I fertilizzanti sintetici svolgono un ruolo fondamentale nella produzione alimentare globale, con i soli fertilizzanti a base di azoto che supportano la nutrizione di circa la metà della popolazione mondiale.  

Tuttavia, comportano costi ambientali significativi, nonché problemi di sicurezza alimentare. Questi si estendono sia all’applicazione a valle dei fertilizzanti nelle aziende agricole, sia alla loro produzione e distribuzione a monte. In questo post del blog, ci concentreremo su quest'ultimo problema. 

Perché l'azoto? 

L’azoto è un nutriente chiave per le colture, poiché facilita processi cruciali come la crescita del fogliame, la sintesi degli aminoacidi e lo sviluppo della clorofilla. In natura, le piante assorbono l'azoto dal suolo, dove viene fissato dall'aria in varie forme biodisponibili dai microbi. 

Durante la 19th secolo, scienziati e ingegneri hanno cercato di trovare modi per sintetizzare l’azoto per stimolare la coltivazione dei raccolti oltre ciò che questi microbi naturali hanno reso possibile. Il risultato di questi sforzi è il processo Haber-Bosch, che consente la produzione industriale su larga scala di ammoniaca; un composto contenente azoto che è il precursore della maggior parte dei fertilizzanti azotati utilizzati oggi. 

Produzione e distribuzione di fertilizzanti = Emissioni accumulate 

Il processo Haber-Bosch convenzionale funziona facendo reagire l’azoto presente nell’aria con l’idrogeno proveniente da combustibili fossili, tipicamente gas naturale. I combustibili fossili sono inoltre necessari per creare le alte temperature necessarie affinché questa reazione abbia luogo. La natura ad alta intensità energetica della produzione tradizionale di fertilizzanti rappresenta circa l’1-2% del consumo energetico globale totale e l’1-2% delle emissioni globali di gas serra.  

Inoltre, per ottenere le economie di scala necessarie per la produzione di massa, l’industria è altamente centralizzata. Di conseguenza, è necessario il trasporto a lunga distanza per portare i fertilizzanti agli utenti finali (ad esempio, le aziende agricole). Ciò accumula ulteriori emissioni e lascia i fertilizzanti profondamente sensibili agli shock della catena di approvvigionamento. Ad esempio, i prezzi dei fertilizzanti sono saliti alle stelle tra il 2020 e il 2022 a causa delle interruzioni legate al Covid, delle piccole scorte, dell’escalation del conflitto russo-ucraino e di un efficace divieto di esportazione imposto dai principali produttori e distributori cinesi. 

Tuttavia, la domanda di fertilizzanti continua ad aumentare, principalmente da parte dei paesi a basso reddito che hanno maggiormente bisogno di nutrienti per aumentare i raccolti e che sono generalmente situati più lontani dai luoghi di produzione. 

Verso un’industria decentralizzata 

Il riconoscimento della necessità di mitigare questi problemi di consumo energetico, emissioni e inefficienze della catena di approvvigionamento ha stimolato l’innovazione attorno ai modelli di produzione distribuita di fertilizzanti. Tali modelli mirano a ridurre al minimo le esigenze di trasporto e a migliorare la sostenibilità spostando la produzione di fertilizzanti più vicino agli utenti finali e sfruttando approcci “più puliti” alla fissazione dell’azoto. 

In termini generali, sono emerse due categorie: 

1. Produzione localizzata/regionale di media scala: Si tratta di una produzione su scala leggermente inferiore rispetto ai tradizionali impianti Haber-Bosch, ma che opera generalmente lungo le stesse linee (ad esempio, "ammoniaca verde"). L’elemento chiave di differenziazione qui è che l’idrogeno necessario per produrre ammoniaca proviene dall’acqua tramite elettrolisi; mentre l’energia rinnovabile, tipicamente proveniente da impianti solari o eolici co-localizzati, alimenta il processo piuttosto che gli idrocarburi. Esempi di innovatori che adottano questo approccio includono Fertighy, che sta progettando un impianto di ammoniaca verde in Spagna per produrre fertilizzanti sostenibili per gli agricoltori europei. 
    

1. Produzione in loco su microscala: Questo approccio mira a portare il concetto di decentramento al suo limite. Si tratta di unità di produzione compatte, spesso ospitate all’interno di un container, in grado di produrre fertilizzanti sufficienti per una singola azienda agricola o comunità. All’interno di questa modalità di produzione in loco, gli innovatori stanno generalmente esplorando due metodi di fissazione dell’azoto: 

Vantaggio dell'attuale? 

Nonostante le prospettive promettenti della produzione distribuita, le sfide persistono. Le aziende produttrici di fertilizzanti tendono a concentrarsi sull'integrazione delle tecnologie di cattura e stoccaggio del carbonio nei tradizionali impianti Haber-Bosch (ad esempio, "ammoniaca blu") e sugli interventi a valle come gli input biologici che aumentano l'azoto. Con poche eccezioni, si sono impegnati solo in minima parte con le tecnologie distribuite su scala media e microscala.  

Invece, gli attori dei settori alimentare ed energetico stanno spingendo il coinvolgimento delle aziende verso soluzioni distribuite. Gli esempi includono la sperimentazione sul campo di Nitricity della sua tecnologia di fissazione dell'azoto in loco con Olam Food Ingredients e Heineken e RIC Energy che diventano investitori fondatori di FertigHy.  

Nel campo delle soluzioni su microscala, i VC tecnologici hanno guidato investimenti nella fase iniziale in start-up come Nitricity e Jupiter Ionics. Nel frattempo, gli investitori in infrastrutture come Macquarie stanno mostrando interesse per iniziative di media scala come Atlante Agrò. 

Man mano che le normative ambientali si inaspriscono nelle giurisdizioni chiave e emergono nuovi mercati verdi dell’ammoniaca per usi come il carburante e lo stoccaggio di energia, possiamo aspettarci che un gruppo selezionato di innovatori di fertilizzanti ne tragga i benefici. La capacità di attingere a nuovi mercati dell’ammoniaca significa opportunità di reddito diversificate che potrebbero attirare un maggiore interesse da parte degli operatori storici, in particolare per gli innovatori con offerte tecnologiche uniche. 

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