Limiter le changement climatique

Produire les engrais avec moins d'émission
de gaz à effet de serre GES

Les engrais minéraux proviennent de l'extraction minière de phosphates, de sels de potassium ou de magnésium et de l'azote de l'air (N2). La production d'engrais azotés est à l'origine de plus de 80% des émissions de GES des industries de la fertilisation.

Deux gaz à effet de serre sont émis au cours du process de fabrication des engrais azotés : du dioxyde de carbone (CO2) venant du gaz naturel utilisé comme matière première et source d'énergie pour la synthèse de l'ammoniac (NH3) et du protoxyde d'azote (N2O) émis lors de la production d'acide nitrique. Environ 70% du gaz naturel ou méthane (CH4) est utilisé pour produire de l'hydrogène (H2) qui se combine avec l'azote de l'air (N2) pour former l'ammoniac (NH3).  Le reste du gaz naturel sert à produire de la chaleur pour permettre la réaction de synthèse.

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L'amélioration constante de l'efficacité énergétique est le principal objectif des progrès technologiques réalisés par cette industrie depuis une trentaine d'années. Grâce à cela, les émissions de CO2 qui résultent de l'usage du gaz naturel ont baissé de 3.4t à 2.3t de CO2 par tonne d'azote (N) dans l'ammonitrate, principal engrais azoté utilisé en France et en Europe.

Plus récemment de nouvelles  technologies de catalyse ont été développées pour réduire fortement l'émission parasite de protoxyde d'azote dans la fabrication d'acide nitrique à partir d'ammoniac. A haute température la catalyse détruit la molécule de N2O pour former de l'azote (N2) inoffensif pour l'environnement et de l'oxygène (O2). Les meilleures technologies disponibles à l'heure actuelle autorisent des réductions de 70 à 85% de cette  émission de N2O.

En adoptant ces nouvelles technologies, l'industrie européenne est en passe de réduire fortement ses émissions de gaz à effet de serre d'ici 2013. L'empreinte carbone de l'ammonitrate qui est produit en faisant réagir de l'ammoniac avec de l'acide nitrique, devrait se situer en dessous de 3t d'équivalent CO2 par tonne d'azote produite (soit 1 kg eq CO2 par kg d'ammonitrate AN contenant 33.5% de N). L'industrie européenne devrait ainsi obtenir  une diminution de plus de 65% de ses émissions par rapport aux années 60.

D'autres leviers contribuent aussi à réduire l'émission de GES dans la filière fertilisation tels que l'optimisation logistique grâce au choix du train ou du bateau moins émetteurs de CO2,  la collecte et le recyclage des emballages vides. Cependant ces étapes du cycle de vie ne représentent pas plus de 5% du total des émissions dues à la production des engrais azotés.

list_arrowPour en savoir plus : Fertilizers Europe (dossier téléchargeable sur le site)

Limiter l'émission de gaz à effet de serre GES venant des sols

Plus de 50% des émissions directes de gaz à effet de serre GES de l'agriculture et de l'élevage sont constituées par le protoxyde d'azote (N2O) perdu au cours de la transformation des composés azotés dans le cycle de l'azote en élevage ou dans les sols agricoles.

Quelque soit la source d'azote dans les sols (apports organiques, fixation d'azote par les plantes légumineuses et engrais azotés) les transformations qu'il subit sous l'action des bactéries du sol favorisent dans certaines conditions l'émission de N2O.

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Les bactéries dénitrificatrices ne sont actives que lorsque que l'oxygène est en concentration limitée dans le sol. Quand le sol est saturé d'eau, les conditions sont réunies pour une réaction qui produit de l'azote (N2) inoffensif pour l'environnement. Par contre  lorsque les périodes de saturation en eau à la surface du sol alternent avec des périodes plus sèches, le risque d'émission parasite en N2O devient plus important.

Les pratiques culturales qui minimisent le risque d'émissions au champ de N20 sont celles  qui évitent les conditions d'anoxie (excès d'eau temporaire à la surface du sol) après l'apport d'azote quelque soit sa source organique ou minérale :
  Fractionner la quantité d'azote en plusieurs apports en évitant les apports en conditions de sols très humides ou en période de pluviométrie excédentaire
  Ajuster l'apport d'azote en utilisant les formes les plus efficaces d'azote pour limiter la quantité totale à apporter
  Maintenir une structure du sol favorable favorisant l'infiltration rapide de l'eau de pluie pour éviter l'excès d'eau temporaire.

Certains résultats de recherche ont montré qu'il était possible d'orienter le processus de dénitrification en faveur de l'émission de N2. Pour cela il serait nécessaire d'agir sur les populations microbiennes du sol responsables de la dénitrification ce qui demandera encore beaucoup d'efforts de recherche et de développement.

list_arrowPour en savoir plus : Fertilizers Europe dossier téléchargeable sur son site "Energy efficiency and greenhouse gas emissions  ; COMIFER Blois 2009 Exposé de Catherine  Hénault

Favoriser le stockage de carbone dans les sols

Le stock de carbone fixé sous forme d'humus et de matière organique dans les sols représente plus de deux fois la quantité de carbone présente dans le CO2 atmosphérique à l'échelle de la planète. Il est possible de favoriser le stockage de carbone dans les sols en augmentant la surface de forêt et de prairies et en adoptant des pratiques de fertilisation et de travail du sol qui augmentent la teneur en matière organique des sols cultivés.

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Le stockage de carbone permis par la conversion de sols cultivés en prairie ou en forêt est estimé à 500 kg de carbone par ha et par an (équivalent à 1.85t de CO2) soit au bout de 50 ans, 25 tonnes de carbone fixé dans les conditions françaises (Expertise INRA 2002).

En 2009 les sols boisés occupent 17 Millions d'ha soit 31% du territoire métropolitain, ils ont gagné presqu'un million d'ha aux dépens des surfaces agricoles en vingt ans. Ceci explique que la France enregistre dans ses forêts et ses prairies un stockage annuel de 73 Millions de t de CO2 qui vient diminuer de 14% ses émissions de gaz à effet de serre.

La fertilisation contribue à ce résultat en permettant l'amélioration de la productivité des sols cultivés. Depuis 1990, la production de céréales et d'oléagineux a progressé de 20 à 30% sur une surface légèrement moindre. La fertilisation par le choix d'engrais et d'amendements ajusté  au mode d'exploitation des prairies permanentes (pâture ou fauche) maintient leur potentiel et leur qualité floristique pour l'alimentation des animaux.

L'adoption de pratiques de travail du sol moins fréquentes et moins profondes est favorable au maintien du stock carbone dans les sols cultivés. L'apport régulier d'amendements organiques peut contribuer à améliorer la teneur en matière organique du sol au même titre que l'incorporation au sol des résidus de culture (pailles, canes de maïs…). La fertilisation augmente le rendement en grain mais aussi le volume des résidus (tiges et racines) incorporés au sol qui se transforment en humus.

list_arrowPour en savoir plus : Arrouays D. et al, 2002. « Contribution à la lutte contre l'effet de serre : stocker du carbone dans les sols agricoles en France ? » sur http://www.inra.fr Expertises