Les vaches sont souvent accusées du problème d'émissions de gaz à effet de serre dans le secteur alimentaire, mais les aliments d'origine végétale ont également une empreinte de gaz à effet de serre dont personne ne parle.Si le bétail est un contributeur majeur, les « aspects cachés » comme la production d'engrais, participent aussi aux 13,7 milliards de tonnes métriques d'équivalent CO2 générées par notre système alimentaire.
Les engrais, les suppléments végétaux (azote, phosphore, potassium, etc.) et les pratiques de gestion des sols sont des contributeurs cachés.Même si l'azote, le phosphore et le potassium sont indispensables à l'agriculture, leurs sources, leur production et leur chaîne d'approvisionnement contribuent aux émissions de gaz à effet de serre.
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L'ammoniac produit de très fortes émissions de gaz à effet de serre.
Alors que la population mondiale ne cesse de croître, un rapport de la FAO datant de 2019 prévoit sans surprise que la demande d'azote pour les engrais continuera à augmenter.Pour les engrais, les méthodes traditionnelles de production d'ammoniac (telles que le procédé Haber-Bosch) déterminent la disponibilité d'engrais à l'ammoniac, mais génèrent aussi une production considérable de dioxyde de carbone. Toutefois, une grande partie des méthodes visant à répondre à cette demande se concentrent actuellement sur les pratiques de production traditionnelle d'ammoniac, lesquelles continueraient à augmenter la production de gaz à effet de serre.
Une production d'ammoniac plus verte est possible
De nombreuses recherches sont en cours pour développer une production d'ammoniac plus verte. Ce serait possible en générant l'hydrogène destinée au bétail de manière électrochimique en utilisant une électricité durable. Toutefois, la chimie offre aussi des concepts plus avancés, par exemple, par la réduction photochimique ou électrochimique de l'azote. La Figure 1 caractérise la réduction électrochimique de l'azote. L'analyse de Hochman et al a découvert que l'approche électrocatalytique était moins coûteuse que l'alternative avec électrolyse de l'eau et procédé Haber-Bosch.
Favoriser la production d'ammoniac vert
Du point de vue économique, la Commission européenne planifie la mise en place de droits de douane sur les émissions de dioxyde de carbone pour l'importation de marchandises. Ce projet de droits de douane constitue la solution de l'UE pour éviter aux importateurs de bénéficier d'avantages par rapport aux producteurs européens soumis à des politiques strictes liées au changement climatique. Ces lois seront progressivement mises en place sur une période de plus de trois ans à partir de janvier 2023 et jusqu'à fin 2026.
L'instabilité du prix du gaz naturel et du climat géopolitique actuel sont d'importants pilotes de l'innovation pour permettre à l'Europe de trouver des alternatives à la production d'ammoniac à base de gaz naturel. Ajouté à une électrolyse à grande échelle plus économique pour générer de l'ammoniac, cela rendra bientôt l'ammoniac vert plus compétitif.
Utilisation du phosphore en tant que ressource naturelle
Au cours des dernières années, plusieurs rapports ont été consacrés à la « crise du phosphore ». L'accès économique pour les agriculteurs, la pollution, la surutilisation d'engrais et le contrôle géopolitique des ressources naturelles de phosphore sont tous reconnus comme des éléments du problème. À cela s'ajoute la question de la quantité de roche phosphatée qui peut être exploitée et de sa qualité.
Cela devient un problème de sécurité alimentaire et de l'eau qui ne fera qu'augmenter avec la croissance de la population. Les coûts de gestion de la pollution de l'eau par le phosphate sont élevés, de même que les effets toxiques liés aux proliférations d'algues que cela engendre.
Recyclage du phosphore : une opportunité d'économie circulaire
Les eaux usées offrent une source majeure de phosphore secondaire : il doit en être extrait, puis récupéré. Le recyclage du phosphore à partir des eaux usées, des biosolides et des effluents commence par des méthodes telles que la précipitation chimique et l'utilisation de microorganismes pour améliorer l'extraction du phosphore biologique.
Depuis 2001, les publications consacrées aux méthodes de traitement des eaux usées associées à la récupération de nutriments pour engrais se sont multipliées (Figure 1). Les procédés de traitement biologique sont les plus populaires dans cette littérature, suivis par les méthodes physiques et les méthodes chimiques. La récupération de nutriments est un aspect du procédé général complexe de recyclage du phosphore.
La précipitation de struvite est une méthode de plus en plus populaire pour extraire le phosphate des eaux usées. Même si cela améliore la performance d'une usine de traitement des eaux usées, le potentiel de récupération du phosphore reste faible.
Cependant, retirer le phosphate des eaux usées n'est qu'un aspect des choses, mais le récupérer sous une forme utilisable est le défi suivant, surtout lorsqu'on vise les classes d'engrais existantes. Les voies de production d'engrais traditionnelles sont limitées lorsqu'il s'agit de transformer les matériaux récupérés en produits prêts pour le marché.
Différentes méthodes de production d'engrais à partir de boues d'épuration ou de cendres de boues en sont à un stade de développement avancé. Ces procédés commencent souvent par des déchets riches en phosphates, qui subissent ensuite des transformations chimiques majeures pour obtenir des matériaux qui peuvent être intégrés à la chaîne de valeur. Par exemple, les technologies de recyclage du phosphore peuvent être très gourmandes en énergie (y compris lors des étapes de séchage intensif ou de concentration).
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