Estudos apontam métodos de produção de fertilizantes sem emissões de carbono

A agricultura intensiva só é possível se o solo for fertilizado com nitrogênio, fósforo e potássio. Enquanto o fósforo e o potássio podem ser extraídos como sais, o fertilizante de nitrogênio deve ser produzido laboriosamente a partir do nitrogênio atmosférico e do hidrogênio. E a produção de hidrogênio é extremamente intensiva em energia, exigindo atualmente grandes quantidades de gás natural ou – como na China – carvão. Além de ter uma pegada de carbono correspondentemente grande, a produção de fertilizantes nitrogenados é vulnerável a choques de preços nos mercados de combustíveis fósseis.

Paolo Gabrielli, cientista sênior do Laboratório de Confiabilidade e Engenharia de Risco da ETH Zurich, colaborou com Lorenzo Rosa, pesquisador principal da Carnegie Institution for Science em Stanford, EUA, para investigar vários métodos de produção neutros em carbono para fertilizantes nitrogenados. Em um estudo publicado na revista Environmental Research Letters, os dois pesquisadores concluem que uma transição na produção de nitrogênio é possível e que tal transição também pode aumentar a segurança alimentar. No entanto, métodos de produção alternativos têm vantagens e desvantagens. Especificamente, os dois pesquisadores examinaram três alternativas:

• Produzindo o hidrogênio necessário usando combustíveis fósseis como no business-as-usual, só que em vez de emitir o gás de efeito estufa CO₂ na atmosfera, ele é capturado nas plantas de produção e permanentemente armazenado no subsolo (captura e armazenamento de carbono, CSS). Isso requer não apenas uma infraestrutura para capturar, transportar e armazenar o CO₂, mas também mais energia correspondente. Apesar disso, é um método de produção comparativamente eficiente. No entanto, não faz nada para reduzir a dependência de combustíveis fósseis.
• Produção de fertilizante eletrizante usando a eletrólise da água para produzir o hidrogênio. Isso requer em média 25 vezes mais energia do que o método de produção atual usando gás natural, portanto, consumiria grandes quantidades de eletricidade de fontes neutras em carbono. Para países com abundância de energia solar ou eólica, esta pode ser uma abordagem atraente. No entanto, dados os planos para eletrificar outros setores da economia em nome da ação climática, isso pode levar à concorrência por eletricidade sustentável.
• Sintetizando o hidrogênio para a produção de fertilizantes a partir da biomassa. Como requer muita terra arável e água, ironicamente este método de produção compete com a produção de alimentos. Mas os autores do estudo apontam que faz sentido se a matéria-prima for biomassa residual – por exemplo, resíduos de colheitas.

Os cientistas afirmam que a chave para o sucesso provavelmente será uma combinação de todas essas abordagens, dependendo do país e das condições locais específicas e dos recursos disponíveis. Em todo o caso, é imperativo que a agricultura faça uma utilização mais eficiente dos fertilizantes azotados, como sublinha Rosa: “Resolver problemas como a sobrefertilização e o desperdício alimentar é também uma forma de reduzir a necessidade de fertilizantes”.

Índia e China em risco

No estudo, os cientistas também procuraram identificar os países do mundo em que a segurança alimentar está particularmente em risco devido à dependência de importações de nitrogênio ou gás natural. Os seguintes países são particularmente vulneráveis ​​a choques de preços nos mercados de gás natural e nitrogênio: Índia, Brasil, China, França, Turquia e Alemanha.

A descarbonização da produção de fertilizantes reduziria, em muitos casos, essa vulnerabilidade e aumentaria a segurança alimentar. No mínimo, a eletrificação via renováveis ​​ou o uso de biomassa reduziriam a dependência das importações de gás natural. No entanto, os pesquisadores colocaram este ponto em perspectiva: todos os métodos de produção de fertilizantes nitrogenados neutros em carbono consomem mais energia do que o método atual de uso de combustíveis fósseis. Em outras palavras, eles ainda são vulneráveis ​​a certos choques de preços – não diretamente nos mercados de gás natural, mas talvez nos mercados de eletricidade.

Science Daily, 21/12/2022.