Synthetische meststoffen spelen een cruciale rol in de mondiale voedselproductie, waarbij op stikstof gebaseerde meststoffen alleen al de voeding van ongeveer de helft van de wereldbevolking ondersteunen.  

Ze brengen echter aanzienlijke milieukosten met zich mee, evenals zorgen over de voedselveiligheid. Deze strekken zich uit tot zowel de stroomafwaartse toepassing van de meststoffen op boerderijen als de stroomopwaartse productie en distributie ervan. In deze blogpost concentreren we ons op dit laatste probleem. 

Waarom stikstof? 

Stikstof is een belangrijke voedingsstof voor gewassen en vergemakkelijkt cruciale processen zoals bladgroei, aminozuursynthese en chlorofylontwikkeling. In de natuur nemen planten stikstof op uit de bodem, waar het door microben in verschillende biologisch beschikbare vormen uit de lucht wordt vastgelegd. 

Tijdens de 19th eeuw gingen wetenschappers en ingenieurs op zoek naar manieren om stikstof te synthetiseren om de teelt van gewassen verder te stimuleren dan wat deze van nature voorkomende microben mogelijk maakten. Het resultaat van deze inspanningen is het Haber-Bosch-proces, dat de grootschalige industriële productie van ammoniak mogelijk maakt; een stikstofhoudende verbinding die de voorloper is van de meeste stikstofmeststoffen die tegenwoordig worden gebruikt. 

Kunstmestproductie, distributie = gestapelde emissies 

Het conventionele Haber-Bosch-proces werkt door stikstof uit de lucht te laten reageren met waterstof afkomstig van fossiele brandstoffen, meestal aardgas. Fossiele brandstoffen zijn ook nodig om de hoge temperaturen te creëren die nodig zijn om deze reactie te laten plaatsvinden. Het energie-intensieve karakter van de traditionele kunstmestproductie is verantwoordelijk voor ongeveer 1 à 2% van het totale mondiale energieverbruik en 1 à 2% van de totale mondiale uitstoot van broeikasgassen.  

Om de schaalvoordelen te bereiken die nodig zijn voor massaproductie, is de industrie bovendien sterk gecentraliseerd. Als gevolg hiervan is transport over lange afstanden nodig om kunstmest bij de eindgebruikers (dat wil zeggen boerderijen) te krijgen. Dit stapelt nog meer emissies op en maakt meststoffen zeer gevoelig voor schokken in de toeleveringsketen. Zo schoten de prijzen van kunstmest tussen 2020 en 2022 omhoog als gevolg van Covid-gerelateerde verstoringen, kleine voorraden, de escalatie van het Russisch-Oekraïense conflict en een effectief exportverbod opgelegd door grote Chinese producenten en distributeurs. 

Niettemin blijft de vraag naar kunstmest stijgen, vooral vanuit landen met lagere inkomens die het meest behoefte hebben aan voedingsstoffen om de opbrengsten te verhogen en die doorgaans het verst verwijderd zijn van de productiepunten. 

Naar een gedecentraliseerde industrie 

Een erkenning van de noodzaak om deze problemen met energieverbruik, emissies en inefficiënties in de toeleveringsketen te verminderen, heeft innovatie rond gedistribueerde productiemodellen voor kunstmest gestimuleerd. Dergelijke modellen zijn erop gericht de transportbehoeften te minimaliseren en de duurzaamheid te vergroten door de productie van kunstmest dichter bij de eindgebruikers te brengen en tegelijkertijd gebruik te maken van 'schonere' benaderingen van stikstoffixatie. 

In grote lijnen zijn er twee categorieën ontstaan: 

1. Middelgrote gelokaliseerde/regionale productie: Dit is een productie op een schaal die iets kleiner is dan de traditionele Haber-Bosch-faciliteiten, maar die over het algemeen langs dezelfde lijnen werkt (dwz 'groene ammoniak'). Het belangrijkste onderscheidende kenmerk hier is dat de waterstof die nodig is om ammoniak te produceren, via elektrolyse uit water wordt gewonnen; terwijl hernieuwbare energie, doorgaans afkomstig van op dezelfde locatie geplaatste zonne- of windenergie-installaties, het proces aandrijft in plaats van koolwaterstoffen. Voorbeelden van vernieuwers die deze aanpak toepassen zijn onder meer FertigHy, dat een groene ammoniakfabriek in Spanje plant om duurzame meststoffen voor Europese boeren te produceren. 
    

1. Productie op microschaal op locatie: Deze aanpak heeft tot doel het decentralisatieconcept tot het uiterste te drijven. Het gaat om compacte productie-eenheden, vaak gehuisvest in een zeecontainer, die voldoende kunstmest kunnen produceren voor een individuele boerderij of gemeenschap. Binnen deze productiewijze ter plaatse onderzoeken innovatoren over het algemeen twee methoden voor stikstoffixatie: 

Gevestigd voordeel? 

Ondanks de veelbelovende vooruitzichten van gedistribueerde productie blijven er uitdagingen bestaan. De gevestigde kunstmestbedrijven hebben zich vaak geconcentreerd op de integratie van technologieën voor het opvangen en opslaan van koolstof in traditionele Haber-Bosch-faciliteiten (dwz 'blauwe ammoniak') en op downstream-interventies zoals stikstofversterkende biologische inputs. Op enkele uitzonderingen na hebben ze zich slechts minimaal beziggehouden met gedistribueerde technologieën op middelgrote en microschaal.  

In plaats daarvan stimuleren spelers uit de voedsel- en energiesector de betrokkenheid van bedrijven bij gedistribueerde oplossingen. Voorbeelden zijn onder meer de veldproef van Nitricity met zijn stikstoffixatietechnologie ter plaatse met Olam Food Ingredients, en Heineken en RIC Energy die oprichters van FertigHy worden.  

Op het gebied van oplossingen op microschaal hebben technologie-VC’s leiding gegeven aan investeringen in start-ups als Nitricity en Jupiter Ionics. Ondertussen tonen infrastructuurinvesteerders zoals Macquarie interesse in middelgrote ondernemingen zoals Atlas Landbouw. 

Nu de milieuregels in belangrijke rechtsgebieden strenger worden en nieuwe groene ammoniakmarkten voor toepassingen zoals brandstof- en energieopslag op de voorgrond treden, kunnen we verwachten dat een selecte groep kunstmestvernieuwers de vruchten zal plukken. Het vermogen om nieuwe ammoniakmarkten aan te boren betekent gediversifieerde inkomstenmogelijkheden die meer gevestigde belangstelling zouden kunnen wekken, vooral voor innovators met een uniek technologieaanbod. 

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/