Engrais liquide, tel que l’engrais azoté AHL pour la fertilisation. Selon des chimistes de l’Université de Stanford, les agriculteurs pourront désormais extraire eux-mêmes de l’air l’ammoniac dont ils ont besoin.
Depuis leur première synthèse au début du XXe siècle, les engrais minéraux azotés ont apporté une contribution décisive à la sécurité de l’approvisionnement alimentaire mondial et ont littéralement révolutionné l’agriculture grâce à une meilleure stabilité des rendements.
Critique des besoins énergétiques élevés
Mais le procédé Haber-Bosch, breveté en 1908 par les chimistes allemands Fritz Haber et Carl Bosch et qui porte leur nom, présente un inconvénient. La production industrielle d’ammoniac (NH3) à partir de l’azote atmosphérique nécessite des pressions de 150 à 350 bars et des températures de 400 à 500 °C, ce qui nécessite beaucoup d’énergie. Le gaz naturel nécessaire à la production d’engrais minéraux dans le monde représenterait désormais 2 % de la demande énergétique mondiale et 1 % des émissions mondiales de CO2. À l’université de Stanford, dans l’État américain de Californie, on ne voulait pas accepter cela à l’époque du changement climatique. En collaboration avec l’Université King Fahd du Pétrole et des Minéraux d’Arabie Saoudite, une équipe de chercheurs dirigée par le chimiste de Stanford Richard Zaré s’est penché de plus près sur le thème de la production d’ammoniac et a développé un tout nouveau procédé de fabrication. Ils ont récemment présenté leurs résultats remarquables dans la revue scientifique « Science Advances ».
Faible concentration, faible effort
Les scientifiques ont donc développé deux prototypes qui génèrent de l’ammoniac simplement à partir de la vapeur d’eau et de l’azote directement à partir de l’air. C’est censé fonctionner comme ceci : les chimistes ont déterminé la dépense énergétique la plus basse possible pour laquelle l’ammoniac est produit. Dans un réseau spécial faisant office de catalyseur, auquel une pompe aspirante alimente en permanence de l’air ambiant comprenant de la vapeur d’eau, l’électrification par contact se produit sans augmentation de pression, ce qui fournit juste assez d’énergie pour que l’ammoniac soit synthétisé. La solution aqueuse enrichie en ammoniac résultante est ensuite collectée par une plaque de condenseur, qui la sépare de l’air et de la vapeur d’eau dans la chambre.
Source : SONG ET AL., UNIVERSITÉ DE STANFORDL’usine de production d’azote atmosphérique en détail.
Dans des conditions de laboratoire, les chimistes ont atteint en deux heures des concentrations d’ammoniac suffisantes pour fertiliser les plantes de serre. Pour les plantes ayant des besoins plus élevés en azote, un filtre en zéolite, une roche spéciale, devrait fournir des concentrations plus élevées. Des tests sur le terrain sont désormais également en cours. “Cette avancée nous permet d’exploiter l’azote de notre air et de produire de l’ammoniac de manière durable”, est convaincu le professeur Zare.
Deux variantes
Source : SONG ET AL., UNIVERSITÉ DE STANFORDLe prototype mobile est déjà testé en extérieur.
Deux types de systèmes ont été mis en œuvre : un appareil mobile, qui s’appuie uniquement sur le vent de la zone environnante comme moteur, et une version stationnaire, qui devrait également être adaptée à des capacités plus importantes à l’avenir. Cette dernière fonctionne également sans énergie fossile grâce à une pompe électrique à membrane et un circuit d’eau fermé.
Engrais liquide initialement uniquement sous verre
Si les chercheurs parviennent à leurs fins, la version mobile de leurs systèmes sera dans un premier temps intégrée aux systèmes d’irrigation des serres. Ils sont également idéaux pour les processus hydroponiques, c’est-à-dire la culture de légumes dans des solutions nutritives. Les auteurs de l’étude souhaitent atteindre la maturité du marché d’ici deux à trois ans. Pour l’agriculture, en revanche, cela pourrait prendre beaucoup plus de temps, comme l’admettent les chercheurs américains : « Le système actuel est vraiment primitif et doit être amélioré pour répondre aux exigences de l’agriculture et de l’industrie. » Mais ils sont convaincus qu’avec une « technologie adaptée », des augmentations significatives sont encore possibles. Plus rien ne s’opposerait alors à la production d’engrais azotés « verts ».
Les agriculteurs devront donc être patients encore quelques années jusqu’à ce qu’ils puissent peut-être produire de manière indépendante leurs besoins en engrais. En attendant, les engrais liquides AHL (solutions de nitrate d’ammonium et d’urée) offrent la possibilité de se familiariser avec le processus d’engrais liquide. Même si sa composante azotée provient toujours du procédé Haber-Bosch éprouvé.
Ici l’article scientifique original pour une lecture plus approfondie.
– Sources d’images –
- : SONG ET AL., STANFORD-UNIVERSITY
- Collecteurs d’azote mobiles : SONG ET AL., UNIVERSITÉ DE STANFORD
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