تلعب الأسمدة الاصطناعية دوراً محورياً في إنتاج الغذاء العالمي، حيث تدعم الأسمدة النيتروجينية وحدها تغذية حوالي نصف سكان العالم.
ومع ذلك، فإنها تأتي مع تكاليف بيئية كبيرة، فضلا عن مخاوف تتعلق بالأمن الغذائي. وتمتد هذه إلى كل من تطبيق الأسمدة في المزارع، وكذلك إنتاجها وتوزيعها. في منشور المدونة هذا، نركز على المشكلة الأخيرة.
لماذا النيتروجين؟
يعد النيتروجين أحد المغذيات الرئيسية للمحاصيل، حيث يسهل العمليات الحيوية مثل نمو أوراق الشجر، وتخليق الأحماض الأمينية، وتطوير الكلوروفيل. في الطبيعة، تمتص النباتات النيتروجين من التربة، حيث يتم تثبيته من الهواء في أشكال مختلفة متاحة بيولوجيًا بواسطة الميكروبات.
خلال 19th في القرن العشرين، تسابق العلماء والمهندسون لإيجاد طرق لتخليق النيتروجين لتعزيز زراعة المحاصيل بما يتجاوز ما أتاحته هذه الميكروبات الموجودة بشكل طبيعي. وكانت نتيجة هذه المساعي هي عملية هابر-بوش، التي تمكن من إنتاج الأمونيا على نطاق صناعي؛ مركب يحتوي على النيتروجين وهو مقدمة لمعظم الأسمدة النيتروجينية المستخدمة اليوم.
إنتاج الأسمدة وتوزيعها = الانبعاثات المكدسة
تعمل عملية هابر-بوش التقليدية عن طريق تفاعل النيتروجين من الهواء مع الهيدروجين المستخرج من الوقود الأحفوري، وعادة ما يكون الغاز الطبيعي. الوقود الأحفوري مطلوب أيضًا لخلق درجات الحرارة العالية اللازمة لحدوث هذا التفاعل. وتمثل طبيعة إنتاج الأسمدة التقليدية كثيفة الاستهلاك للطاقة حوالي 1-2% من إجمالي استخدام الطاقة العالمي و1-2% من إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة العالمية.
علاوة على ذلك، لتحقيق وفورات الحجم اللازمة للإنتاج الضخم، فإن الصناعة مركزية للغاية. ونتيجة لذلك، يلزم النقل لمسافات طويلة لتوصيل الأسمدة إلى مستخدميها النهائيين (أي المزارع). وهذا يؤدي إلى زيادة الانبعاثات، كما يترك الأسمدة حساسة للغاية لصدمات سلسلة التوريد. على سبيل المثال، ارتفعت أسعار الأسمدة بشكل كبير بين عامي 2020 و2022 بسبب الاضطرابات المرتبطة بفيروس كورونا، والمخزونات الصغيرة، وتصاعد الصراع الروسي الأوكراني، وحظر التصدير الفعال الذي فرضه كبار المنتجين والموزعين الصينيين.
ومع ذلك، فإن الطلب على الأسمدة مستمر في الارتفاع، ولا سيما من البلدان ذات الدخل المنخفض التي هي في أمس الحاجة إلى المغذيات لتعزيز الغلة والتي عادة ما تكون أبعد عن نقاط الإنتاج.
نحو صناعة لامركزية
وقد أدى الاعتراف بالحاجة إلى التخفيف من مشكلات استهلاك الطاقة والانبعاثات وعدم كفاءة سلسلة التوريد إلى تحفيز الابتكار حول نماذج إنتاج الأسمدة الموزعة. تهدف مثل هذه النماذج إلى تقليل احتياجات النقل وتعزيز الاستدامة عن طريق نقل إنتاج الأسمدة بالقرب من المستخدمين النهائيين مع الاستفادة من الأساليب "الأنظف" لتثبيت النيتروجين.
وبشكل عام، ظهرت فئتان:
- الإنتاج المحلي/الإقليمي متوسط الحجم: هذا الإنتاج على نطاق أصغر قليلاً من مرافق هابر بوش التقليدية، ولكنه يعمل بشكل عام على نفس الخطوط (أي "الأمونيا الخضراء"). والفرق الرئيسي هنا هو أن الهيدروجين المطلوب لإنتاج الأمونيا يتم الحصول عليه من الماء عن طريق التحليل الكهربائي؛ في حين أن الطاقة المتجددة، عادة من منشآت الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح الموجودة في نفس الموقع، تعمل على تشغيل العملية بدلاً من الهيدروكربونات. ومن أمثلة المبتكرين الذين يتبنون هذا النهج ما يلي: FertigHy، التي تخطط لإنشاء مصنع للأمونيا الخضراء في إسبانيا لإنتاج أسمدة مستدامة للمزارعين الأوروبيين.
- الإنتاج على نطاق صغير في الموقع: يهدف هذا التوجه إلى الارتقاء بمفهوم اللامركزية إلى أقصى حدوده. وهي تتضمن وحدات إنتاج مدمجة، غالبًا ما تكون موجودة داخل حاوية شحن، والتي يمكنها إنتاج ما يكفي من الأسمدة لمزرعة فردية أو مجتمع. ضمن نمط الإنتاج هذا في الموقع، يستكشف المبتكرون عمومًا طريقتين لتثبيت النيتروجين:
الميزة الحالية؟
وعلى الرغم من الآفاق الواعدة للإنتاج الموزع، لا تزال التحديات قائمة. وكانت شركات الأسمدة الحالية تميل إلى التركيز على دمج تقنيات احتجاز الكربون وتخزينه في مرافق هابر بوش التقليدية (أي "الأمونيا الزرقاء") والتدخلات النهائية مثل المدخلات البيولوجية المعززة للنيتروجين. ومع استثناءات قليلة، لم يتعاملوا إلا بشكل ضئيل مع التكنولوجيات الموزعة متوسطة الحجم وصغيرة الحجم.
وبدلاً من ذلك، يعمل اللاعبون من صناعات الأغذية والطاقة على دفع مشاركة الشركات نحو الحلول الموزعة. تشمل الأمثلة التجربة الميدانية التي أجرتها Nitricity لتقنية تثبيت النيتروجين في الموقع مع Olam Food Ingredients، وأصبحت Heineken وRIC Energy مستثمرين مؤسسين في FertigHy.
في عالم الحلول الصغيرة الحجم، قادت شركات رأس المال الاستثماري في مجال التكنولوجيا الاستثمار في المراحل المبكرة في الشركات الناشئة مثل Nitricity وJupiter Ionics. وفي الوقت نفسه، يُظهر مستثمرو البنية التحتية مثل ماكواري اهتمامًا بمشاريع متوسطة الحجم مثل أطلس اجرو.
ومع تشديد الأنظمة البيئية في الولايات القضائية الرئيسية وظهور أسواق الأمونيا الخضراء الجديدة لاستخدامات مثل تخزين الوقود والطاقة، يمكننا أن نتوقع أن تجني مجموعة مختارة من مبتكري الأسمدة الفوائد. إن القدرة على الاستفادة من أسواق الأمونيا الجديدة تعني فرص إيرادات متنوعة يمكن أن تجتذب المزيد من الاهتمام الحالي، خاصة للمبتكرين الذين لديهم عروض تكنولوجية فريدة من نوعها.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/
