Phân bón tổng hợp đóng vai trò then chốt trong sản xuất lương thực toàn cầu, chỉ riêng phân bón gốc nitơ đã hỗ trợ dinh dưỡng cho khoảng một nửa dân số thế giới.  

Tuy nhiên, chúng đi kèm với chi phí môi trường đáng kể cũng như những lo ngại về an ninh lương thực. Những điều này mở rộng đến cả việc áp dụng phân bón ở các trang trại cũng như việc sản xuất và phân phối ở thượng nguồn. Trong bài đăng trên blog này, chúng tôi tập trung vào vấn đề thứ hai. 

Tại sao là Nitơ? 

Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng của cây trồng, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình quan trọng như sự phát triển của tán lá, tổng hợp axit amin và phát triển chất diệp lục. Trong tự nhiên, thực vật hấp thụ nitơ từ đất, nơi nó được cố định từ không khí dưới nhiều dạng sinh học khác nhau nhờ vi khuẩn. 

Trong 19th thế kỷ trước, các nhà khoa học và kỹ sư đua nhau tìm cách tổng hợp nitơ để thúc đẩy canh tác cây trồng vượt xa những gì các vi khuẩn tự nhiên này có thể làm được. Kết quả của những nỗ lực đó là quy trình Haber-Bosch, cho phép sản xuất amoniac công nghiệp quy mô lớn; một hợp chất chứa nitơ là tiền thân của hầu hết các loại phân bón nitơ được sử dụng ngày nay. 

Sản xuất, phân phối phân bón = Phát thải chồng chất 

Quy trình Haber-Bosch thông thường hoạt động bằng cách phản ứng nitơ từ không khí với hydro có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, điển hình là khí tự nhiên. Nhiên liệu hóa thạch cũng cần thiết để tạo ra nhiệt độ cao cần thiết cho phản ứng này diễn ra. Bản chất tiêu tốn nhiều năng lượng của sản xuất phân bón truyền thống chiếm khoảng 1-2% tổng năng lượng sử dụng toàn cầu và 1-2% tổng lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu.  

Hơn nữa, để đạt được quy mô kinh tế cần thiết cho sản xuất hàng loạt, ngành này có tính tập trung cao độ. Do đó, cần phải vận chuyển đường dài để đưa phân bón đến tay người dùng cuối (tức là các trang trại). Điều này làm tăng thêm lượng khí thải cũng như khiến phân bón trở nên nhạy cảm sâu sắc trước những cú sốc trong chuỗi cung ứng. Ví dụ, giá phân bón tăng vọt trong giai đoạn 2020-2022 do sự gián đoạn liên quan đến Covid, hàng tồn kho nhỏ, xung đột Nga-Ukraine leo thang và lệnh cấm xuất khẩu có hiệu lực của các nhà sản xuất và phân phối lớn của Trung Quốc. 

Tuy nhiên, nhu cầu về phân bón tiếp tục tăng, chủ yếu từ các nước có thu nhập thấp, những nước cần chất dinh dưỡng nhất để tăng năng suất và thường ở xa các điểm sản xuất nhất. 

Hướng tới một ngành công nghiệp phi tập trung 

Nhận thức được sự cần thiết phải giảm thiểu các vấn đề tiêu thụ năng lượng, khí thải và sự kém hiệu quả của chuỗi cung ứng đã thúc đẩy sự đổi mới xung quanh các mô hình sản xuất phân bón phân tán. Những mô hình như vậy nhằm mục đích giảm thiểu nhu cầu vận chuyển và nâng cao tính bền vững bằng cách đưa sản xuất phân bón đến gần hơn với người dùng cuối đồng thời tận dụng các phương pháp cố định đạm 'sạch hơn'. 

Theo nghĩa rộng, có hai loại đã xuất hiện: 

1. Sản xuất địa phương/khu vực quy mô trung bình: Đây là hoạt động sản xuất ở quy mô nhỏ hơn một chút so với các cơ sở truyền thống của Haber-Bosch, nhưng nhìn chung hoạt động theo cùng một dây chuyền (tức là 'amoniac xanh'). Điểm khác biệt chính ở đây là hydro cần thiết để sản xuất amoniac có nguồn gốc từ nước thông qua quá trình điện phân; trong khi năng lượng tái tạo, điển hình là từ các cơ sở lắp đặt năng lượng mặt trời hoặc gió đặt cùng vị trí, cung cấp năng lượng cho quá trình này thay vì hydrocarbon. Ví dụ về các nhà đổi mới áp dụng phương pháp này bao gồm FertigHy, công ty đang lên kế hoạch xây dựng một nhà máy amoniac xanh ở Tây Ban Nha để sản xuất phân bón bền vững cho nông dân châu Âu. 
    

1. Sản xuất tại chỗ quy mô nhỏ: Cách tiếp cận này nhằm mục đích đưa khái niệm phân cấp đến giới hạn của nó. Nó bao gồm các đơn vị sản xuất nhỏ gọn, thường được đặt trong các container vận chuyển, có thể sản xuất đủ phân bón cho một trang trại hoặc cộng đồng riêng lẻ. Trong phương thức sản xuất tại chỗ này, các nhà đổi mới thường khám phá hai phương pháp cố định đạm: 

Lợi thế đương nhiệm? 

Bất chấp những triển vọng đầy hứa hẹn của sản xuất phân tán, những thách thức vẫn tồn tại. Các công ty phân bón hiện tại có xu hướng tập trung vào việc tích hợp các công nghệ thu hồi và lưu trữ carbon tại các cơ sở Haber-Bosch truyền thống (tức là 'amoniac xanh') và các biện pháp can thiệp ở hạ nguồn như đầu vào sinh học tăng cường nitơ. Với một vài ngoại lệ, họ chỉ tham gia tối thiểu vào các công nghệ phân tán quy mô trung bình và quy mô vi mô.  

Thay vào đó, những người tham gia từ ngành công nghiệp thực phẩm và năng lượng đang thúc đẩy sự tham gia của công ty vào các giải pháp phân tán. Các ví dụ bao gồm thử nghiệm thực địa của Nitricity về công nghệ cố định đạm tại chỗ với Thành phần thực phẩm Olam, Heineken và RIC Energy trở thành nhà đầu tư sáng lập tại FertigHy.  

Trong lĩnh vực giải pháp quy mô vi mô, các quỹ đầu tư mạo hiểm công nghệ đã dẫn đầu đầu tư giai đoạn đầu vào các công ty khởi nghiệp như Nitricity và Jupiter Ionics. Trong khi đó, các nhà đầu tư cơ sở hạ tầng như Macquarie đang tỏ ra quan tâm đến các dự án kinh doanh quy mô trung bình như Atlas nông nghiệp. 

Khi các quy định về môi trường được thắt chặt tại các khu vực pháp lý quan trọng và thị trường amoniac xanh mới cho các mục đích sử dụng như lưu trữ nhiên liệu và năng lượng trở nên nổi bật, chúng ta có thể kỳ vọng một nhóm các nhà đổi mới phân bón chọn lọc sẽ thu được lợi ích. Khả năng thâm nhập vào các thị trường amoniac mới đồng nghĩa với việc đa dạng hóa các cơ hội doanh thu có thể thu hút nhiều sự quan tâm hiện tại hơn, đặc biệt là đối với các nhà đổi mới có dịch vụ công nghệ độc đáo. 

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.cleantech.com/distributed-fertilizer-supply-is-crucial-for-future-food-security-and-sustainability/