Gëtt et e méi klimafrëndleche Wee fir Kulturen ze befruchten? D'Äntwert kann am Wand sinn

Planzen sinn natierlech "Solar ugedriwwen", awer et gëtt e Kuelestoffofdrock verbonne mat der Erntegung ze wuessen. De Brennstoff, dee benotzt gëtt fir Traktoren an aner Ausrüstung z'entwéckelen ass Deel vun deem Foussofdrock, awer de gréisste Bestanddeel op der Uerdnung vun 36% ass verbonne mat der Äerdgas benotzt fir syntheteschen Stickstoff Dünger ze maachen.

Tëscht Konflikt-Undriff Stéierungen um weltwäiten Äerdgasmaart an dem dréngende Bedierfnes fir de Klimawandel unzegoen, gëtt d'Ofhängegkeet vu Stickstoffdünger vu fossille Brennstoffer onhaltbar. Déi ideal Léisung wier e Wee ze fannen fir eng niddereg Kuelestoffofdrockversuergung vu Stickstoff mat lokaler, erneierbarer Energie ze maachen. Ass dat méiglech? An dësem Fall kann d'Äntwert wuertwiertlech "am Wand sinn."

Gréng Planzen kréien d'Energie fir aus der Sonn duerch de Prozess vun der Photosynthese ze wuessen. Si maachen; awer brauchen nährstoffe - mineraler, déi si absorbéieren aus dem buedem duerch hir Wuerzelen. Stickstoff, Phosphor a Kalium sinn déi gréisste Bedierfnesser vun der Planz an an der Landwirtschaft oder am Gaart ginn déi als Dünger geliwwert. Wärend der mënschlecher Geschicht war Stickstoff dat limitéiertst Element fir d'Ernteproduktioun, a wéi d'Bevëlkerung eropgeet, konnten déi verfügbare Stickstoffquellen wéi Hausdéierendünger oder Vugelguano net alles liwweren wat néideg war. D'Erausfuerderung fir genuch Stickstoff fir Planzen ze kréien ass e bësse ironesch well d'Atmosphär 78% Stickstoffgas enthält; awer, et ass zimlech inert an net verfügbar fir déi meescht Liewewiesen. Virun knapp 100 Joer d'Dünger Situatioun geännert. En däitsche Wëssenschaftler mam Numm Fritz Haber koum mat engem Katalysator an Drocksystem fir Waasserstoff an e puer Stickstoff an der Loft ze benotzen an et an Ammoniak ëmzewandelen, wat eng Form fir Planzen ass. En aneren Ingenieur mam Numm Carl Bosch huet de Prozess perfektionéiert an opskaléiert sou datt bis 1914 et méiglech war 20 Tonnen / Dag vu benotzbare Stickstoff ze produzéieren.

Dëse "Haber-Bosch" Prozess gëtt optimal a grousser Skala Ariichtungen duerchgefouert, déi all op der Uerdnung vun 1 Millioun Tonnen pro Joer entweder aus Naturgasquellen oder duerch Kuelvergasung produzéieren. Naturgas besteet aus engem Kuelestoff a véier Waasserstoffatome, awer et ass nëmmen de Waasserstoff dee gebraucht gëtt fir mat Stickstoff an der Loft ze reagéieren fir Ammoniak ze maachen (een N Atom mat dräi Waasserstoffatome). De Kuelestoff an deem Fall ass vun enger "fossil" Quell sou datt et eng "Treibhausgasemissioun" ausmécht. Et gëtt en anere Wee fir Waasserstoff ze generéieren genannt Elektrolyse. Alles wat gebraucht gëtt ass Waasser (zwee Waasserstoffatome an ee Sauerstoffatom) a Stroum. Dëse Prozess trennt de Waasserstoff of a léisst den harmlosen Sauerstoff eraus. An dësem Szenario gëtt et keng Kuelestoffemissioun. Ëffentlech a privat Fuerscher hunn experimentéiert mat klengen Haber-Bosch Prozesser fir Ammoniak ze maachen. De Fokus war op d'Benotzung vu Wand- oder Solarenergie generéiert. Dëst Konzept ass zënter enger Zäit an der Aarbecht. Zum Beispill am Joer 2009 huet eng $3.75 Millioune Pilotanlag fir an der University of Minnesota's West Central Research and Outreach Center Elektrizitéit vun enger lokaler Windenergieanlag benotzt fir 25 Tonnen waasserfräi Ammoniak pro Joer ze produzéieren. Dëst gouf an engem Interview mam Mike Reese beschriwwen, den Erneierbaren Energiedirekter an där Minnesota-Facilitéit publizéiert an der landwirtschaftlecher Handelsjournal Corn + Soybean Digest. Den Artikel war entspriechend Titel: "Dünger aus dënnem Loft maachen? D'Benotzung vu gestrande Wandkraaft fir erneierbar Ammoniak ze maachen kéint N Präisser stabiliséieren, Wandkraaftmäert bauen.

Also wat geschitt 13 Joer méi spéit? Wéi mat all neie chemesche Prozess brauch et Zäit fir Optimisatioun. Et ginn och Skalawirtschaft déi et schwéier maachen mat engem gutt etabléierten, industrielle Prozess ze konkurréiere wéi dee fir modern Düngerproduktioun benotzt gëtt. Wéi och ëmmer, et ass méiglech datt Versioune vun dëser Technologie eng kommerziell Machbarkeet ukommen. A"Techno-wirtschaftlech Analyse" am Joer 2020 publizéiert vun Fuerscher am Texas Tech ofgeschloss datt "all elektresch" Ammoniak zu ongeféier zweemol d'Käschte vun der konventioneller Commodity Ammoniak produzéiert ka ginn. Dat war ier déi dramatesch Erhéijunge gesi mat Düngerpräisser fir d'2022 wuessend Saison (kuckt Moderne Bauer: "Baueren kämpfen fir mat Steigerend Düngerpräisser ze halen).

An engem Interview fir dësen Artikel seet de Mike Reese vun der University of Minnesota Ariichtung datt de Momentum fir dës Léisung baut. Mat Erdgaskäschte klammen, erneierbar Elektrizitéitskäschte falen an Engagementer fir d'Klimawandel-mitigatioun op d'Spëtzt kommen; et gëtt elo breeden Interessi un dëser Zort vun "gréngen Ammoniak" Optioun. De Reese seet, datt e puer vun de grouss-Skala, konventionell Dünger Betriber kucken wéi se an dës Richtung verréckelen. Dem Reese seng Beschreiwung vun dëser Technologie gëtt op der Websäit vum Zentrum gepost: "Fueling nohalteg Energie a Landwirtschaft: De Wand an eng Fläsch setzen". UMN Fuerscher hunn och eng Zesummenhang publizéiert Wirtschaftsunioun.

E logesche Szenario ass d'Entwécklung vu mëttelgrousse Planzen am Beräich vun 30 bis 200 Tonnen/Joer a lokaliséieren se a ganz landwirtschaftlech Regiounen, wou et vill Potenzial fir Wand- a Sonnestroumproduktioun ass. Esou wier den Transportofdrock vun den Dünger kleng an de Maart wier vu globale Präisschwankungen isoléiert. Selbstverständlech wier et de Besoin fir substantiell Kapitalinvestitiounen, awer dat kéint deelweis duerch Klimawandel-Undriff Subventiounen oder duerch Kuelestoffkreditter adresséiert ginn. Dës Ännerung wier och positiv fir de Solar- a Wandenergiesektor well et hire Bedierfnes fir d'Notzung an de Spëtzeproduktiounsperioden adresséiert, déi vläicht net mat der Nofro vum Netz entspriechen. Et gëtt eng onofhängeg Linn vun Interessi Ammoniak als méi sécher Mëttel vun Stockage Wasserstoff fir spéider Fräisetzung fir vill verschidden Uwendungen.

Wéi wann dës Geschicht net scho positiv genuch wier, gëtt et e Wee datt Düngerproduktioun nach méi "dekarboniséiert" ka ginn. Et gi Bioethanol Planzen a ville US Landwirtschaftsregiounen verbreet. Wann se d'Kuelenhydrater vu Fudderlager wéi Maisstärke fermentéieren, gi se CO2 of, awer et ass "Kuelestoffneutral" well et aus der rezenter Erntefotosynthese kënnt. Wéi och ëmmer, et ass méiglech dës reichend Versuergung vu Gas z'erfaassen an et mat Ammoniak ze reagéieren fir Harnstoff ze produzéieren, wat eng méi liicht gespäichert an ugewandt Form vu Stickstoffdünger ass an een, deen an aner allgemeng Formuléierunge wéi UAN oder lues fräigeloossene Pellets ëmgewandelt ka ginn. . Dës Verbindung tëscht Ammoniak an Ethanolproduktioun ze maachen hätt souwuel geschäftlech wéi och logistesch Virdeeler zousätzlech zu de Kuelestoffofdrockreduktiounen, déi mat all Produkt verbonne sinn.

Als Schlussfolgerung schéngt d'Elektrifizéierung vun der Ammoniakproduktioun fir d'Landwirtschaft en exzellent Beispill vun der Aart vu Léisung ze sinn, déi vun "Ökomodernisten" déi argumentéieren datt d'Technologie dacks d'Léisung fir Ëmweltproblemer ass. An dësem Fall passt dat och mat engem Bedierfnes fir eis Bauerewirtschaft virun der globaler Onstabilitéit ze schützen.