Накормить полмира: каким может стать производство удобрений уже завтра

Работникам университета Юты удалось обнаружить новый способ получения аммиака. Соответствующее исследование было опубликовано 3 февраля в журнале Немецкого химического общества. Конечно, заявления о новых прорывах в науке звучат каждую неделю, а до инноваций в промышленных масштабах дело так и не доходит. Но в данном случае открытие может действительно стать переломным.

В 1918 году Нобелевскую премию по химии получил Фриц Габер – за создание промышленного процесса синтеза аммиака из азота и водорода. Напарником химика выступил инженер Карл Бош, поэтому их открытие называют процессом Габера-Боша. В свое время метод произвел настоящую аграрную революцию. К слову, Габер не только накормил половину населения Земли, но и способствовал гибели тысяч людей в Первую мировую войну, руководя группами, которые разрабатывали применение химического оружия. Обсуждая свое наследие, сам он говорил так: «Во время мирного времени ученый принадлежит миру, но во время войны - своей стране». Вернемся, однако, к химии мирного времени.

Метод Габера практикуется почти сотню лет, хотя к нему и предъявляются две глобальные претензии – дороговизна и низкая энергоэффективность. При этом найти такому способу адекватную альтернативу до сих пор не удавалось.

Вариант, предложенный сотрудниками университета Юты, подразумевает использование энзимных топливных элементов. Такие батареи сами по себе очень любопытны: например, вариант, разработанный несколько лет назад в Политехническом институте Вирджинии, по удельной емкости во много раз превосходит традиционные литий-ионные батареи. «Топливом» в такой батарее выступает, по сути, сахар; окислителем – воздух, а катализатором, вместо дорогой платины – доступные энзимы. Она не взорвется, не загорится, легко перезаряжается и легко разлагается. Плюс ко всему, работает при комнатной температуре и не нуждается в высоком давлении.

А для процесса Габера-Боша необходима прогонка через катализатор при температуре до 500 градусов Цельсия и давлении до 250 атмосфер. Таким энергоемким путем производится примерно 500 млн тонн аммиака в год – и это значение продолжает расти. Как следствие, такое производство отвечает за 3% всех выбросов CO2 в атмосферу. Но, как мы знаем, некоторые регионы все равно испытывают серьезный дефицит аммиака – например, Латинская Америка.

Чтобы накормить половину Земли, нужен более экономный метод производства…

В связи с этим открытие Университета Юты - важное известие, которое может стать первым шагом к новой аграрной революции. Потребность в таких радикальных переменах уже назревает. Почему-то бытует мнение, что в ближайшие годы глобальный спрос на азотные удобрения не догонит объемы их производства. Действительно, объемы перепроизводства остаются большими, но общемировой спрос растет примерно на 1,5-2% в год. Так что это мнение ошибочно: с учетом закрытия части заводов по всему миру можно предположить, что уже в начале 2018 года баланс спроса и предложения выровняется.

Это актуально не только для азотных удобрений и не только для лидеров производства вроде США. На фоне неиссякаемого спроса со стороны Индии и Бразилии растет выпуск фосфатов, во многом за счет усилий Саудовской Аравии и Марокко. В Бразилии за последний год спрос на один лишь амофос вырос на 26%, а в Аргентине – на 74%!

Отсутствие требуемого количества удобрений может быть столь же гибельным для урожая, как и засуха. В той же Бразилии опасаются, что из-за недостаточных поставок производство кофе в этом году упадет до уровня 2015 года, когда страна страдала от аномальной жары.

В каких-то регионах экономика пошатнулась настолько, что страна вообще не может позволить себе закупку удобрений. Речь, например, о пострадавшем от войны Иракском Курдистане, куда ООН в феврале направила 750 тонн удобрений для распределения между 2 тыс. фермеров. В целом же в Ираке около 2,9 млн людей испытывают недостаток пищи, и 77% из них – женщины, дети и пожилые люди.

Но если Южная Америка и Ближний Восток не покидают первые полосы газет из-за экономического кризиса и войны, то о ситуации в Африке общественность стала, увы, забывать. Еще в 2015 году сообщалось, что голод угрожает 10 млн человек в одной лишь Кении. Там, однако, не полагаются лишь на помощь ООН: в 2016 году в рамках партнерской программы правительства с компанией Toyota Tsusho в Кении открылся первый в стране завод по производству удобрений. Это позволит снизить ежегодный импорт удобрений с прежних 600 тыс. тонн – из-за особенностей логистики они обходились стране крайне дорого. Сейчас там даже выпускается уникальная смесь удобрений “Baraka” («благословение» на суахили), разработанная с учетом особенностей местной почвы. В соседней Уганде ситуация, вероятно, останется более проблематичной – местные фермеры по-прежнему полагаются на дешевые контрафактные удобрения, которые не способны обеспечить хороший урожай.

Итак, в идеальном будущем удобрения будут производиться более эффективным способом и локально. Но есть и третий аспект, который может повлиять на обеспеченность людей пищей – адекватность использования удобрений. Я говорю не о вышеупомянутых «пиратских» смесях, а о том, как эффективнее применять качественные удобрения. На Западе не первый год известна концепция «смарт-ферм», в рамках которой аграрии полагаются в том числе на данные спектрометрии, чтобы вовремя удобрить почву и нанести наименьший ущерб окружающей среде. Не исключено, что с ее внедрением спрос в отдельных регионах перестанет зашкаливать – все это необходимо учитывать при анализе рынка.

Украина является частью этого рынка, и любые колебания на нем (или даже перспективы колебаний) нужно принимать во внимание. Мы и сами являемся важным фактором влияния – в отчете ФАО за 7 февраля сообщается, что сокращение производства азотных удобрений в Украине, наряду с сокращением поставок из Китая, было одним из аспектов формирования рыночных цен. Накормить полмира мы, конечно, не сможем. Но всю Украину – запросто: один лишь Одесский припортовый завод в состоянии на 100% закрыть годовую потребность внутреннего рынка в карбамиде. Поэтому ждем запуска, но не забываем смотреть по сторонам: там – наши возможные партнеры, покупатели, конкуренты и учителя.