Il 2% dell'energia consumata annualmente dall'umanità è destinata alla produzione di concimi azotati. Ogni anno, dagli impianti industriali che bruciano gas per produrre urea, viene emesso in atmosfera 1 miliardo di tonnellate di anidride carbonica, il principale gas ad effetto serra.
Si tratta di numeri impressionanti, ma che non sono mai arrivati all'attenzione dell'opinione pubblica finché il prezzo del gas non è schizzato alle stelle nel 2022, portando verso l'alto anche i prezzi dei concimi azotati, che in pochi mesi hanno triplicare (se non quadruplicato) il proprio costo.
La coscienza ambientale si è allora sposata con la necessità delle aziende agricole di ridurre i costi dei concimi e nel corso degli ultimi due anni si sono moltiplicate le startup che hanno come obiettivo quello di rimpiazzare il processo Haber-Bosch, su cui si basa la produzione industriale di ammoniaca e quindi di urea, con metodi alternativi.
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La produzione dei concimi azotati si fa in casa
La parola d'ordine è produzione a chilometro zero e da fonti rinnovabili. In questo articolo avevamo portato la storia di Nitricity, ma durante l'ultima edizione del World Agri-Tech Innovation Summit di Londra (di cui AgroNotizie® è mediapartner) erano diverse le startup che proponevano soluzioni alternative al problema dei concimi azotati.
Ad esempio, N2 Applied è una startup norvegese che sta lavorando sull'utilizzo del plasma (gas altamente energetico) per stabilizzare e arricchire i liquami provenienti dagli allevamenti bovini e suini per trasformarli in un fertilizzante arricchito e stabile. Arricchito in quanto contiene il doppio dell'azoto normalmente presente nel liquame. Stabile in quanto il trattamento al plasma stabilizza l'azoto ed elimina i microrganismi presenti e quindi impedisce la produzione di metano.
Inizialmente l'energia elettrica (sperabilmente prodotta da fonti rinnovabili) viene utilizzata per scindere le molecole di azoto (N2) e ossigeno (O2) presenti nell'aria. L'azoto (N) e l'ossigeno (O) si ricombinano quindi per formare un gas reattivo chiamato plasma.
N2 Applied è una startup norvegese che sta lavorando sull'utilizzo del plasma per stabilizzare e arricchire i liquami provenienti dagli allevamenti bovini e suini per trasformarli in un fertilizzante arricchito e stabile
Il plasma viene assorbito dai liquami oppure dal digestato, che si arricchiscono in questo modo di azoto e allo stesso tempo vengono sanificati. Successivamente il prodotto può essere stoccato, essendo stabile, oppure può essere applicato al campo con le normali attrezzature presenti in azienda.
Questa tecnologia, che è già disponibile e oggi è utilizzata in un numero ristretto di aziende pilota, deve tuttavia ancora dimostrare di essere economicamente vantaggiosa rispetto ai concimi azotati. Inoltre, ha senso solo nel caso in cui l'energia elettrica utilizzata dall'impianto, che è racchiuso all'interno di un container, provenga da fonti energetiche rinnovabili.
Concimi azotati e pannelli solari
Sulla fonte di approvvigionamento energetico sta invece lavorando il progetto Gegha, Good Earth Green Hydrogen and Ammonia, finanziato dal Governo del New South Wales, in Australia. Il progetto, che vede coinvolte Hiringa Energy e l'azienda agricola cotoniera Sundown Pastoral, prevede la costruzione di un parco fotovoltaico da 27 MW per produrre ossigeno e idrogeno dall'acqua piovana attraverso elettrolisi.
L'elettrolisi è un processo noto da tempo che prevede di far scorrere energia elettrica all'interno dell'acqua per liberare ossigeno e idrogeno. Quest'ultimo viene utilizzato, insieme all'azoto atmosferico, per produrre concimi azotati e per alimentare un motore a fuel cell per attivare il sistema di irrigazione dell'azienda agricola.
L'impianto, che sarà costruito all'interno di Sundown Pastoral, non utilizzerà dunque combustibili fossili per ottenere idrogeno, alla base della produzione di ammoniaca, quanto invece energia elettrica da energia solare.
La struttura, finanziata con 23 milioni di dollari, avrà principalmente uno scopo dimostrativo e avrà una capacità di 10 tonnellate di ammoniaca al giorno, ma potrà essere scalata a 60. E un impianto gemello, questa volta alimentato da pale eoliche, è stato costruito in Nuova Zelanda.
Anche le nanotecnologie per produrre azoto sostenibile
La startup britannica Nium ha raccolto 3 milioni di dollari per sviluppare il suo sistema di produzione di concimi azotati direttamente nelle aziende agricole utilizzando un processo innovativo a basso costo e sostenibile.
Il team di ricercatori starebbe sviluppando un processo che si basa sulla tecnologia dei nanomateriali per ridurre le temperature e le pressioni richieste solitamente dal processo Haber-Bosch. Dalla startup fanno sapere che nel reattore da loro inventato si riduce ad un sedicesimo l'energia richiesta per avviare la reazione.
Anche la startup israeliana Nitrofix ha annunciato un round da 3,1 milioni di dollari che servirà per realizzare un impianto prototipale per la produzione di ammoniaca. Poco si sa sulla tecnologia a cui stanno lavorando, che però dovrebbe essere in grado di ridurre il consumo di energia per la produzione di ammoniaca.
Aggirare il problema dell'azoto atmosferico
Il paradosso del settore dei concimi azotati è che l'azoto rappresenta il 78% dell'atmosfera terrestre. È in assoluto il gas più abbondante sul pianeta ed ha un prezzo nullo, tuttavia si presenta in una forma altamente stabile (N2) che non può essere assimilata dalle piante. A meno che non intervengano dei batteri, chiamati azotofissatori, in grado di scindere il triplo legame che lega i due atomi di azoto, rendendo dunque questo nutriente facilmente assimilabile.
Sfruttando il lavoro di questi batteri, che normalmente vivono in simbiosi con alcune piante, come le leguminose, si potrebbe quindi aggirare il problema della produzione dei concimi azotati.
Anche su questo fronte sono molte le startup e le aziende che stanno lavorando. Ad esempio, Pivot Bio ha già lanciato sul mercato statunitense dei prodotti, come anche Corteva Agriscience con BlueN®.
Pivot Bio ha già lanciato sul mercato statunitense dei prodotti
Prima dell'estate la britannica NetZeroNitrogen ha annunciato un round da 1,6 milioni di dollari per sviluppare un prodotto conciante, a base di batteri azotofissatori, che applicato a livello di seme aiuterebbe le piante a reperire il nutrimento di cui hanno bisogno.
Gli aspetti positivi di questo approccio sono che riduce drasticamente il consumo di energia e porta la fonte di azoto (i batteri) direttamente a contatto con le radici delle piante. In questo modo non ci sono problemi di perdita di nutrienti per volatilizzazione o lisciviazione. Il 100% dell'azoto estratto dall'atmosfera viene di fatti utilizzato dalla pianta.
Azoto, si cambia la fonte di approvvigionamento
Concludendo, possiamo dire che la crisi energetica che abbiamo ormai (quasi) alle spalle ha dato impulso al settore privato per lo sviluppo di soluzioni alternative a quelle oggi in uso per la produzione di ammoniaca. Il successo dei nuovi prodotti dipenderà molto dal costo che avranno, visto che dovranno confrontarsi con i concimi azotati classici, il cui prezzo è tornato praticamente alla normalità.
Inoltre, questi nuovi impianti produttivi in loco, sebbene rendano gli agricoltori indipendenti dal mercato, dovranno inserirsi facilmente nel contesto produttivo agricolo, dando prova di essere flessibili e facili da utilizzare.
Senza entrare nei dettagli della normativa, occorre ad esempio tenere in considerazione che installare un impianto di produzione di concimi in azienda richiede il rispetto di alcune norme, come ad esempio quelle inerenti il Regolamento delle sostanze chimiche Reach (Regolamento Ue n. 1907/2006). Si tratta di leggi costose e che costringerebbero l'agricoltore a rispettare una lunga serie di obblighi legali e amministrativi.
I plus che le startup possono giocarsi sul mercato sono due. Il fatto che queste nuove tecnologie sono carbon neutral o comunque che riducono drasticamente il consumo di energia e quindi l'immissione in atmosfera di inquinanti. Due, che si tratta di soluzioni che proteggono l'agricoltore da futuri possibili rialzi del prezzo dell'energia.
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