Des chercheurs de l’ETH Zurich et de la Carnegie Institution for Science ont montré comment les engrais azotés pouvaient être produits de manière plus durable. Cela est nécessaire non seulement pour protéger le climat, mais aussi pour réduire la dépendance vis-à-vis du gaz naturel importé et pour accroître la sécurité alimentaire.
L’agriculture intensive n’est possible que si le sol est fertilisé avec de l’azote, du phosphore et du potassium. Alors que le phosphore et le potassium peuvent être extraits sous forme de sels, les engrais azotés doivent être produits laborieusement à partir de l’azote de l’air et de l’hydrogène. Et la production d’hydrogène est extrêmement énergivore, nécessitant actuellement de grandes quantités de gaz naturel ou, comme en Chine, de charbon. En plus d’avoir une empreinte carbone importante, la production d’engrais azotés est vulnérable aux chocs de prix sur les marchés des combustibles fossiles.
Paolo Gabrielli, chercheur principal au Laboratoire de fiabilité et d’ingénierie des risques de l’ETH Zurich, a collaboré avec Lorenzo Rosa, chercheur principal à la Carnegie Institution for Science à Stanford, aux États-Unis, pour étudier diverses méthodes de production neutres en carbone pour les engrais azotés.
Dans une étude publiée dans la revue Lettres de recherche environnementale, les deux chercheurs concluent qu’une transition dans la production d’azote est possible et qu’une telle transition peut également accroître la sécurité alimentaire. Cependant, les méthodes de production alternatives présentent des avantages et des inconvénients. Plus précisément, les deux chercheurs ont examiné trois alternatives :
Les scientifiques affirment que la clé du succès est susceptible d’être une combinaison de toutes ces approches en fonction du pays et des conditions locales spécifiques et des ressources disponibles. Dans tous les cas, il est impératif que l’agriculture fasse une utilisation plus efficace des engrais azotés, comme le souligne Rosa, « Résoudre des problèmes comme la surfertilisation et le gaspillage alimentaire est également un moyen de réduire le besoin d’engrais. »
L’Inde et la Chine en danger
Dans l’étude, les scientifiques ont également cherché à identifier les pays du monde dans lesquels la sécurité alimentaire est actuellement particulièrement menacée en raison de leur dépendance aux importations d’azote ou de gaz naturel. Les pays suivants sont particulièrement vulnérables aux chocs de prix sur les marchés du gaz naturel et de l’azote : Inde, Brésil, Chine, France, Turquie et Allemagne.
La décarbonisation de la production d’engrais réduirait dans de nombreux cas cette vulnérabilité et augmenterait la sécurité alimentaire. A minima, l’électrification via les énergies renouvelables ou l’utilisation de la biomasse réduirait la dépendance aux importations de gaz naturel. Cependant, les chercheurs relativisent ce point : toutes les méthodes neutres en carbone de production d’engrais azotés sont plus énergivores que la méthode actuelle d’utilisation des combustibles fossiles. En d’autres termes, ils restent vulnérables à certains chocs de prix, pas directement sur les marchés du gaz naturel, mais peut-être sur les marchés de l’électricité.
Les producteurs d’azote face au changement
La décarbonation est susceptible de modifier la composition des pays producteurs d’engrais azotés, soulignent les scientifiques dans leur étude. Dans l’état actuel des choses, les plus grands pays exportateurs d’azote sont la Russie, la Chine, l’Égypte, le Qatar et l’Arabie saoudite. A l’exception de la Chine qui doit importer du gaz naturel, tous ces pays peuvent puiser dans leurs propres réserves de gaz naturel.
A l’avenir, les pays susceptibles de bénéficier de la décarbonation sont ceux qui génèrent beaucoup d’énergie solaire et éolienne et disposent également de réserves suffisantes de terres et d’eau, comme le Canada et les États-Unis.
« Il est indéniable que nous devons rendre la demande agricole d’azote plus durable à l’avenir, à la fois pour atteindre les objectifs climatiques et pour des raisons de sécurité alimentaire », déclare Gabrielli. La guerre en Ukraine affecte le marché alimentaire mondial non seulement parce que le pays exporte normalement beaucoup de céréales, mais aussi parce que le conflit a fait grimper les prix du gaz naturel.
Cela a entraîné une hausse des prix des engrais azotés. Même ainsi, certains producteurs d’engrais sont connus pour avoir cessé la production, au moins temporairement, car le coût exorbitant du gaz rend la production non rentable pour eux.
Plus d’information:
Lorenzo Rosa et al, Conséquences sur l’énergie et la sécurité alimentaire de la transition des engrais azotés synthétiques vers des émissions nettes nulles, Lettres de recherche environnementale (2022). DOI : 10.1088/1748-9326/aca815