Os fertilizantes nitrogenados são fundamentais para a agricultura moderna e são amplamente consumidos globalmente. No entanto, a fabricação e o uso desses fertilizantes resultam em emissões significativas de GEE, o que tem consequências ambientais importantes. Os fertilizantes nitrogenados são responsáveis por 2,5% das emissões globais de GEE, incluindo 1,5% proveniente do uso deles no solo.
Em média, a aplicação de um quilograma de nitrogênio na agricultura resulta na emissão de 10kg de dióxido de carbono equivalente (CO2e). Além disso, a indústria de fertilizantes produz cerca de três vezes mais fertilizantes nitrogenados em comparação com os fertilizantes potássicos ou fosfatados.
No contexto da transição para uma economia de baixo carbono, mudanças no mercado de fertilizantes são esperadas. A produção de fertilizantes nitrogenados tem sido uma preocupação devido às altas emissões de gases de efeito estufa (GEE) associadas a eles. Com isso, a indústria de fertilizantes está considerando a produção de amônia (NH3) verde como uma alternativa para reduzir a pegada de carbono desses fertilizantes.
Hidrogênio Verde
O "hidrogênio verde" refere-se a uma forma de produção de hidrogênio que utiliza fontes de energia renovável, como energia solar, eólica ou hidrelétrica, para a eletrólise da água. A eletrólise da água é um processo pelo qual a água é separada em hidrogênio e oxigênio, e quando a eletricidade usada na eletrólise é proveniente de fontes renováveis, o hidrogênio resultante é considerado "verde".
A produção de hidrogênio verde é considerada uma alternativa mais sustentável e ambientalmente amigável em comparação com outras formas de produção de hidrogênio, como a reforma a vapor de gás natural, que é uma fonte de energia não renovável.
O hidrogênio verde é valorizado por sua capacidade de ser uma fonte de energia limpa e de baixa emissão de carbono. Além disso, o hidrogênio verde pode ser utilizado em processos industriais que requerem hidrogênio, como a produção de amônia, refinarias de petróleo e setores que demandam hidrogênio para uso como matéria-prima.
Amônia Verde
A síntese de amônia, que é a base para a produção de diversos fertilizantes nitrogenados (ureia, sulfato de amônio e diversos nitratos) envolve a combinação de nitrogênio da atmosfera com hidrogênio (H2) sob alta pressão e com o uso de catalisadores apropriados.
No entanto, esse processo é altamente energético, sendo que a maior parte da energia utilizada é para a produção de H2. Tradicionalmente, o H2 é produzido a partir de gás natural (70%), mas em alguns países, carvão ou outras fontes de energia fóssil também são utilizadas. Além do alto consumo de energia, o uso de fontes fósseis para gerar H2 resulta em emissões significativas de gases de efeito estufa (GEE), como o CO2.
Uma alternativa promissora é a produção de amônia verde, que utiliza energia renovável, como solar ou eólica, em vez de insumos fósseis. Nesse caso, o H2 necessário para a síntese da amônia é obtido por meio da eletrólise da água, utilizando eletricidade gerada de forma renovável.
Essa abordagem resulta em emissões praticamente nulas de CO2 para a produção de H2 verde, representando um avanço significativo na redução das emissões de GEE em comparação com o uso de gás natural, que gera entre 10 e 13 kg de CO2 por quilograma de H2 produzido.
Que impacto isso terá na indústria de fertilizantes?
A indústria tem preferido a produção de ureia devido à conveniência de ter as matérias-primas necessárias no mesmo local: NH3, a molécula básica de todos os fertilizantes nitrogenados sintéticos, e o CO2, um subproduto da produção de H2. No entanto, como o H2 verde não utiliza combustíveis fósseis, não haverá uma oferta abundante, barata e disponível de CO2 no local de produção do fertilizante.
Isso eliminará a geração de CO2 no processo de produção de amônia e tornará a ureia, o principal fertilizante nitrogenado atualmente utilizado, menos desejável. Portanto, a síntese de ureia deixará de ser uma opção oportuna ou competitiva, apesar de suas qualidades importantes, como alta concentração de N e menor custo de produção em comparação com outros fertilizantes nitrogenados.
Os fertilizantes mais prováveis para substituir a ureia são o nitrato de amônio e o nitrato de amônio e cálcio (CAN). No entanto, a transição para fertilizantes produzidos a partir de NH3 verde será gradual, e a ureia ainda desempenhará um papel importante na agricultura por um longo período.
Desafios e Oportunidades
A produção em larga escala de hidrogênio verde ainda enfrenta desafios, como a disponibilidade de fontes renováveis de energia em grande escala, o custo de produção e o desenvolvimento de infraestrutura adequada para armazenamento e distribuição. No entanto, o hidrogênio verde é visto como um componente importante para a transição para uma economia de baixo carbono e tem recebido atenção e investimentos significativos em todo o mundo. No Brasil, há vários projetos para produzir NH3 verde nos próximos anos.
As empresas White Martins e Unigel planejam produzir H2 verde no nordeste brasileiro, aproveitando as condições favoráveis de energia solar e eólica na região. A White Martins anunciou investimentos para produzir 158 t de H2 verde por ano em Pernambuco, visando fornecer para consumidores industriais e mercados externos. A Unigel investirá US$ 1,5 bilhão para implantar a primeira planta de H2 verde em escala industrial em Camaçari, Bahia, com previsão de produção de 100 Mt de H2 por ano em 2027. A Atlas Agro também planeja produzir NH3 verde no Brasil, com fábricas de H2 verde e NH3 verde em Uberaba, Minas Gerais. A Yara também planeja produzir NH3 verde em sua fábrica em Cubatão, utilizando biometano de fontes renováveis.
Com a entrada dessas grandes empresas, o mercado brasileiro de NH3 verde poderá se expandir, especialmente no setor de fertilizantes, caso haja aumento na oferta e redução de custos por avanços tecnológicos.
Conclusão
Essa transição energética baseada em H2 verde, com NH3 verde como componente importante, contribuirá para o cumprimento das metas climáticas do Brasil. Apesar de as emissões de gases de efeito estufa (GEE) não impactarem diretamente a produtividade e os retornos econômicos dos produtores rurais, elas têm se tornado motivo de preocupação na agricultura devido ao crescente interesse público nos assuntos ambientais. Para os agricultores, surge o desafio de preservar a reputação do setor agrícola, além do risco de enfrentar medidas protecionistas e barreiras não tarifárias em mercados internos e importadores dos produtos agrícolas brasileiros.
Principal Fonte: Nutrição de Plantas Ciência e Tecnologia. Informações Agronômicas. N°. 18. (2023).
