L’azoto è il principale macronutriente di cui hanno bisogno le piante per crescere. Di solito viene fornito attraverso i fertilizzanti, eppure è presente in abbondanza nell’atmosfera, di cui rappresenta circa il 78%. Come fare, dunque, a sfruttare l’azoto atmosferico, gratuito, invece di importare urea?
In natura la molecola dell’azoto, N2, può essere “spezzata” dall’energia dei fulmini e raggiungere il suolo con le precipitazioni. Oppure ci pensano i batteri azotofissatori, che trasformano l’azoto atmosferico in forme ammoniacali, successivamente convertite nel terreno in azoto nitrico, facilmente assimilabile dalle piante.
All’inizio del Novecento gli scienziati tedeschi Fritz Haber e Carl Bosch trovarono il modo di sintetizzare l’ammoniaca combinando l’azoto dell’aria con l’idrogeno, aprendo la strada alla moderna nutrizione dei campi. Si tratta però di un processo energivoro, che per essere competitivo ha bisogno di grandi quantità di gas naturale a basso costo.
Proprio la dipendenza dall’energia fossile lega gli agricoltori ai grandi Paesi esportatori di gas, come la Russia e quelli del Golfo Persico o del Nord Africa. Una situazione che espone il settore alle tensioni geopolitiche, alle interruzioni delle rotte commerciali e ai rincari dell’energia, come avvenuto negli anni successivi alla pandemia di covid-19.
Da queste considerazioni è nata l’idea di alcune aziende di svincolarsi da questo modello, producendo ammoniaca, e a cascata fertilizzanti come nitrati e urea, direttamente nelle principali aree agricole. Le materie prime sono azoto atmosferico, acqua ed elettricità rinnovabile. Tanta elettricità, necessaria per spezzare il legame che unisce in atmosfera due atomi di azoto (N2) e per ricavare, tramite elettrolisi, l’idrogeno dall’acqua (H2O) con cui sintetizzare la molecola dell’ammoniaca, NH3.
In Minnesota l’ammoniaca nasce vicino ai campi
Uno dei progetti più interessanti è quello promosso in Minnesota da TalusAg, dalla cooperativa Central Farm Service e da CleanCounts, organizzazione che si occuperà della tracciabilità ambientale della produzione.
Il piano prevede l’installazione di due sistemi modulari, ciascuno capace di produrre fino a 20 tonnellate di ammoniaca al giorno utilizzando aria, acqua ed elettricità fornita da Blue Earth Light & Water, azienda che produce energia eolica. Complessivamente, i due impianti potrebbero coprire oltre due terzi delle vendite annuali di ammoniaca della cooperativa e servire circa 40mila ettari. Il progetto resta tuttavia legato all’ottenimento di un sostegno pubblico da parte del Renewable Development Account del Minnesota.
L’obiettivo non è soltanto ambientale. Produrre il concime nello stesso distretto in cui viene utilizzato significa ridurre i trasporti e, soprattutto, proteggere gli agricoltori dalle oscillazioni dei mercati internazionali.
Negli Stati Uniti il prodotto può essere utilizzato direttamente come fertilizzante. L’ammoniaca anidra viene trasportata in cisterne pressurizzate e iniettata nel suolo con apposite ancore, generalmente in autunno o in primavera. Una volta entrata in contatto con l’umidità del terreno si trasforma in ione ammonio e diventa una riserva azotata per la coltura.
In Europa, dove questa tecnica è molto meno diffusa, l’ammoniaca rappresenta invece soprattutto il punto di partenza per ottenere altri concimi. Combinandola con anidride carbonica si produce urea, mentre attraverso l’acido nitrico si ottengono nitrato ammonico e altri fertilizzanti nitrati.
Dalla Danimarca alla Cina, gli impianti già attivi
Il Minnesota non è un caso isolato. A Ramme, nella parte nordoccidentale della Danimarca, Topsoe, Skovgaard Energy e Vestas hanno avviato il primo impianto definito “dinamico” per la produzione di ammoniaca verde.
La caratteristica distintiva è la capacità di modulare il processo in base alla disponibilità di energia eolica e solare. Un aspetto importante, perché gli impianti tradizionali sono progettati per lavorare in modo continuo, mentre la produzione delle fonti rinnovabili varia con il sole e il vento.
Lo stabilimento danese utilizza 62 megawatt tra fotovoltaico ed eolico e può produrre circa 5mila tonnellate di ammoniaca all’anno. La scala è ancora dimostrativa, ma il progetto serve a verificare se sia possibile ridurre la necessità di costosi sistemi di accumulo dell’energia o dell’idrogeno.
L’impianto danese di Remme
(Fonte foto: Skovgaard Energy)
Di dimensioni ben diverse è l’impianto realizzato da Envision Energy a Chifeng, nella Mongolia Interna cinese. La prima fase, avviata nel 2025, ha una capacità dichiarata di 320mila tonnellate annue di ammoniaca verde. Il complesso integra eolico, fotovoltaico, elettrolisi e sintesi dell’ammoniaca, ed è progettato per raggiungere in futuro 1,52 milioni di tonnellate all’anno.
La startup svedese NitroCapt ha stretto invece una collaborazione con la cooperativa francese Vivescia. Dopo una fase pilota in Svezia, il progetto prevede un impianto dimostrativo nella Champagne-Ardenne e, se le prove agronomiche e l’aumento di scala avranno successo, stabilimenti capaci di coprire il fabbisogno di almeno 750mila ettari. Le prime unità dovrebbero essere operative per il 2028.
Non è un impianto da mettere nel fienile
Il concetto di fertilizzante “prodotto in azienda” non deve però trarre in inganno. Non stiamo parlando di una macchina che il singolo agricoltore può acquistare e installare accanto al deposito degli attrezzi. Anche gli impianti modulari più piccoli devono produrre idrogeno, separare l’azoto dall’aria, lavorare a pressioni e temperature elevate e gestire sostanze pericolose come ammoniaca e idrogeno. Servono inoltre connessioni elettriche di potenza, acqua, serbatoi, sistemi antincendio, dispositivi di sicurezza e personale specializzato.
Per raggiungere un costo competitivo è poi necessario sfruttare le economie di scala. Gli investimenti diventano quindi accessibili soprattutto a gruppi industriali, cooperative o consorzi capaci di distribuire il fertilizzante su migliaia di ettari. A questo si aggiunge l’aspetto normativo. Una fabbrica di ammoniaca è a tutti gli effetti un impianto chimico industriale e deve rispettare le regole del caso.
Tutto dipende dall’energia
Produrre fertilizzanti azotati vicino ai campi può ridurre la dipendenza dal gas naturale, stabilizzare i costi e abbattere le emissioni. Ma la convenienza economica dipende soprattutto dalla disponibilità di energia (meglio se rinnovabile) a buon mercato.
Dove vento e sole sono abbondanti, oppure dove esistono eccedenze di energia che la rete non riesce ad assorbire, trasformare elettroni in ammoniaca può avere senso. Altrove, come in Italia, il fertilizzante verde rischia di rimanere più costoso di quello convenzionale.
Più che aziende agricole autosufficienti, dunque, il modello che si sta delineando è quello di distretti agricoli autosufficienti, nei quali cooperative agricole di grandi dimensioni stringono accordi con imprese energetiche per produrre localmente una materia prima strategica.
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