Nawozy syntetyczne odgrywają kluczową rolę w światowej produkcji żywności, a same nawozy azotowe zapewniają wyżywienie około połowie światowej populacji.  

Wiążą się one jednak ze znacznymi kosztami środowiskowymi, a także obawami dotyczącymi bezpieczeństwa żywnościowego. Dotyczą one zarówno dalszego stosowania nawozów w gospodarstwach, jak i ich wcześniejszej produkcji i dystrybucji. W tym wpisie na blogu skupimy się na tym drugim problemie. 

Dlaczego azot? 

Azot jest kluczowym składnikiem odżywczym roślin, ułatwiającym kluczowe procesy, takie jak wzrost liści, synteza aminokwasów i rozwój chlorofilu. W naturze rośliny pobierają azot z gleby, gdzie jest on wiązany z powietrzem w różnych biodostępnych postaciach przez drobnoustroje. 

Podczas 19th wieku naukowcy i inżynierowie ścigali się, aby znaleźć sposoby syntezy azotu, aby pobudzić uprawę roślin w stopniu wykraczającym poza możliwości, jakie umożliwiły te naturalnie występujące mikroorganizmy. Efektem tych wysiłków jest proces Habera-Boscha, który umożliwia przemysłową produkcję amoniaku na dużą skalę; związek zawierający azot, będący prekursorem większości stosowanych obecnie nawozów azotowych. 

Produkcja i dystrybucja nawozów = skumulowane emisje 

Konwencjonalny proces Habera-Boscha polega na reakcji azotu z powietrza z wodorem pochodzącym z paliw kopalnych, zazwyczaj gazu ziemnego. Paliwa kopalne są również potrzebne do wytworzenia wysokich temperatur niezbędnych do zajścia tej reakcji. Energochłonny charakter tradycyjnej produkcji nawozów odpowiada za około 1–2% całkowitego światowego zużycia energii i 1–2% całkowitej globalnej emisji gazów cieplarnianych.  

Co więcej, aby osiągnąć korzyści skali potrzebne w produkcji masowej, przemysł jest wysoce scentralizowany. W rezultacie konieczny jest transport na duże odległości, aby nawóz dotrzeć do użytkowników końcowych (tj. gospodarstw rolnych). To powoduje kumulację dalszych emisji, a także sprawia, że ​​nawozy są bardzo wrażliwe na wstrząsy w łańcuchu dostaw. Na przykład ceny nawozów gwałtownie wzrosły w latach 2020–2022 z powodu zakłóceń związanych z Covid, małych zapasów, eskalacji konfliktu rosyjsko-ukraińskiego oraz skutecznego zakazu eksportu nałożonego przez głównych chińskich producentów i dystrybutorów. 

Niemniej jednak popyt na nawozy stale rośnie, głównie w krajach o niższych dochodach, które najbardziej potrzebują składników odżywczych do zwiększenia plonów i które zazwyczaj są położone najdalej od punktów produkcji. 

W stronę zdecentralizowanego przemysłu 

Uznanie potrzeby łagodzenia problemów związanych ze zużyciem energii, emisjami i nieefektywnością łańcucha dostaw pobudziło innowacje w zakresie rozproszonych modeli produkcji nawozów. Modele takie mają na celu minimalizację potrzeb transportowych i poprawę zrównoważonego rozwoju poprzez przeniesienie produkcji nawozów bliżej użytkowników końcowych, przy jednoczesnym wykorzystaniu „czystszego” podejścia do wiązania azotu. 

Ogólnie rzecz biorąc, wyłoniły się dwie kategorie: 

1. Produkcja lokalna/regionalna na średnią skalę: Jest to produkcja na skalę nieco mniejszą niż w tradycyjnych zakładach Haber-Bosch, ale działająca zasadniczo na tych samych zasadach (tj. „zielony amoniak”). Kluczową różnicą jest to, że wodór wymagany do produkcji amoniaku pochodzi z wody w drodze elektrolizy; podczas gdy energia odnawialna, zwykle pochodząca z zlokalizowanych w pobliżu instalacji słonecznych lub wiatrowych, napędza proces, a nie węglowodory. Przykładami innowatorów stosujących to podejście są m.in FertigHy, która planuje budowę fabryki zielonego amoniaku w Hiszpanii, która będzie produkować zrównoważone nawozy dla europejskich rolników. 
    

1. Produkcja na miejscu w mikroskali: To podejście ma na celu doprowadzenie koncepcji decentralizacji do jej granic. Obejmuje kompaktowe jednostki produkcyjne, często umieszczone w kontenerze transportowym, które mogą wyprodukować wystarczającą ilość nawozu dla pojedynczego gospodarstwa lub społeczności. W ramach tego sposobu produkcji na miejscu innowatorzy zazwyczaj badają dwie metody wiązania azotu: 

Obowiązująca przewaga? 

Pomimo obiecujących perspektyw produkcji rozproszonej, wyzwania nadal istnieją. Dotychczasowi producenci nawozów zwykle skupiali się na integracji technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla w tradycyjnych zakładach Haber-Bosch (tj. „niebieski amoniak”) oraz na dalszych interwencjach, takich jak wkłady biologiczne zwiększające azot. Z kilkoma wyjątkami w minimalnym stopniu zaangażowali się w technologie rozproszone średniej i mikroskali.  

Zamiast tego gracze z branży spożywczej i energetycznej napędzają zaangażowanie korporacji w rozwiązania rozproszone. Przykłady obejmują próbę terenową przeprowadzoną przez Nitricity w zakresie technologii wiązania azotu na miejscu za pomocą Olam Food Składniki oraz fakt, że Heineken i RIC Energy zostają inwestorami założycielami FertigHy.  

W dziedzinie rozwiązań w skali mikro technologiczne VC przewodziły inwestycjom na wczesnym etapie w start-upy, takie jak Nitricity i Jupiter Ionics. Tymczasem inwestorzy infrastrukturalni, tacy jak Macquarie, wykazują zainteresowanie przedsięwzięciami średniej skali, takimi jak Atlas Agro. 

W miarę zaostrzania przepisów dotyczących ochrony środowiska w kluczowych jurysdykcjach i wysuwania się na pierwszy plan nowych rynków zielonego amoniaku do zastosowań takich jak magazynowanie paliw i energii, możemy spodziewać się, że wybrana grupa innowatorów w dziedzinie nawozów odniesie korzyści. Możliwość wejścia na nowe rynki amoniaku oznacza zróżnicowane możliwości generowania przychodów, które mogą przyciągnąć większe zainteresowanie, szczególnie wśród innowatorów dysponujących unikalną ofertą technologiczną. 

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/