Transición energética en fertilizantes: hidrógeno verde

En la producción de fertilizantes químicos es posible que se genere polvo y hollín, partículas contaminantes como óxido de azufre (SOx), amoniaco (NH3) y dióxido de nitrógeno (NO2), emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) como dióxido de carbono (CO2) y óxido nítrico (NO).

El amoniaco es base en la producción de fertilizantes, por cada tonelada de amoníaco producida se generan entre 1,9 y 2,6 toneladas de CO2. Kunak (2024), detalla como el nitrógeno excedente en la producción de fertilizantes vuelve a la atmósfera en forma de óxidos nitrogenados cuya contribución al efecto invernadero es 300 veces más nociva que la provocada por el CO2.

Para producir urea se requieren tres principales insumos: N2 que está en la atmósfera, CO2 y H2, con una fuente de energía como el gas natural o el carbón. Solo China produce cerca de un cuarto de la urea del mundo, del total fabricado por el gigante asiático, 75% se hace con carbón.

Tanto en urea como en la producción de otros fertilizantes de síntesis, si la fuente de energía a emplear fuera renovable, como energía eólica, solar, pequeñas centrales hidroeléctricas, biomasa y electrólisis del agua separando H2 y oxígeno, se alcanzaría el anhelado hidrógeno verde, base del amoniaco y los fertilizantes verdes.

Alrededor del 70% del amoníaco mundial se utiliza en la producción de fertilizantes (McKinsey & Company, 2023). La elaboración de amoníaco se puede descarbonizar casi por completo si en su producción se reemplaza el basado en combustibles fósiles (amoníaco gris) por amoníaco verde.

En el mundo ya se viene avanzando en procesos de hidrogeno verde. Achema, El mayor productor de fertilizantes de Lituania con 1 millón de toneladas y que planea incrementar su producción en 500.0000 toneladas, obtuvo una subvención gubernamental de US$133 millones para sustituir el hidrógeno gris por verde.

Fertiberia y Pepsico, comparten programa de uso de fertilizantes a partir de hidrógeno verde en el cultivo de papa en las provincias de Álava, La Rioja y Burgos de España. En la India, el gobierno en el año 2024 aumentó la asignación de amoníaco verde para el sector de fertilizantes de 550.000 toneladas a 750.000 toneladas por año.

El gobierno alemán ha lanzado el grupo de acción climática sobre ácido nítrico (NACAG) para impulsar un cambio global hacia una producción de ácido nítrico respetuosa con el ambiente, promoviendo la instalación de tecnologías eficaces de reducción del óxido nitroso (N2O) en plantas de ácido nítrico. La Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GmbH (GIZ) está apoyando en la implementación del grupo de acción climática sobre ácido nítrico. Argentina, Colombia, Cuba y otros países del mundo han firmado la declaración de la NACAG para el sector del ácido nítrico.

En la región ya se iniciaron avances, Yara recientemente comercializó en el mercado brasileño un fertilizante nitrogenado producido a partir de una fuente renovable, con una reducción de hasta el 90% en su huella de carbono en comparación con el mismo fertilizante producido a partir de gas natural. Fertilizante entregado a productores de café en Guaxupé, Minas Gerais. En este mismo país, Petrobras, Yara y Ansa acaban de firmar acuerdo para estudios en descarbonización y energías renovables.

Atome y Cavendish accionistas de National Ammonia Corporation SA, recientemente anunciaron su avance en proyecto de fertilizantes verdes en Costa Rica. Han firmado un acuerdo marco de colaboración con el instituto costarricense de electricidad, para evaluar la viabilidad del suministro de energía a un proyecto de amoníaco verde.

En Chile, el gobierno por intermedio de la Corporación de Fomento de la Producción (Corfo) financia proyecto de fertilizantes a partir de hidrógeno verde en La Araucanía. En Argentina, vienen trabajando en amoníaco verde por medio de energía eólica. Tarafet en México y el gobierno en Uruguay vienen realizando estudios de fertilizantes producidos con hidrógeno verde.

En Colombia, Monómeros apoyado por GIZ firmó acuerdo para producción de ácido nítrico verde con tecnologías de abatimiento de óxido nitroso que representarán una reducción del 50% de emisiones totales de la compañía.

Por su parte, Yara Colombia implementó proyecto de descarbonización en la producción de fertilizantes, con una planta de abatimiento de gases de efecto invernadero que permitirá la eliminación de 500.000 toneladas de dióxido de carbono eq/año. Adicionalmente Celsia en su exploración de oportunidades de negocios con hidrogeno verde, evalúa diversidad de usos incluida la producción de urea verde.

Las investigaciones han llegado hasta el nivel de predios agrícolas, Rosa y Tonelli (2024) de Carnegie Science, evaluaron sintetizar fertilizantes con hidrogeno verde directamente en fincas con proceso Haber Bosch y la electrocatálisis. La electricidad necesaria puede suministrarse con paneles solares agrovoltaicos in situ.

Con integrantes de la Universidad Libre de Bruselas compararon costos de la producción centralizada actual y del proceso Haber Bosch, descubriendo que, teniendo en cuenta los costos de transporte y las interrupciones de la cadena de suministro, hasta el 96% del fertilizante a base de amoníaco podrían producirse de manera competitiva en las fincas para 2030. ¡Interesante información!

El tamaño del mercado mundial de fertilizantes verdes se valoró en US$2,15 millones en 2023 y se espera que alcance los US$$3,53 millones para 2032 (Globe Newswire, 2024). Hay estudios y proyectos internacionales, nacionales, regionales, locales y a nivel de finca.

En el mundo se avanza, las buenas intenciones se deben convertir en acciones, en este caso de transición energética de fertilizantes con hidrógeno verde un tema que interviene considerablemente son los costos de producción.