Artikkel

– Fremtidens bonde lager kunstgjødsel hjemme på gården

Fremtidsbonden kan lage kunstgjødsel hjemme på gården.
I fremtiden trenger ikke bønder i alle land kjøpe kunstgjødsel fra Norge, tror professor Truls Norby. Det eneste som trengs i denne produksjonen, er nemlig energi, luft og vann – og det har bonden allerede. Foto: Shutterstock

– Fremtidens bonde lager kunstgjødsel hjemme på gården

I 2017 er det 110 år siden kunstgjødselproduksjonen i Norge begynte og 100 år siden oppfinneren Kristian Birkeland døde. – På tide å finne på noe nytt, sier kjemiprofessor Truls Norby.

Produksjonen av kunstgjødsel ved å omdanne nitrogen i luft til plantenæring er et av de store norske industrieventyrene: Oppfinneren Kristian Birkeland (1867-1917), som var professor i fysikk ved Universitetet i Oslo, har til og med prydet de norske 200-kronesedlene siden 2004. Den kommersielle produksjonen av kunstgjødsel ved hjelp av den berømte Birkeland-Eyde-prosessen startet på Notodden i 1907, og Norsk Hydro ASA og senere Yara ASA har produsert kunstgjødsel for milliardverdier i alle år siden.

You can also read this article in English

Kristian Birkeland døde i Tokyo vinteren 1917, etter en kraftig forkjølelse. I 1927 gikk Norsk Hydro over til å produsere kunstgjødsel ved hjelp av den mindre energikrevende Haber-Bosch-prosessen, som fortsatt brukes. Yara International er blant verdens største produsenter av kunstgjødsel, og i Norge har de produksjon på Herøya og i Glomfjord.

KrisTIAN Birkeland

I år er det 150 år siden fysikkprofessor Kristian Birkeland ved UiO ble født og 100 år siden han døde.

Han utviklet kunstgjødsel, som trekkes fram som Norges viktigste oppfinnelse, og dannet grunnlaget for etableringen av Norsk Hydro.

Alt som trengs, finnes på gården

– Men jeg tror at dette industrieventyret en gang vil ta slutt. Før eller siden kommer nemlig den dagen da bonden i Afrika eller India, Italia eller Frankrike ikke lenger kjøper kunstgjødsel i store sekker fra Norge. Hun kommer isteden til å lage sin egen kunstgjødsel ved hjelp av fornybar energi og fornybare råvarer. Det eneste som trengs til en slik produksjon, er nemlig energi, luft og vann – og alt det har bonden i solrike land hjemme på gården, spår professor Truls Norby.

– Denne fornybare produksjonsmåten vil for det første være mye bedre for klimaet, fordi dagens produksjon av kunstgjødsel bruker naturgass som energi- og hydrogenkilde og gir opphav til store utslipp av klimagasser. Det er også bedre for klimaet at kunstgjødselen produseres der den skal brukes, istedenfor å produseres ved noen få store fabrikker og deretter transporteres over enorme avstander, tilføyer han.

Truls Norby er professor ved Kjemisk institutt og sto blant annet bak det som hevdes å være Universitetet i Oslos første godkjente patent i 2004. Han har også vært med på å etablere to bedrifter, og i 2012 vant han UiOs innovasjonspris. Når Norby ser inn i krystallkulen, er det derfor god grunn til å lytte til ham.

Lite effektive prosesser

Men hvorfor tror Norby at bøndene i fremtiden vil lage sin egen kunstgjødsel?

– Både Birkeland-Eyde-prosessen og Haber-Bosch-metoden er ineffektive. Dessuten lager vi i dag kunstgjødsel med naturgass som råstoff, og det bidrar til CO2-utslipp som er skadelige for det globale klimaet. Disse utslippene er helt unødvendige, svarer Norby.

Nitrogenfiksering metter verden

  • Jordas atmosfære inneholder hele 78 prosent nitrogen, men i form av nitrogengass (N2) som plantene ikke kan bruke. Nitrogengass omdannes til nyttigere forbindelser av lyn i tordenvær og i røttene hos blant annet erteblomster, hvor spesielle bakterier tar seg av jobben.
  • Den naturlige nitrogenfikseringen skjer ikke i stort nok omfang til å tilfredsstille behovet i et globalt landbruk. Haber-Bosch-prosessen bidrar nå med 30 prosent i tillegg til den naturlige fikseringen, og ca. 80 prosent av dette igjen brukes til fremstilling av kunstgjødsel.

Miljødirektoratet opplyser at utslippene fra produksjonen av kunstgjødsel i Norge var på 1,16 millioner tonn CO2-ekvivalenter i 2015. Ifølge Statistisk sentralbyrå var det totale norske utslippet i 2015 på 53,9 millioner tonn CO2,-ekvivalenter, og kunstgjødselproduksjonen utgjorde derfor 2,2 prosent av dette.

Produksjonen av kunstgjødsel med Haber-Bosch-prosessen foregår ved at nitrogen fra atmosfæren og hydrogen fra naturgass føres sammen under høyt trykk og høy temperatur. Ved hjelp av en katalysator starter da en kjemisk prosess som omdanner nitrogen (N2) og hydrogen (H2) til ammoniakk (NH3), som deretter kan brukes til å lage kunstgjødsel.

Bakteriene klarer trikset allerede

Truls Norby leder et Forskningsråd-finansiert prosjekt som isteden har sett på mulighetene for å spalte nitrogen ved hjelp av en katalysator og «hardt» ultrafiolett lys (UVC), som inneholder mye energi og blant annet dreper bakterier og virus og brukes til luft- og vannrensing. Kongstanken er at UV-lys med forskjellig energi kan komme fra sollys og annen fornybar energi hjemme på bondens egen gård i for eksempel Afrika, istedenfor fra norsk vannkraft som kunne vært brukt til noe annet.

– Vi har ikke lykkes ennå, men jeg er overbevist om at det skal gå an å produsere kunstgjødsel fra nitrogenet i lufta og lys – sollys eller fra UV-lamper drevet av elektrisitet fra fornybare kilder. De nitrogenfikserende bakteriene som vokser i erteblomstenes røtter, klarer jo et slikt triks uten å anstrenge seg, smiler Norby.

Professor Norby er kjent med at også store kunstgjødsel-produsenter og flere andre forskergrupper internasjonalt har begynt å tenke i liknende baner.

– Men vi har som sagt hatt ideen om å bruke UVC-lys, fordi dette er mer energirikt enn de andre delene av sollyset. Jeg kan gjerne innrømme at dette har vist seg å være vanskeligere enn vi trodde da prosjektet startet for tre år siden, men vi kan fortsatt ikke se noen grunn til at dette skal være umulig. Vi allierer oss med sterke internasjonale samarbeidspartnere og håper på et gjennombrudd, antyder Norby.

Vil ta Birkeland tilbake til røttene

Den norske fysikkprofessoren, oppfinneren og industribyggeren Kristian Birkeland døde på et hotellrom i Tokyo 15. juni 1917, bare 49 år gammel. Ved hundreårsmarkeringen av hans død synes Norby det er på tide å hedre Birkelands minne ved å utvikle noe som er enda bedre.

– Kristian Birkeland lærte oss å bruke vannkraft – fornybar energi! – til å produsere kunstgjødsel ved å bruke nitrogengass og oksygen fra lufta. Senere fikk vi Haber-Bosch-metoden, som også brukte fornybar energi og fornybare råvarer til å begynne med.

Truls Norby
Professor Truls Norby sto bak UiOs første patent i 2004 og fikk universitetets innovasjonspris i 2012. Foto: Ola Sæther/UiO Bruk bildet.

– Men: Så skjedde det «ulykksalige» at vi fant naturgass og begynte å hente hydrogenet derfra, og i dag er det slik at vi i praksis brødfør vi oss med naturgass. Det er absolutt nødvendig at vi i framtida vender tilbake til å produsere kunstgjødsel ved hjelp av fornybar energi og fornybare råvarer, insisterer Norby.

«Det finnes noe bortenfor»

Norby har oppkalt UVC-prosjektet etter det gamle latinske uttrykket Plus Ultra, som har prydet det spanske riksvåpenet siden tidlig på 1500-tallet. Bakgrunnen er det enda eldre latinske uttrykket Non plus ultra, som etter sagnet sto inngravert på de såkalte Herkules-søylene på begge sider av Gibraltar-stredet – der de markerte slutten på den kjente verden. Uttrykket kan oversettes med «Ikke mer bortenfor» og skulle fungere som en advarsel til sjøfolk om at de ikke burde reise lenger.

Men da Columbus kom tilbake til Spania etter å ha oppdaget Amerika, ble den gamle latinen forkastet. Spanskekongen Carlos valgte isteden «Plus Ultra» – «det finnes noe bortenfor» – som valgspråk.

– For oss forskere betyr Plus Ultra at det fortsatt finnes mer å oppdage. Og så henspiller prosjektnavnet naturligvis på at vi jobber med «å tilsette» ultrafiolett lys, humrer Norby.

Plus Ultra er støttet av EnergiX-programmet i Norges forskningsråd. Prosjektet er et samarbeid mellom forskere ved SINTEF, NTNU og Senter for materialvitenskap og nanoteknologi (SMN) ved UiO.

Kontakt:

Professor Truls Norby, Kjemisk institutt

Les mer på Titan:

Mer informasjon:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også