Les engrais synthétiques jouent un rôle central dans la production alimentaire mondiale, les engrais à base d'azote contribuant à eux seuls à la nutrition d'environ la moitié de la population mondiale.  

Cependant, ils entraînent des coûts environnementaux importants, ainsi que des problèmes de sécurité alimentaire. Celles-ci s’étendent à la fois à l’application en aval des engrais dans les exploitations agricoles, ainsi qu’à leur production et distribution en amont. Dans cet article de blog, nous nous concentrons sur ce dernier problème. 

Pourquoi l'azote ? 

L'azote est un nutriment clé pour les cultures, facilitant des processus cruciaux tels que la croissance du feuillage, la synthèse des acides aminés et le développement de la chlorophylle. Dans la nature, les plantes absorbent l’azote du sol, où il est fixé dans l’air sous diverses formes biodisponibles par les microbes. 

Au cours de la 19th siècle, les scientifiques et les ingénieurs se sont précipités pour trouver des moyens de synthétiser l’azote afin de stimuler les cultures au-delà de ce que ces microbes naturels rendaient possible. Le résultat de ces efforts est le procédé Haber-Bosch, qui permet la production industrielle d'ammoniac à grande échelle ; un composé contenant de l'azote qui est le précurseur de la plupart des engrais azotés utilisés aujourd'hui. 

Production et distribution d'engrais = émissions cumulées 

Le procédé Haber-Bosch conventionnel fonctionne en faisant réagir l'azote de l'air avec de l'hydrogène provenant de combustibles fossiles, généralement du gaz naturel. Les combustibles fossiles sont également nécessaires pour créer les températures élevées nécessaires à cette réaction. La nature gourmande en énergie de la production d’engrais traditionnels représente environ 1 à 2 % de la consommation mondiale totale d’énergie et 1 à 2 % des émissions mondiales totales de gaz à effet de serre.  

De plus, pour réaliser les économies d’échelle nécessaires à la production de masse, l’industrie est fortement centralisée. En conséquence, un transport sur de longues distances est nécessaire pour acheminer les engrais jusqu'à leurs utilisateurs finaux (c'est-à-dire les fermes). Cela accroît les émissions et rend les engrais profondément sensibles aux chocs de la chaîne d’approvisionnement. Par exemple, les prix des engrais ont grimpé en flèche entre 2020 et 2022 en raison des perturbations liées au Covid, de la faiblesse des stocks, de l’escalade du conflit russo-ukrainien et d’une interdiction d’exportation effective imposée par les principaux producteurs et distributeurs chinois. 

Néanmoins, la demande d’engrais continue d’augmenter, principalement de la part des pays à faible revenu qui ont le plus besoin de nutriments pour augmenter les rendements et sont généralement situés les plus éloignés des points de production. 

Vers une industrie décentralisée 

La reconnaissance de la nécessité d’atténuer ces problèmes de consommation d’énergie, d’émissions et d’inefficacités de la chaîne d’approvisionnement a stimulé l’innovation autour des modèles de production distribuée d’engrais. De tels modèles visent à minimiser les besoins de transport et à améliorer la durabilité en rapprochant la production d'engrais des utilisateurs finaux tout en tirant parti d'approches « plus propres » de fixation de l'azote. 

De manière générale, deux catégories ont émergé : 

1. Production localisée/régionale de moyenne échelle: Il s'agit d'une production à une échelle légèrement inférieure à celle des installations Haber-Bosch traditionnelles, mais fonctionnant globalement selon les mêmes principes (c'est-à-dire « ammoniac vert »). Le différenciateur clé ici est que l’hydrogène nécessaire à la production d’ammoniac provient de l’eau par électrolyse ; tandis que les énergies renouvelables, généralement issues d’installations solaires ou éoliennes colocalisées, alimentent le processus plutôt que les hydrocarbures. Parmi les exemples d’innovateurs ayant adopté cette approche figurent FertigHy, qui projette de construire une usine d'ammoniac vert en Espagne pour produire des engrais durables pour les agriculteurs européens. 
    

1. Production sur site à micro-échelle: Cette approche vise à pousser le concept de décentralisation jusqu'à ses limites. Il s'agit d'unités de production compactes, souvent logées dans un conteneur d'expédition, qui peuvent produire suffisamment d'engrais pour une ferme individuelle ou une communauté. Dans le cadre de ce mode de production sur site, les innovateurs explorent généralement deux méthodes de fixation de l'azote : 

Avantage de l'opérateur historique ? 

Malgré les perspectives prometteuses de la production distribuée, des défis persistent. Les sociétés d'engrais en place ont eu tendance à se concentrer sur l'intégration des technologies de captage et de stockage du carbone dans les installations Haber-Bosch traditionnelles (c'est-à-dire « l'ammoniac bleu ») et sur les interventions en aval telles que les intrants biologiques augmentant l'azote. À quelques exceptions près, ils ne se sont que peu engagés dans les technologies distribuées à moyenne et micro-échelle.  

Au lieu de cela, les acteurs des secteurs de l’alimentation et de l’énergie incitent les entreprises à s’impliquer dans des solutions distribuées. Les exemples incluent l'essai sur le terrain de Nitricity de sa technologie de fixation de l'azote sur site avec Olam Food Ingredients, et Heineken et RIC Energy sont devenus des investisseurs fondateurs dans FertigHy.  

Dans le domaine des solutions à micro-échelle, les sociétés de capital-risque technologiques ont mené des investissements précoces dans des start-ups comme Nitricity et Jupiter Ionics. Pendant ce temps, les investisseurs en infrastructures comme Macquarie manifestent leur intérêt pour les entreprises de taille moyenne telles que Atlas Agro. 

Alors que les réglementations environnementales se durcissent dans des juridictions clés et que de nouveaux marchés d’ammoniac vert pour des utilisations telles que le stockage de carburant et d’énergie apparaissent, nous pouvons nous attendre à ce qu’un groupe sélectionné d’innovateurs en matière d’engrais en récolte les bénéfices. La capacité d’exploiter de nouveaux marchés pour l’ammoniac signifie des opportunités de revenus diversifiées qui pourraient attirer davantage d’intérêt de la part des acteurs historiques, en particulier pour les innovateurs proposant des offres technologiques uniques. 

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• La source: https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/