研究者らは、窒素肥料をより持続可能に製造できる方法を示した。
水の電気分解を利用した肥料製造の電化を含む複数のアプローチを組み合わせれば、業界の脱炭素化に役立つ可能性がある、と研究者らは述べている。
肥料製造の脱炭素化は、多くの場合、価格ショックに対する脆弱性を低減し、食料安全保障を高めることになるだろう。
インド、ブラジル、中国、フランス、トルコ、ドイツは、天然ガスおよび窒素市場における価格ショックに特に脆弱である、と研究者らは述べている。
研究者らは、窒素肥料をより持続可能に製造できる方法を示した。
これは気候を守るためだけでなく、輸入天然ガスへの依存を減らし、食料安全保障を高めるためにも必要である。
集約的な農業は、土壌に窒素、リン、カリウムを施肥して初めて可能となる。リンとカリウムは塩として採掘できるが、窒素肥料は空気中の窒素と水素から手間をかけて製造しなければならない。しかも水素の製造は極めてエネルギー集約的であり、現在は大量の天然ガス、または中国のように石炭を必要としている。
それに見合って大きな 炭素排出量（フットプリント）を伴うことに加え、窒素肥料の製造は化石燃料市場における価格ショックに脆弱である。
ETHチューリッヒの信頼性・リスク工学研究所の上級科学者であるパオロ・ガブリエッリは、スタンフォード大学カーネギー研究所の主任研究者であるロレンツォ・ローザと協力し、窒素肥料のさまざまなカーボンニュートラルな製造方法を調査した。
研究で両研究者は、窒素製造の移行は可能であり、そのような移行は食料安全保障の向上にもつながりうると結論づけた。ただし、代替的な製造方法にはそれぞれ長所と短所がある。具体的には、両研究者は三つの代替案を検討した。
現状の事業活動（business-as-usual）と同様に化石燃料を用いて必要な水素を製造するが、温室効果ガスであるCO2を大気中に排出する代わりに、製造プラントでこれを回収し、地下に恒久的に貯留する方法（炭素回収・貯留、CCS）。CO2の回収、輸送、貯留のためのインフラが必要となるだけでなく、それに見合ったより多くのエネルギーも必要となる。それでも比較的効率的な製造方法である。ただし、化石燃料への依存を減らすことには全く寄与しない。
水の電気分解によって水素を製造し、肥料製造を電化する方法。これは現在の天然ガスを用いた製造方法の平均25倍のエネルギーを必要とするため、カーボンニュートラルな電源から膨大な量の電力を要することになる。太陽光や風力エネルギーに恵まれた国々にとっては、魅力的な方法となりうる。ただし、気候変動対策の名の下に経済の他部門でも電化が計画されていることを考えると、持続可能な電力をめぐる競争を招く可能性がある。
バイオマスから肥料製造用の水素を合成する方法。多くの耕作可能な土地と水を必要とするため、皮肉なことに、この製造方法は食料生産と競合する。しかし研究の著者らは、原料が廃棄バイオマス（例えば、作物残渣）であれば意味があると指摘している。
研究者らは、成功の鍵は、国や地域固有の条件や利用可能な資源に応じて、これらすべての方法を組み合わせることになりそうだと述べている。
いずれにせよ、ローザが強調するように、農業において窒素肥料をより効率的に利用することが不可欠である。「過剰施肥や食品廃棄といった問題に対処することも、肥料の必要量を減らす方法の一つである。」
研究では、研究者らは、窒素または天然ガスの輸入への依存により、現在食料安全保障が特に危機にさらされている世界の国々を特定することも試みた。天然ガスおよび窒素市場における価格ショックに特に脆弱な国は、インド、ブラジル、中国、フランス、トルコ、ドイツである。
肥料製造の脱炭素化は、多くの場合、この脆弱性を低減し、食料安全保障を高めることになるだろう。少なくとも、再生可能エネルギーによる電化やバイオマスの利用によって、天然ガス輸入への依存は減らせるだろう。ただし研究者らはこの点を相対化している。カーボンニュートラルな窒素肥料の製造方法はいずれも、現在の化石燃料を用いる方法よりもエネルギー集約的である。言い換えれば、天然ガス市場そのものではないにせよ、おそらく電力市場において、特定の価格ショックに依然として脆弱なままなのである。
研究で科学者らは、脱炭素化により窒素肥料を製造する国の顔ぶれが変わる可能性が高いと指摘している。現状では、窒素の最大の輸出国はロシア、中国、エジプト、カタール、サウジアラビアである。天然ガスを輸入しなければならない中国を除き、これらの国はいずれも自国の天然ガス埋蔵量を利用できる。将来的に脱炭素化の恩恵を受けやすいのは、太陽光や風力発電を多く生み出し、かつ土地と水の十分な資源を有する国々であり、例えばカナダや米国などである。
「気候目標の達成と食料安全保障の両面から、将来的に農業における窒素需要をより持続可能なものにしていく必要があることは避けて通れない」とガブリエッリは述べている。
ウクライナでの戦争は世界の食料市場に影響を与えている。これは、同国が通常大量の穀物を輸出しているためだけでなく、紛争によって天然ガス価格が上昇したためでもある。その結果、窒素肥料の価格も上昇している。それでもなお、一部の肥料メーカーは、ガス価格の法外な高騰によって採算が取れなくなったため、少なくとも一時的に生産を停止したことが知られている。
