Synteettisen typpilannoitteen historia ja tulevaisuus

[Heikki Jokipii]

Tämän tarinan pitäisi tavalla tai toisella kuulua kouluopetukseen:

Fritz Haber and Carl Bosch: The chemists who revolutionized fertilizer production and ‘changed the world for the better’

Tuohon tapaan. Tai vähän laajennettuna. Johdannolla siitä, mitä tapahtui ennen. Ja jatko-osuudella siitä, mitä on tapahtunut tai tapahtumassa tuon jälkeen.

[Heikki Jokipii]

Tästä muodostuu oikeastaan filosofinen ongelma:

Happamien sulfaattimaiden typpivarannot odotettua suuremmat

Kieltämättä mitenkään asian tuossa kerrottuja etuja, mitenkä on tuon menettelyn kestävyyden kanssa? Aikanaan Chilen guanoesiintymätkin varmaan vaikuttivat loputtomilta. Ja eräänlaista "louhimista" kerran muodostuneesta esiintymästä tuo on:

Happamia sulfaattimaita on syntynyt Suomen rannikkoalueilla, kun aikaisemmin meren pohjassa olleet sulfidikerrokset ovat hapettuneet maan kohoamisen, viljelykseen oton ja kuivatuksen myötä. Sulfidikerrosten muodostuminen alkoi yli 8 000 vuotta sitten, kun rikkipitoisia sedimenttejä alkoi kerrostua nykyistä Itämerta edeltäneen ravintorikkaan Litorinameren pohjaan.

Ihan erilliskysymyksenä. Jos tuota varantojen hyväksikäyttöä pystytään vielä kehittämään tehokkkammaksikin, onko sen hyödyntäminen jatkossa oleva luomussa sallittua? Tuonhan osaa kuvitella vähentävän tarvetta käyttää peltoja typen sidontaan. Se typpi ei ole teollista, mutta.. no, kuulemme ehkä myöhemmin.

[Heikki Jokipii]

Tilannekatsaus typen valmistuksen tilanteesta:

https://wattsupwiththat.com/2021/04/29/considering-ammonia/

Kiinnitän huomiota nyt vain tähän:

Alternative production routes for ammonia

One route to greening ammonia production is using a fully electrical process.[4] First, we would produce hydrogen through electrolysis of water, then provide high pressure using electrically driven compressors rather than the more typical steam turbines or methane fueled industrial engines. All of the components of this version of the Haber-Bosch process are at a technical readiness level (TRL) of 9 (see [5] for an explanation TRL) and in that sense are ready for deployment. However, this version of the process is not market ready as the energy inputs are three times the fossil fuel version of Haber-Bosch. Electrolysis of water, for instance, is itself only about 60% efficient. No one makes hydrogen this way except those with extremely cheap hydroelectric sources.

(kursiv. HJ)

Tuosta (kursivoidusta) on nyt tällä hetkellä lähdettävä. Mutta tilanne voi kehittyä ja muuttua. Mutta jotain haittaa on ehkä siedettäväkin. Asiaahan on tarkasteltava tätä taustaa vastaan:

To say that ammonia makes fertilizers and explosives doesn’t do justice to its importance. Probably one-half the human race depends on anhydrous ammonia or fertilizers derived from it for their food. In the form of high density ammonium nitrate prill it provides a safe and economical explosive.[1]  Since our elites are obsessed with remaking the modern world, a good question to ask is “what alternatives do they have to produce this essential substance without using fossil fuel?”

 Estimates are that industry produces about 150 million metric tons of ammonia per year, and that this activity releases around 1.2% of the human emissions of CO2 each year.

(lihav. HJ)

Vaikka fossiilitonta vaihtoehtoa ei (heti) löytyisi, tuo tarkoitus sitä käyttää ei ole listassa ensimmäisenä, jos fossiilisista ryhdytään luopumaan.

[Heikki Jokipii]

Tämä saattoi olla läpimurto:

Making clean hydrogen is hard, but researchers just solved a major hurdle

Mutta on vielä kesken:

Going forward, the team will work to improve the efficiency of the oxygen portion of water-splitting by increasing the reaction rate. The researchers’ next major challenge is then to move on to the other half of the equation.

“We were able to address the oxygen side of the reaction first, which is the more challenging part, ” Yu said, “but you need to perform both the hydrogen and oxygen evolution reactions to completely split the water molecules, so that’s why our next step is to look at applying these ideas to make devices for the hydrogen portion of the reaction.”

Tottakai asialla on onnistuessaan merkitystä muussakin kuin typpilannoitteen valmistuksessa, mutta tätä kysymystä on perinteisesti käsitelty tässä triidissä.

[Heikki Jokipii]

Onko tässä kyse samasta kuin edellä?

New Method Makes Vital Fertilizer Element in a More Sustainable Way

Taitaa siinä olla samasta kyse. No, siinä kuitenkin toinen selitys asiasta, jos se siitä olisi helpompi ymmärtää. Ja tuolta kautta löytyi myös linkki Naturen artikkeliin:

Selective electrocatalytic synthesis of urea with nitrate and carbon dioxide

Joka sitten on kyllä maksumuurin takana.

[Heikki Jokipii]

Mitäs tämä sitten on?

Lannoiteyhtiö Yara leikkaa tuotantoaan 40 prosenttia maakaasun kallistumisen takia

Ennätyksellisen korkea kaasun hinta Euroopassa heikentää ammoniakin tuotannon kannattavuutta. Sen takia lannoiteyhtiö Yara rajoittaa tuotantoaan useilla tehtaillaan.

Ammoniakki on yksi tärkeimmistä lannoitteiden raaka-aineista. Sitä valmistetaan pääasiassa ilmakehän typestä, vesihöyrystä ja maakaasusta.

Yhtiö leikkaa tällä viikolla 40 prosenttia ammoniakkituotannostaan.

Aivan tuolla tavalla se ei tämän mukaan ollutkaan:

Yara brings ammonia to Europe after gas price hike, CEO says

Vaan siis tuotantoa Euroopassa korvataan tuotannolla muualla.

Vielä ei voi sanoa vaihtoehtoisten typpilannoitteen tuottamistapojen ajan koittaneen. 

[Heikki Jokipii]

Ludger Wessin jatkotwiittaus:

https://mobile.twitter.com/skepteis/status/1451236831937417229/photo/1

Jossa siis synteettinen typpilannoite (1909) sijoittuu täysin ylivoimaiseksi ykköseksi ihmishenkiä pelastaneiden keksintöjen kisassa, 2,7 miljardilla.

***

Miettimään tässä, että rokotevastaisia valheita levittävät eivät oikeastaan ole niin pahoja kuin typpilannoitteesta pahaa puhuvat! — Kuten vaikkapa professori Juha Helenius, joka on sanonut Biodynaamisen yhdistyksen FB-merkinnän mukaan Suomen Kuvalehdehdessä seuraavaa:

”On ekologisesti kestämätöntä, että peltokasveja ravitaan yhä keinolannoitteilla sen sijaan, että ylläpidettäisiin peltojen multavuutta eloperäisillä kierrätyslannoitteilla."

https://suomenkuvalehti.fi/jutut/kotimaa/suomen-on-turha-ylpeilla-ruoantuotannon-ymparistoystavallisyydella-professori-lyttaa-marinin-hallituksen-henkselien-paukuttelun/

[Heikki Jokipii]

Tämä on hintaero nyt:

https://kaytannonmaamies.fi/share/30372/424f0f

Eli hiilineutraalin ammoniakin hinta on 2-5 kertainen maakaasusta valmistettuun verrattuna.

Vihje tuohon Annaleena Ylhäisen twiittisivulta. Mutta sieltä löytyivät myös nämä twiitit:

3. Jopa 90 % ammoniakin kustannuksista tulee suoraan maakaasun hinnasta.

2. Typpilannoitteet valmistetaan pääosin maakaasun avulla. Haber-Boschin ammoniakkisynteesiä pidetään 1900-luvun kenties tärkeimpänä keksintönä. Ammoniakki valmistetaan tislaamalla typpi ilmasta ja yhdistämällä se vetyyn, joka otetaan yleensä maakaasusta.

Yhteensä tuosta tulee, että valtaosa kustannuksista tulee vedystä. Jota Yara ei vielä ole onnistunut valmistamaan hiilineutraalisti tuon edullisemmin. Mutta peli ei ole pelattu: alueella on muitakin innokkaita kehittäjiä kuin Yara. Eikä Yarankaan kehitystyö tuohon pääty.

Tuon KM:n artikkelin viimeisessä kappaleessa (jota ei pysty suoraan lainaamaan) kerrottiin EU:n komission selvittäneen, että maakaasusta valmistettu vetykilo maksaa 1,5 euroa, kun taas elektrolyysillä valmistettu 2,5-5,5 euroa.


PS. 02.11.21: Yksi näistä alueen toimijoista on suomalainen:

Suomalaisten siivu vetybuumista

Hycamiten tuotantomenetelmässä kiinnostavaa on myös hinta, sillä tuotantotapa kuluttaa merkittävästi vähemmän sähköä kuin elektrolyysilla tuotettava vihreä vety. Jos vihreän vedyn hinta on nyt 2,5–3 euroa kilo, Hycamiten mukaan sen menetelmällä hinta painuu lähelle 1,5 euroa kiloa kohden.

[Heikki Jokipii]

Mutta ennenkuin tuossa em. kehitystyössä edetään, nyt uhkaa käydä näin:

Nitrogen fertilizer shortage threatens to cut global crop yields -CF Industries

(Vinkki tuohon uutiseen Annaleena Ylhäisen twiittisivulta.)

Mutta tietysti kysyntäjoustoa on hyvin vähän tuolla hyödykkeellä. Ja hintajoustoa kyllä on. Sitä on saatava, maksoi mitä maksoi. Tavalla kuin tavalla tuotettuna. Mutta pahin vaihtoehto on, jos joudutaan kovin laajamittaisesti turvautumaan biologiseen typensidontaan!!!

***

Vähän aikaa sitten jo kerrottiin, että tuolla olisi vaikutuksia Suomessakin:

Ruuan hinta lähtee Suomessa pian selvään nousuun – yksi syy on lannoitteissa, joiden hintaan heijastuu Euroopan energiamarkkinoiden myllerys

Maakaasun hinta on noussut jyrkästi eri puolilla maailmaa, ja se tuntuu nyt maanviljelijöiden kukkaroissa. Maakaasun hinta vaikuttaa nimittäin suoraan lannoitteiden hintoihin, sillä lannoitteiden raaka-ainetta saadaan maakaasusta.

Kallistuneet lannoitteet ovat yksi syy siihen, miksi myös ruuan hinnan arvioidaan lähtevän Suomessa pian selvään nousuun.

Pellervon taloustutkimuksen (PTT) ennusteen mukaan ruuan hintakehitys vauhdittuu vuoden lopussa. Ensi vuonna ruuan hinta kallistuu PTT:n mukaan noin 1,8 prosenttia, mikä on enemmän kuin ennustettu yleinen kuluttajahintojen nousu.

Jotenkin on kuitenkin niin, ettei tuosta alle 2 prosentista jaksa järkyttyä, kun on tottunut aivan toisenlaisin hintaeroihin. Katso tämä koko triidi.

[Heikki Jokipii]

Vaan kyllä yhä on tällainen väite esillä:

***

Annaleena Ylhäinen uudelleentwiittasi
Antti J Saari
@AnttiJSaari1·14t

Yaran tj sanoo, että nykyhinnoilla ei lannoiteta kannata tehdä. Seurauksena ruokakriisi ensi vuonna.

‘I’m afraid we’re going to have a food crisis’: The energy crunch has made fertilizer too expensive to produce, says Yara CEO

"To produce a ton of ammonia last summer was $110," said Holsether. "And now it's $1,000. So it's just incredible."

***

Vaan uskoisiko vieläkään. Tuo on lähes 10-kertainen hinta. Mutta nythän tuohon väliin jo sijoittuu se "vihreän vedyn" avulla valmistettu typpilannoite, jonka hinnan KM/EU arvioi olevan vain 2-5-kertainen?

[Heikki Jokipii]

Vielä uudestaan Annaleena Ylhäinen @AYlhainen·11. marrask. esitti tämän näkemyksen:

Lannoitteiden kalleus ja saatavuusongelmat tarkoittavat pienempää maissi- ja syysviljasatoa, siirtymistä palkokasveihin (esim maissista soijaan tai papuun/herneeseen) ja hintojen kallistumista. Nyt sanotaan jo ääneen, että kaikille lannoitteita ei riitä.

Tähän viitaten ja linkaten:

Düngerkrise und Düngerpreise 2021/22
Dünger kaufen für 2022: Was können Landwirte machen?

[Heikki Jokipii]

Tällaisessa tapauksessa typpilannoitteen vähentäminen voi olla järkevää:

More for less: Biotech approach increases rice yields with fewer nitrogen inputs

Itseisarvoisena tavoitteena se ei sitä ole. — Tämä kana kynitään täällä vielä. Kun sen aika tulee.

[Heikki Jokipii]

Varmasti näin...

Nord Stream 2 -kaasuputken lupien viivästys pitkittää Euroopan lannoitepulaa

... jos käytännössä ainoana vaihtoehtona typpilannoitteen (laajamittaisessa, kannattavassa) valmistamisessa yhä on maakaasu.

[Heikki Jokipii]

Nämäkin asiat menevät eteenpäin:

Suomen lannoitetuotannon päästöt pääosin typpihappotuotannosta – Yaran investointi vähentää yhden tehtaan päästöjä 90 prosenttia

Yli puolet lannoitteiden elinkaaren kasvihuonekaasupäästöistä syntyy lannoitteen käytöstä pellolla. Neljäsosa aiheutuu lannoitteiden tuotannosta.

Vaikkei tuossa ilmeisesti ollut kyse mistään vallankumouksellisen uudesta teknologiasta.

[Heikki Jokipii]

Luke kertoo tämän perustosiasian:

Vuonna 2020 kolmannesta viljellystä alasta lannoitettiin karjanlannalla

Maatalouslaskenta 2020 -tiedonkeruussa kerättiin tietoa maatalousmaan lannoittamisesta. Puolta eli noin yhtä miljoonaa hehtaaria viljellystä alasta lannoitettiin pelkästään väkilannoitteella. Kolmannesta viljellystä alasta lannoitettiin joko pelkästään karjanlannalla tai karjanlannalla ja väkilannoitteella.

Tuo tosiasia pohjaksi tällekin keskustelullemme.