Les engrais à base d’azote sont essentiels pour maintenir la production agricole au niveau requis pour nourrir une population mondiale croissante, mais ils sont l’un des principaux contributeurs aux émissions de gaz à effet de serre à l’origine du réchauffement climatique.
UN Analyse complète publié en février par deux chercheurs de l’université de Cambridge, Yunhu Gao et André Cabrera Serrenho, a révélé que les engrais et fumiers synthétiques génèrent l’équivalent d’environ 2,6 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an. Cela représente 5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, soit plus que l’aviation et la navigation mondiales réunies.
Le total étonnamment élevé résulte de ce qui arrive aux engrais après leur application, dit Serrenho. L’activité microbienne et les réactions chimiques dans le sol libèrent des gaz — surtout l’oxyde nitreux, qui a un effet de réchauffement très puissant. Chaque molécule d’oxyde nitreux est 265 fois plus puissante que le CO₂ en tant que gaz à effet de serre et elle dure dans l’atmosphère pendant 120 ans en moyenne.
« Les deux tiers des émissions ont lieu dans les cultures et les champs après [fertiliser] application et seulement un tiers pendant le processus de production », ajoute Serrenho. « Nous savons comment produire des engrais avec un minimum d’émissions et nous devrions certainement le faire le plus rapidement possible, mais nous devons reconnaître que la réduction des deux tiers restants consiste principalement à modifier les pratiques agricoles. »
Du côté de la production, Yara International, le géant agricole norvégien, affirme avoir réduit les émissions de ses opérations de 50 % depuis 2005. L’entreprise souhaite maintenant réduire encore davantage son empreinte carbone des engrais en produisant de l’ammoniac, un ingrédient clé. — avec de l’énergie verte.
Devenir plus vert : l’usine Yara de Porsgrunn utilisera des énergies renouvelables pour produire des engrais © Reuters
Cette adaptation verte consiste à générer de l’hydrogène en divisant les molécules d’eau à l’aide d’électricité provenant de sources renouvelables, plutôt qu’en l’extrayant d’un combustible fossile, comme le gaz naturel. Birgitte Holter, responsable des engrais verts chez Yara, a déclaré que la fabrication commerciale du produit à faible émission de carbone commencera plus tard cette année dans l’usine de Porsgrunn de la société en Norvège.
Yara a essentiellement ajusté la technologie conventionnelle pour fabriquer un engrais vert très similaire aux produits existants fabriqués à partir de produits pétrochimiques, mais avec une empreinte carbone qui, selon elle, sera de 80 à 90 % inférieure. « La beauté est que ces engrais verts ont les mêmes propriétés physiques et chimiques que ceux fabriqués à partir de produits pétrochimiques, de sorte que les agriculteurs peuvent les utiliser de la même manière », explique Holter.
D’autres introduisent des innovations plus poussées. L’un est CCm Technologies, une start-up britannique basée à l’extérieur de Swindon. Son procédé breveté utilise le CO₂ capturé lors d’activités industrielles, telles que la production de biogaz, qui serait autrement évacué dans l’atmosphère. Celui-ci réagit avec les matières organiques, telles que les boues des stations d’épuration ou les déchets des usines alimentaires, pour produire des granulés d’engrais riches en matières fibreuses ainsi qu’en nitrates et autres nutriments pour les cultures. Le processus réduit également les émissions de 90 % par rapport aux méthodes de production d’engrais minéraux conventionnels.
Pawel Kisielewski, directeur général de CCm, affirme que l’entreprise travaille avec des fabricants de produits alimentaires tels que PepsiCo, dont l’usine de chips Walkers à Leicester génère de grandes quantités de déchets de pommes de terre qui constituent un intrant idéal pour sa production d’engrais.
Mais le traitement des eaux usées est susceptible d’être une source plus importante à long terme. L’une des plus grandes installations CCm, à ce jour, se trouve à l’usine Minworth de Severn Trent Water, près de Birmingham. Les flux de déchets des services d’eau britanniques pourraient produire jusqu’à 500 000 tonnes d’engrais par an, soit l’équivalent d’un tiers des engrais chimiques utilisés au Royaume-Uni, estime la société.
CCm commence à vendre son produit CCm Growth sur le marché britannique, avec 3 000 tonnes susceptibles d’être disponibles en 2023. « La production de cette année est déjà épuisée », déclare Kisielewski. « Les entreprises alimentaires cherchent à acheter des dizaines de milliers de tonnes pour aider à réduire leurs émissions de carbone. »
La société affirme que son engrais vert s’attaque également au problème des émissions de gaz à effet de serre après l’application, tout en améliorant la qualité du sol et en fournissant des nutriments essentiels aux cultures. Cela, dit-il, est dû au fait que ses granulés ont une composition différente et plus fibreuse que les engrais synthétiques conventionnels, ce qui modifie la façon dont ils se décomposent dans le sol.
Yara travaille également avec les agriculteurs pour réduire les émissions post-application de ses engrais, en minimisant la quantité d’engrais qui n’est pas absorbée par la plante.
« Nous devons contribuer de toutes les manières possibles à construire un avenir alimentaire positif pour la nature, et ici nous augmentons l’efficacité de l’utilisation de l’azote en adaptant l’apport de nutriments aux besoins de la culture », déclare Anke Kwast, qui dirige la campagne de Yara pour devenir une source de carbone neutre. « Nous développons des outils pour aider les agriculteurs à réaliser une gestion des éléments nutritifs juste à temps. »
En obtenant une bonne efficacité d’utilisation de l’azote, les agriculteurs peuvent réduire considérablement l’empreinte carbone d’une culture, ajoute-t-elle. Yara fournit une application qui surveille la croissance des cultures et mesure les besoins en azote des plantes lorsque l’épandeur d’engrais se déplace sur le terrain, ajustant le taux d’application en conséquence.
À Cambridge, Serrenho dit qu’un moyen chimique de réduire les émissions post-application serait d’ajouter des composés appelés inhibiteurs de nitrification, qui empêchent les bactéries du sol de convertir l’azote de l’engrais en oxyde nitreux. Mais il souligne que l’on n’en sait pas assez sur leur impact sur l’environnement pour avoir confiance en leur sécurité – et qu’ils rendraient les engrais plus chers.
Au lieu de cela, le moyen le plus efficace de réduire les émissions d’engrais serait de réduire considérablement la quantité utilisée. « Nous utilisons bien plus que ce dont nous avons besoin », déclare Serrenho. « Nous devons trouver la bonne combinaison de solutions financières, technologiques et politiques pour réduire les émissions tout en gardant le monde nourri. »
L’étude de Cambridge suggère qu’en utilisant toutes les mesures d’atténuation disponibles pour la fabrication et l’application d’engrais, les émissions pourraient être réduites de 80 % par rapport aux niveaux actuels.