研究人员已展示了如何更可持续地生产氮肥。
研究人员称，包括利用水电解实现化肥生产电气化在内的多种方法相结合，有助于该行业脱碳。
在许多情况下，化肥生产脱碳将降低其易受价格冲击的脆弱性，并提高粮食安全。
研究人员表示，印度、巴西、中国、法国、土耳其和德国在天然气和氮肥市场价格冲击面前尤为脆弱。
研究人员已展示了如何更可持续地生产氮肥。
这不仅是为了保护气候，也是为了减少对进口天然气的依赖并提高粮食安全。
只有土壤施用氮、磷和钾肥，集约化农业才有可能实现。磷和钾可以以盐的形式开采，而氮肥则必须费力地从空气中的氮和氢气中制取。此外，氢气的生产极其耗能，目前需要大量天然气，或者像在中国那样需要煤炭。
除了相应地产生大量的碳足迹之外，氮肥生产还易受化石燃料市场价格冲击的影响。
苏黎世联邦理工学院可靠性与风险工程实验室高级科学家Paolo Gabrielli，与斯坦福大学卡内基科学研究所首席研究员Lorenzo Rosa合作，共同研究了多种氮肥碳中和生产方法。
两位研究人员在研究中得出结论：氮肥生产的转型是可能的，这种转型还可能提高粮食安全。然而，替代生产方法各有优缺点。具体而言，两位研究人员考察了三种替代方案：
使用化石燃料生产所需的氢气，与照常经营的模式相同，只是不将温室气体二氧化碳排放到大气中，而是在生产设施中捕获并永久封存于地下（碳捕获与封存，CCS）。这不仅需要用于捕获、运输和封存二氧化碳的基础设施，还需要相应增加能源消耗。尽管如此，这仍是一种相对高效的生产方法。然而，它对减少对化石燃料的依赖毫无作用。
利用水电解生产氢气，实现化肥生产电气化。这需要的能源平均为当前使用天然气的生产方式的25倍，因此将需要大量来自碳中和能源的电力。对于太阳能或风能丰富的国家而言，这可能是一种有吸引力的方法。然而，鉴于以气候行动之名推动经济其他领域电气化的计划，这可能会导致可持续电力的竞争。
利用生物质合成化肥生产所需的氢气。由于这需要大量可耕地和水，具有讽刺意味的是，这种生产方式与粮食生产形成竞争。但研究作者指出，如果原料是废弃生物质，例如作物秸秆，则该方法是有意义的。
研究人员表示，成功的关键很可能在于根据各国国情、具体当地条件和可用资源，将上述所有方法结合起来。
无论如何，必须农业更高效地利用氮肥，正如Rosa所强调的：“解决过度施肥和粮食浪费等问题，也是减少化肥需求的一种途径。”
在研究中，研究人员还试图确定世界上哪些国家的粮食安全目前因依赖氮肥或天然气进口而特别面临风险。以下国家在天然气和氮肥市场价格冲击面前尤为脆弱：印度、巴西、中国、法国、土耳其和德国。
在许多情况下，化肥生产脱碳将降低这种脆弱性并提高粮食安全。至少，通过可再生能源实现电气化或利用生物质，将减少对天然气进口的依赖。然而，研究人员对这一观点作了客观看待：所有氮肥碳中和生产方法的能源强度都高于当前使用化石燃料的方法。换言之，它们仍易受某些价格冲击的影响——不是直接来自天然气市场，而可能来自电力市场。
科学家们在研究中指出，脱碳可能会改变生产氮肥国家的格局。目前，最大的氮肥出口国是俄罗斯、中国、埃及、卡塔尔和沙特阿拉伯。除中国需要进口天然气外，所有这些国家都可以利用自身的天然气储量。未来，可能从脱碳中受益的国家，是那些拥有大量太阳能和风能发电能力，且拥有充足土地和水资源储备的国家，例如加拿大和美国。
“我们无法回避这一事实：出于实现气候目标和粮食安全的双重考虑，未来我们需要使农业对氮肥的需求更加可持续，”Gabrielli表示。
乌克兰战争正在影响全球粮食市场，不仅因为该国通常大量出口粮食，还因为冲突推高了天然气价格。这进而导致氮肥价格上涨。即便如此，据报道，一些化肥生产商至少暂时停止了生产，因为高昂的天然气成本使其生产变得不经济。
