Syntetiska gödselmedel spelar en avgörande roll i den globala livsmedelsproduktionen, med enbart kvävebaserade gödselmedel som stödjer näringen för ungefär hälften av världens befolkning.  

Men de kommer med betydande miljökostnader, såväl som matsäkerhetsproblem. Dessa sträcker sig till både nedströmsapplicering av gödselmedlen på gårdar, såväl som deras uppströmsproduktion och distribution. I det här blogginlägget fokuserar vi på det senare problemet. 

Varför kväve? 

Kväve är ett nyckelnäringsämne för grödan, vilket underlättar viktiga processer som bladtillväxt, aminosyrasyntes och klorofyllutveckling. I naturen absorberar växter kväve från jorden, där det fixeras från luften i olika biotillgängliga former av mikrober. 

Under 19th århundradet tävlade forskare och ingenjörer för att hitta sätt att syntetisera kväve för att öka odling av grödor utöver vad dessa naturligt förekommande mikrober möjliggjorde. Resultatet av dessa ansträngningar är Haber-Bosch-processen, som möjliggör storskalig industriell produktion av ammoniak; en kvävehaltig förening som är förstadiet till de flesta kvävegödselmedel som används idag. 

Gödseltillverkning, distribution = staplade utsläpp 

Den konventionella Haber-Bosch-processen fungerar genom att reagera kväve från luften med väte från fossila bränslen, vanligtvis naturgas. Fossila bränslen krävs också för att skapa de höga temperaturer som behövs för att denna reaktion ska kunna ske. Den energiintensiva karaktären hos traditionell konstgödselproduktion står för någonstans i området 1-2 % av den totala globala energianvändningen och 1-2 % av de totala globala utsläppen av växthusgaser.  

Dessutom är industrin starkt centraliserad för att uppnå de skalfördelar som krävs för massproduktion. Som ett resultat krävs långväga transporter för att få gödselmedel till sina slutanvändare (dvs. gårdar). Detta staplar ytterligare utsläpp och gör gödselmedel djupt känsliga för chocker i leveranskedjan. Till exempel sköt gödselmedelspriserna i höjden mellan 2020-2022 på grund av Covid-relaterade störningar, små lager, upptrappningen av konflikten mellan Ryssland och Ukraina och ett effektivt exportförbud infört av stora kinesiska producenter och distributörer. 

Ändå fortsätter efterfrågan på gödselmedel att öka, främst från låginkomstländer som är mest i behov av näringsämnen för att öka avkastningen och som vanligtvis ligger längst bort från produktionsställena. 

Mot en decentraliserad industri 

Ett erkännande av behovet av att mildra dessa energiförbrukningsproblem, utsläpp och ineffektivitet i försörjningskedjan har stimulerat innovation kring distribuerade gödselproduktionsmodeller. Sådana modeller syftar till att minimera transportbehov och förbättra hållbarheten genom att flytta gödselproduktionen närmare slutanvändarna samtidigt som de utnyttjar "renare" metoder för kvävefixering. 

I stora drag har två kategorier uppstått: 

1. Medelskalig lokal/regional produktion: Detta är produktion i en skala som är något mindre än traditionella Haber-Bosch-anläggningar, men som i allmänhet arbetar på samma sätt (dvs. "grön ammoniak"). Den viktigaste skillnaden här är att vätet som krävs för att producera ammoniak kommer från vatten via elektrolys; medan förnybar energi, vanligtvis från samlokaliserade sol- eller vindanläggningar, driver processen snarare än kolväten. Exempel på innovatörer som använder detta tillvägagångssätt inkluderar FertigHy, som planerar en grön ammoniakfabrik i Spanien för att producera hållbara gödselmedel för europeiska bönder. 
    

1. Mikroskalig produktion på plats: Detta tillvägagångssätt syftar till att ta decentraliseringskonceptet till sin gräns. Det handlar om kompakta produktionsenheter, ofta inrymda i en fraktcontainer, som kan producera tillräckligt med gödsel för en enskild gård eller ett samhälle. Inom detta produktionssätt på plats undersöker innovatörer i allmänhet två kvävefixeringsmetoder: 

Sittande fördel? 

Trots de lovande utsikterna för distribuerad produktion kvarstår utmaningarna. De etablerade gödningsföretagen har tenderat att fokusera på att integrera teknik för avskiljning och lagring av kol vid traditionella Haber-Bosch-anläggningar (dvs. 'blå ammoniak') och nedströmsinterventioner såsom kvävehöjande biologiska tillförsel. Med ett fåtal undantag har de endast engagerat sig minimalt med distribuerade teknologier i mellanskala och mikroskala.  

Istället driver aktörer från livsmedels- och energibranschen företagsengagemang till distribuerade lösningar. Exempel inkluderar Nitricitys fältförsök med sin kvävefixeringsteknik på plats med Olam Food Ingredients, och Heineken och RIC Energy som blir grundande investerare i FertigHy.  

Inom området för mikroskaliga lösningar har tekniska VC:er lett investeringar i tidiga skeden i nystartade företag som Nitricity och Jupiter Ionics. Samtidigt visar infrastrukturinvesterare som Macquarie intresse för medelstora satsningar som t.ex Atlas Agro. 

När miljöbestämmelserna skärps i viktiga jurisdiktioner och nya gröna ammoniakmarknader för användningsområden som bränsle- och energilagring kommer i förgrunden, kan vi förvänta oss att en utvald grupp av gödselinnovatörer kommer att skörda frukterna. Möjligheten att utnyttja nya ammoniakmarknader innebär diversifierade intäktsmöjligheter som skulle kunna locka till sig ett större intresse, särskilt för innovatörer med unika teknologierbjudanden. 

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/