Distributed Fertilizer Supply Is Crucial For Future Food Security And Sustainability

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सिंथेटिक उर्वरक वैश्विक खाद्य उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, अकेले नाइट्रोजन-आधारित उर्वरक ही दुनिया की लगभग आधी आबादी के पोषण का समर्थन करते हैं।

हालाँकि, वे महत्वपूर्ण पर्यावरणीय लागतों के साथ-साथ खाद्य सुरक्षा संबंधी चिंताओं के साथ आते हैं। इनका विस्तार खेतों में उर्वरकों के डाउनस्ट्रीम अनुप्रयोग के साथ-साथ उनके अपस्ट्रीम उत्पादन और वितरण दोनों तक है। इस ब्लॉग पोस्ट में, हम बाद वाली समस्या पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।

नाइट्रोजन क्यों?

नाइट्रोजन एक प्रमुख फसल पोषक तत्व है, जो पर्ण वृद्धि, अमीनो एसिड संश्लेषण और क्लोरोफिल विकास जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को सुविधाजनक बनाता है। प्रकृति में, पौधे मिट्टी से नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं, जहां यह रोगाणुओं द्वारा विभिन्न जैवउपलब्ध रूपों में हवा से तय होता है।

19 के दौरानth सदी में, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों ने फसल की खेती को बढ़ावा देने के लिए नाइट्रोजन को संश्लेषित करने के तरीकों को खोजने के लिए दौड़ लगाई, जो इन प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले रोगाणुओं द्वारा संभव बनाया गया था। उन प्रयासों का परिणाम हैबर-बॉश प्रक्रिया है, जो अमोनिया के बड़े पैमाने पर औद्योगिक उत्पादन को सक्षम बनाती है; एक नाइट्रोजन युक्त यौगिक जो आज उपयोग किए जाने वाले अधिकांश नाइट्रोजन उर्वरकों का अग्रदूत है।

उर्वरक उत्पादन, वितरण = स्टैक्ड उत्सर्जन

पारंपरिक हैबर-बॉश प्रक्रिया हवा से नाइट्रोजन को जीवाश्म ईंधन, आमतौर पर प्राकृतिक गैस से प्राप्त हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके काम करती है। इस प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक उच्च तापमान बनाने के लिए जीवाश्म ईंधन की भी आवश्यकता होती है। पारंपरिक उर्वरक उत्पादन की ऊर्जा-गहन प्रकृति कुल वैश्विक ऊर्जा उपयोग के 1-2% और कुल वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन के 1-2% के क्षेत्र में जिम्मेदार है।

इसके अलावा, बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आवश्यक अर्थव्यवस्था-पैमाने को प्राप्त करने के लिए, उद्योग अत्यधिक केंद्रीकृत है। परिणामस्वरूप, अपने अंतिम उपयोगकर्ताओं (यानी, खेतों) तक उर्वरक पहुंचाने के लिए लंबी दूरी के परिवहन की आवश्यकता होती है। इससे उत्सर्जन में वृद्धि होती है और साथ ही उर्वरक आपूर्ति श्रृंखला के झटकों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, कोविड से संबंधित व्यवधानों, छोटी सूची, रूस-यूक्रेन संघर्ष के बढ़ने और प्रमुख चीनी उत्पादकों और वितरकों द्वारा लगाए गए प्रभावी निर्यात प्रतिबंध के कारण 2020-2022 के बीच उर्वरक की कीमतें आसमान छू गईं।

फिर भी, उर्वरक की मांग लगातार बढ़ रही है, मुख्य रूप से निम्न-आय वाले देशों से, जिन्हें पैदावार बढ़ाने के लिए पोषक तत्वों की सबसे अधिक आवश्यकता होती है और जो आमतौर पर उत्पादन के बिंदुओं से सबसे दूर स्थित होते हैं।

विकेंद्रीकृत उद्योग की ओर

इन ऊर्जा खपत मुद्दों, उत्सर्जन और आपूर्ति श्रृंखला अक्षमताओं को कम करने की आवश्यकता की मान्यता ने वितरित उर्वरक उत्पादन मॉडल के आसपास नवाचार को प्रेरित किया है। ऐसे मॉडलों का उद्देश्य नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए 'स्वच्छ' दृष्टिकोण का लाभ उठाते हुए उर्वरक उत्पादन को अंतिम उपयोगकर्ताओं के करीब ले जाकर परिवहन आवश्यकताओं को कम करना और स्थिरता को बढ़ाना है।

मोटे तौर पर, दो श्रेणियां सामने आई हैं:

मध्य-स्तरीय स्थानीय/क्षेत्रीय उत्पादन: यह पारंपरिक हैबर-बॉश सुविधाओं की तुलना में थोड़े छोटे पैमाने पर उत्पादन है, लेकिन आम तौर पर उसी तर्ज पर काम कर रहा है (यानी, 'हरित अमोनिया')। यहां मुख्य अंतर यह है कि अमोनिया का उत्पादन करने के लिए आवश्यक हाइड्रोजन इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से पानी से प्राप्त किया जाता है; जबकि नवीकरणीय ऊर्जा, आमतौर पर सह-स्थित सौर या पवन प्रतिष्ठानों से, हाइड्रोकार्बन के बजाय प्रक्रिया को शक्ति प्रदान करती है। इस दृष्टिकोण को अपनाने वाले नवप्रवर्तकों के उदाहरणों में शामिल हैं FertigHy, जो यूरोपीय किसानों के लिए टिकाऊ उर्वरक का उत्पादन करने के लिए स्पेन में एक हरित अमोनिया संयंत्र की योजना बना रहा है।

सूक्ष्म पैमाने पर साइट पर उत्पादन: इस दृष्टिकोण का उद्देश्य विकेंद्रीकरण अवधारणा को उसकी सीमा तक ले जाना है। इसमें कॉम्पैक्ट उत्पादन इकाइयाँ शामिल होती हैं, जिन्हें अक्सर एक शिपिंग कंटेनर के भीतर रखा जाता है, जो एक व्यक्तिगत खेत या समुदाय के लिए पर्याप्त उर्वरक का उत्पादन कर सकता है। उत्पादन के इस ऑन-साइट मोड के भीतर, नवप्रवर्तक आम तौर पर दो नाइट्रोजन निर्धारण विधियों की खोज कर रहे हैं:

मौजूदा लाभ?

वितरित उत्पादन की आशाजनक संभावनाओं के बावजूद, चुनौतियाँ बनी हुई हैं। मौजूदा उर्वरक कंपनियों ने पारंपरिक हेबर-बॉश सुविधाओं (यानी, 'ब्लू अमोनिया') में कार्बन कैप्चर और भंडारण प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करने और नाइट्रोजन-बढ़ाने वाले जैविक इनपुट जैसे डाउनस्ट्रीम हस्तक्षेपों पर ध्यान केंद्रित किया है। कुछ अपवादों को छोड़कर, वे मध्य-स्तरीय और सूक्ष्म-स्तरीय वितरित प्रौद्योगिकियों के साथ न्यूनतम रूप से जुड़े हुए हैं।

इसके बजाय, खाद्य और ऊर्जा उद्योगों के खिलाड़ी वितरित समाधानों में कॉर्पोरेट भागीदारी बढ़ा रहे हैं। उदाहरणों में ओलम फ़ूड इंग्रीडिएंट्स के साथ नाइट्रिकिटी द्वारा अपनी ऑन-साइट नाइट्रोजन स्थिरीकरण तकनीक का फ़ील्ड परीक्षण, और हेनेकेन और आरआईसी एनर्जी का फर्टिघी में संस्थापक निवेशक बनना शामिल है।

सूक्ष्म-स्तरीय समाधानों के क्षेत्र में, टेक वीसी ने नाइट्रिकिटी और ज्यूपिटर आयोनिक्स जैसे स्टार्ट-अप में शुरुआती चरण के निवेश का नेतृत्व किया है। इस बीच, मैक्वेरी जैसे बुनियादी ढांचा निवेशक मध्यम स्तर के उद्यमों में रुचि दिखा रहे हैं एटलस एग्रो.

जैसे-जैसे प्रमुख न्यायक्षेत्रों में पर्यावरणीय नियम सख्त होते जा रहे हैं और ईंधन और ऊर्जा भंडारण जैसे उपयोगों के लिए नए हरित अमोनिया बाजार सामने आते जा रहे हैं, हम उम्मीद कर सकते हैं कि उर्वरक नवप्रवर्तकों के एक चुनिंदा समूह को इसका लाभ मिलेगा। नए अमोनिया बाजारों में प्रवेश करने की क्षमता का अर्थ है विविध राजस्व अवसर जो अधिक मौजूदा रुचि को आकर्षित कर सकते हैं, विशेष रूप से अद्वितीय प्रौद्योगिकी पेशकश वाले नवप्रवर्तकों के लिए।