆和農作物乙醇生產國。在2016-17年生長季節，巴西谷物產量超過2.3億噸。 
 
如此大規模的農業生產需要大量的氮，氮以前通常以化肥的形式添加。肥料在生產過程中以及在將其施用于土壤的量超過植物實際消耗量的情況下，會產生大量溫室氣體，從而對氣候變化做出貢獻。
 
含有合成氮的肥料也很昂貴，因此巴西的農民正朝著使用生物固氮（BNF）的方向發展。這種技術被稱為綠色肥料，涉及從空氣而不是從化肥中捕獲氮。
 
“巴西農業的最新研究表明，收割的谷物和谷物中所有氮的76％以上來自BNF，而不到20％的氮來自合成氮肥，”巴西農業研究公司的研究科學家Segundo Urquiaga說。“現在，在巴西農業中，尤其是在巴西中西部，通過豆科植物種植使用BNF的情況正在全面增長。” 
 
農民種植各種豆類作物，包括波豆和天鵝絨豆，它們的根部都有細菌，這些細菌將空氣中的氮轉化為適合其他植物食用的形式，從而使土壤肥沃。收獲豆類作物并留下農作物殘留物后，將原糧（例如谷物和谷物）種植在同一田地上，并從土壤中的氮中受益，僅需少量的化學肥料。 
 
“巴西有機肥的成本估計為每公斤N約1.00美元。如果我們不僅考慮與綠色肥料相關的BNF，還考慮BNF的所有經濟利益，包括大豆谷物的生產，那么估計Urquiaga說：“在巴西農業中用BNF衍生的N替代化學N來源每年可節省高達130億美元。” Urquiaga說：“巴西的有機農業系統迅速發展。”
 
限制溫室氣體排放
 
盡管在經濟上可行的情況下，至少有必要使用一些化肥在作物生產上可行，但將BNF整合到商業化農業運營中具有通過最大限度地減少對此類合成肥料的需求來顯著減少溫室氣體排放的潛力。
 
在2015年聯合國氣候變化大會上，巴西政府已承諾到2030年將溫室氣體排放量與2005年的水平相比減少43％。鑒于農業占全球溫室氣體排放量的24％，在使用BNF高效植物的基礎上擴大實施這些農業實踐將有助于該國實現這一目標。
 
解決土地退化
 
除了以可持續的方式增加作物產量外，綠色耕作還通過改善土壤的整體健康狀況來幫助防止土地退化。“綠色肥料一直在'喂食'土壤，這有助于阻止土壤退化，”巴西綠色肥料公司PiraíSementes的農藝師Jose Donizetti說。“ [過去]由于對農業活動的大量使用和不當使用，很大一部分[巴西]土壤處于退化的晚期。”
 
科學

為了驗證綠色肥料的有效性，科學家使用了涉及穩定同位素的核技術。例如，科學家可以追蹤15個氮同位素，以確認綠肥固定了多少氮，或者經濟作物吸收綠肥衍生的氮的能力如何。為了第二個目的，他們將氮15的樣品引入作物周圍的土壤中。在幾個月的時間內，他們觀察到植物吸收了多少氮15，這告訴他們植物利用養分的效率如何。
 
評估綠肥效益的核技術的另一個例子是對同位素碳13的分析，以確定經過多次生長循環后會回收多少綠肥中的碳并將其轉化為土壤有機質，從而有助于提高土壤質量。