A ka një mënyrë më miqësore ndaj klimës për të fekonduar të korrat? Përgjigja mund të jetë fryrje në erë

Bimët janë natyrshëm me "energji diellore", por ka një gjurmë karboni që lidhet me rritjen e tyre si kulture. Karburanti i përdorur për të fuqizuar traktorët dhe pajisjet e tjera është pjesë e asaj gjurmë, por komponenti më i madh në masën 36% është e lidhur me gazin natyror që përdoret për prodhimin e plehrave azotike sintetike.

Midis ndërprerjeve të shkaktuara nga konfliktet në tregun global të gazit natyror dhe nevojës urgjente për të adresuar ndryshimet klimatike, varësia e plehrave azotike nga karburantet fosile po bëhet e paqëndrueshme. Zgjidhja ideale do të ishte gjetja e një mënyre për të siguruar një furnizim me gjurmë të ulët karboni të azotit duke përdorur energji lokale, të rinovueshme. A është e mundur kjo? Në këtë rast, përgjigjja mund të jetë fjalë për fjalë "fryrje në erë".

Bimët jeshile marrin energjinë për t'u rritur nga dielli përmes procesit të fotosintezës. Ata bejne; megjithatë, kanë nevojë për lëndë ushqyese – minerale që ata thithin nga toka përmes rrënjëve të tyre. Azoti, Fosfori dhe Kaliumi janë nevojat më të mëdha të bimës dhe në bujqësi apo kopshtari ato furnizohen si plehra. Gjatë gjithë historisë njerëzore, azoti ishte elementi më kufizues për prodhimin e të korrave, dhe me rritjen e popullsisë, burimet e disponueshme të azotit, si plehrat e kafshëve shtëpiake ose guanoja e shpendëve, nuk mund të siguronin gjithçka që duhej. Sfida për të marrë mjaftueshëm azot për bimët është disi ironike sepse atmosfera përmban 78% gaz azot; megjithatë, ajo është mjaft inerte dhe e padisponueshme për shumicën e gjallesave. Pak më shumë se 100 vjet më parë gjendja e plehrave ndryshoi. Një shkencëtar gjerman i quajtur Fritz Haber doli me një katalizator dhe sistem presioni për të përdorur hidrogjenin dhe një pjesë të azotit në ajër dhe për ta kthyer atë në amoniak që është një formë e disponueshme për bimët. Një inxhinier tjetër i quajtur Carl Bosch e përsosi dhe e rriti procesin në mënyrë që deri në vitin 1914 të ishte e mundur të prodhoheshin 20 ton/ditë azot të përdorshëm.

Ky proces "Haber-Bosch" kryhet në mënyrë optimale në objekte në shkallë të gjerë, secila prej tyre prodhon rreth 1 milion ton në vit qoftë nga burimet e gazit natyror ose nga gazifikimi i qymyrit. Gazi natyror përbëhet nga një karbon dhe katër atome hidrogjeni, por është vetëm hidrogjeni që nevojitet për të reaguar me azotin në ajër për të krijuar amoniak (një atom N me tre atome hidrogjeni). Karboni në atë rast është nga një burim "fosil", kështu që përbën një "emetim të gazit serrë". Ekziston një mënyrë tjetër për të gjeneruar hidrogjen që quhet elektrolizë. Gjithçka që nevojitet është pak ujë (dy atome hidrogjen dhe një atom oksigjen) dhe energji elektrike. Ky proces ndan hidrogjenin dhe liron oksigjenin e padëmshëm. Në këtë skenar nuk ka emetim karboni. Studiuesit publikë dhe privatë kanë eksperimentuar me procese të vogla Haber-Bosch për të prodhuar amoniak. Fokusi ka qenë në përdorimin e energjisë elektrike të prodhuar nga era ose dielli. Ky koncept ka qenë në punë prej disa kohësh. Për shembull, në vitin 2009, një impiant pilot prej 3.75 milionë dollarësh në Qendrën Qendrore të Kërkimit dhe të Shtrirjes në Universitetin e Minesotës, përdorte energjinë elektrike nga një objekt lokal i energjisë së erës për të prodhuar 25 ton amoniak anhidrik në vit. Kjo u përshkrua në një intervistë me Mike Reese, Drejtori i Energjisë së Rinovueshme në atë objekt të Minesotës, botuar në revistën tregtare bujqësore Corn+Soybean Digest. Shkrimi titullohej me vend: “Bëni pleh nga ajri? Përdorimi i energjisë së bllokuar të erës për të bërë amoniak të rinovueshëm mund të stabilizojë çmimet e N, të ndërtojë tregje të energjisë së erës."

Pra, çfarë po ndodh 13 vjet më vonë? Si me çdo proces të ri kimik, duhet kohë për optimizim. Ekzistojnë gjithashtu ekonomi të shkallës që e bëjnë të vështirë konkurrimin me një proces të mirëpërcaktuar në shkallë industriale si ai i përdorur për prodhimin modern të plehrave. Megjithatë, është e mundur që versionet e kësaj teknologjie po i afrohen një fizibiliteti komercial. Një "Analiza Tekno-EkonomikeBotuar në vitin 2020 nga studiuesit në Teksas Tech arriti në përfundimin se amoniaku "i gjithë elektrik" mund të prodhohej me rreth dyfishin e kostos së amoniakut të mallrave konvencionale. Kjo ishte përpara rritjeve dramatike të vërejtura me çmimet e plehrave për sezonin e rritjes 2022 (shih Fermer modern: “Fermerët luftojnë për të vazhduar me rritjen e çmimeve të plehrave).

Në një intervistë për këtë artikull, Mike Reese nga objekti i Universitetit të Minesotës thotë se vrulli po ndërtohet për këtë zgjidhje. Me rritjen e kostos së gazit natyror, uljen e kostove të energjisë së rinovueshme dhe angazhimet për zbutjen e ndryshimeve klimatike që vijnë në plan të parë; tani ka një interes të gjerë për këtë lloj opsioni të "amoniakut të gjelbër". Reese thotë se disa nga kompanitë e plehrave konvencionale në shkallë të gjerë janë duke kërkuar se si mund të zhvendosen në këtë drejtim. Përshkrimi i kësaj teknologjie nga Reese është postuar në faqen e internetit të qendrës:Furnizimi me energji të qëndrueshme dhe bujqësi: Vendosja e erës në një shishe.” Studiuesit e UMN kanë publikuar gjithashtu një lidhje të ngjashme ekonomike.

Një skenar logjik është zhvillimi i impianteve të shkallës së mesme në intervalin 30 deri në 200 ton/vit dhe vendosja e tyre në të gjithë rajonet bujqësore ku ka shumë potencial për prodhimin e energjisë elektrike nga era dhe dielli. Në këtë mënyrë gjurma e transportit të plehrave do të ishte e vogël dhe tregu do të izolohej nga luhatjet e çmimeve globale. Natyrisht do të kishte nevojë për investime të konsiderueshme kapitale, por kjo mund të adresohet pjesërisht nëpërmjet subvencioneve të orientuara nga ndryshimet klimatike ose nëpërmjet kredive të karbonit. Ky ndryshim do të ishte gjithashtu pozitiv për sektorin e energjisë diellore dhe të erës sepse adreson nevojën e tyre për përdorim gjatë periudhave të pikut të prodhimit që mund të mos përputhen me kërkesën e rrjetit. Ekziston një linjë e pavarur interesi për amoniakun si një mjet më i sigurt për ruajtjen e hidrogjenit për lirim të mëvonshëm shumë aplikacione të ndryshme.

Sikur kjo histori të mos ishte mjaft pozitive, ekziston një mënyrë që prodhimi i plehrave mund të "dekarbonizohet" edhe më tej. Ka bimë bioetanoli të përhapura në shumë rajone bujqësore të SHBA-së. Kur ata fermentojnë karbohidratet nga rezervat e ushqimit, si niseshte misri, ato emetojnë CO2, por është "neutra e karbonit" në atë që vjen nga fotosinteza e fundit e të korrave. Megjithatë, është e mundur të kapet ai furnizim i bollshëm i gazit dhe të reagohet me amoniak për të prodhuar ure, e cila është një formë më e lehtë e ruajtur dhe e aplikueshme e plehut azotik dhe që mund të konvertohet në formulime të tjera të zakonshme si UAN ose pelet me çlirim të ngadaltë. . Krijimi i kësaj lidhjeje midis prodhimit të amoniakut dhe etanolit do të kishte avantazhe biznesi dhe logjistike, përveç reduktimit të gjurmës së karbonit që lidhet me secilin produkt.

Si përfundim, elektrifikimi i prodhimit të amoniakut për bujqësinë duket të jetë një shembull i shkëlqyer i llojit të zgjidhjes së parashikuar nga "ekomodernistët“ të cilët argumentojnë se teknologjia është shpesh zgjidhja për sfidat mjedisore. Në këtë rast, kjo përputhet gjithashtu me nevojën për të mbrojtur ekonominë tonë të fermës nga paqëndrueshmëria globale.