Elektrifisering av gjødselproduksjon: En vei mot bærekraftig landbruk

Nitrogengjødsel er avgjørende for global matproduksjon, men dagens metoder er sterkt avhengige av fossile brensler og store, sentraliserte fabrikker. Dette gir betydelige klimagassutslipp og gjør landbruket sårbart for energikriser.

I sitt doktorgradsarbeid har Magnus Rysstad Nyvold undersøkt en teknologi som kan endre dette bildet: plasmabasert nitrogenfiksering.

Hovedfunn

• Plasmateknologi kan produsere reaktivt nitrogen ved hjelp av elektrisitet og luft, uten fossile råvarer.
• Metoden muliggjør lokal og fleksibel gjødselproduksjon, tilpasset fornybar energi.
• Behandling av husdyrgjødsel med plasma stopper metanutslipp fullstendig og reduserer ammoniakktap, noe som gir bedre utnyttelse av nitrogen og lavere miljøbelastning.

• Faktaboks: Hva er en plasmagenerator?

  Plasma er en elektrisk ladet gass. En plasmagenerator er en maskin som lager plasma ved å sende luft gjennom en kraftig elektrisk utladning. I plasmaet brytes den sterke bindingen i nitrogenmolekyler (N₂), slik at nitrogen kan reagere med oksygen og danne nitrogenoksider (NOₓ). Disse forbindelsene kan deretter omdannes til gjødsel.

  Hvorfor er det viktig?

  Plasmateknologi gjør det mulig å produsere gjødsel med strøm og luft, helt uten fossile råvarer. Den kan bygges i liten skala og drives når strømmen er billig eller fornybar, noe som gir fleksibel og lokal produksjon.

Bedre utnyttelse og større avlinger

Forsøkene ble gjennomført med en plasmagenerator som skaper en elektrisk utladning i luft. Denne prosessen danner nitrogenoksider som ble absorbert i husdyrgjødsel. Resultatet er en nitrogenberiket organisk gjødsel med lavere pH, redusert ammoniakktap og ingen metandannelse under lagring. Feltforsøk viste også økt nitrogenutnyttelse og bedre avlinger.

Supplement til klimaversting

Haber-Bosch-prosessen er i dag den dominerende metoden for industriell nitrogenfiksering og står for nesten all global ammoniakkproduksjon, rundt 150 millioner tonn per år. Den danner grunnlaget for moderne gjødsel. Fordi den krever store mengder energi fra fossile brensler og står for betydelige CO₂-utslipp, er den en av de mest klimabelastende kjemiske industriprosessene.

– Plasmabasert nitrogenfiksering trenger ikke å utkonkurrere dagens Haber-Bosch-prosess i energieffektivitet for å være kommersielt interessant, sier Nyvold.

– Fordeler som lav kapital­kostnad, enkel oppskalering og mulighet for drift i takt med variabel strømtilgang gjør teknologien attraktiv for desentralisert produksjon. Dette kan redusere transportbehov, klimagassutslipp og styrke matsikkerheten.

– Plasmateknologi kan gjøre gjødselproduksjon lokal og fossilfri, og det er et stort steg mot et mer bærekraftig landbruk, avslutter han.