合成肥料在全球糧食生產中發揮關鍵作用，僅氮基肥料就支持了全球約一半人口的營養。
然而，它們帶來了巨大的環境成本以及食品安全問題。這些延伸到農場肥料的下游應用，以及上游的生產和分配。在這篇文章中，我們將重點放在後一個問題。
為什麼是氮氣？
氮是一種關鍵的作物營養素，促進葉子生長、胺基酸合成和葉綠素發育等關鍵過程。在自然界中，植物從土壤中吸收氮，並透過微生物以各種生物可利用形式從空氣中固定下來。
在19th 本世紀，科學家和工程師競相尋找合成氮的方法，以促進農作物種植，超越這些自然存在的微生物所能實現的水平。這些努力的成果就是哈伯-博世工藝，它能夠實現氨的大規模工業生產；一種含氮化合物，是當今使用的大多數氮肥的前驅物。
化學肥料生產、分配 = 累積排放
傳統的哈伯-博世製程的工作原理是使空氣中的氮氣與化石燃料（通常是天然氣）中的氫氣發生反應。還需要化石燃料來產生發生該反應所需的高溫。傳統化肥生產屬於能源密集型，約佔全球能源使用總量的 1-2% 和全球溫室氣體排放總量的 1-2%。
此外，為了實現大規模生產所需的規模經濟，該產業高度集中。因此，需要長途運輸才能將肥料運送到最終用戶（即農場）。這會增加排放量，並使化學肥料對供應鏈衝擊非常敏感。例如，由於新冠疫情造成的供應中斷、庫存減少、俄烏衝突升級以及中國主要生產商和分銷商實施有效的出口禁令，化肥價格在 2020 年至 2022 年期間飆升。
儘管如此，化肥的需求仍在持續成長，主要來自低收入國家，這些國家最需要養分來提高產量，而且通常距離生產點最遠。
邁向去中心化產業
人們認識到需要緩解這些能源消耗、排放和供應鏈效率低下的問題，刺激了分散式肥料生產模式的創新。此類模型旨在透過使化肥生產更接近最終用戶，同時利用「更清潔」的固氮方法，最大限度地減少運輸需求並增強永續性。
從廣義上講，出現了兩類：
- 中等規模本地化/區域生產：生產規模略小於傳統的哈伯-博世工廠，但運作方式大致相同（即「綠色氨」）。這裡的關鍵區別在於，生產氨所需的氫氣是透過電解從水中獲得的。而再生能源（通常來自同一地點的太陽能或風能裝置）為該過程提供動力，而不是碳氫化合物。採用這種方法的創新者的例子包括 費蒂希，該公司正在西班牙規劃一座綠色氨廠，為歐洲農民生產永續肥料。
- 微規模現場生產：這種方法旨在將權力下放概念發揮到極致。它涉及緊湊的生產單元，通常安裝在貨櫃內，可以為單一農場或社區生產足夠的肥料。在這種現場生產模式中，創新者通常正在探索兩種固氮方法：
現有優勢？
儘管分散式生產前景廣闊，但挑戰仍然存在。現有化肥公司往往專注於整合傳統哈伯-博世設施的碳捕獲和儲存技術（即「藍氨」）和下游幹預措施，例如增氮生物投入。除了少數例外，他們只最低限度地參與了中規模和微型分散式技術。
相反，食品和能源產業的參與者正在推動企業參與分散式解決方案。例如，Nitricity 與 Olam Food Ingredients 對其現場固氮技術進行了現場試驗，Heineken 和 RIC Energy 成為 FertigHy 的創始投資者。
在微型解決方案領域，科技創投公司主導了對 Nitricity 和 Jupiter Ionics 等新創公司的早期投資。同時，麥格理等基礎設施投資者對中型企業表現出了興趣，例如 阿特拉斯農業公司.
隨著主要司法管轄區環境法規的收緊以及用於燃料和能源儲存等用途的新綠色氨市場的興起，我們可以預期一批精選的化肥創新者將從中受益。開拓新氨市場的能力意味著多元化的收入機會，可以吸引更多現有企業的興趣，特別是對於擁有獨特技術產品的創新者。
