A világ 200 milliárd dolláros műtrágya-ágazata folyamatosan növekszik. Az emberiségnek több élelmiszerre van szüksége, a mezőgazdasági termelőknek pedig műtrágyára, hogy ezt biztosítani tudják.
A környezetvédelemmel és a hagyományos műtrágyák előállításának költségeivel kapcsolatos problémák miatt a jelenlegi modell egyre bizonytalanabbá válik. A mezőgazdaság több mint 100 éve a Haber-Bosch-eljárásra hagyatkozik az NPK-műtrágyához felhasznált ammónia előállítása során. De vajon képes lesz-e ez a technológia a változó igényekre reagálni?
A mezőgazdaság tradicionálisan a trágyázásra, a komposztálásra és a vetésforgóra támaszkodott a talaj termékenységének fenntartása érdekében. Manapság a talajművelés nélküli módszerek és más ásványi anyagok használata került előtérbe, de ez nem elegendő.
Az innovátorok jelenleg olyan biológiai anyagokkal jelentek meg a piacon, amelyek segítik a növényeket a számukra szükséges nitrogén, foszfor és kálium előállításában és megkötésében.
Azok élő vagy látens mikrobasejtek, amelyek tápanyagokkal dúsítják a talajt, és előnyös feltételeket biztosítanak a tápanyagfelvételhez, valamint a növények gyökéren keresztül történő növekedéséhez, a biotermékek felé való elmozdulás részét képezik. A hagyományos műtrágyákkal ellentétben, amelyek NPK-t biztosítanak a növényeknek és a talajnak, ezek az élő mikrobákra támaszkodnak, hogy szimbiotikus kapcsolatokat hozzanak létre a rizoszférában (a gyökérnövekedés területén) ill. a növényen belül.
A biológiai hatóanyagok a következők:
Nitrogén: A mikrobák képesek a nitrogént közvetlenül a levegőből megkötni és biológiai nitrogénmegkötés (BNF) révén ammóniává alakítani. Ezzel bizonyítottan növelik a terméshozamot és a növények általános egészségi állapotát. Növelik ugyanis a talajban a tápanyagok hozzáférhetőségét, és olyan fitohormonokat termelnek, amelyek közvetlenül elősegítik a növények növekedését, biokontroll révén elnyomják a betegségeket, csökkentik az abiotikus stresszt, és visszafordítják a káros anyagok és a szennyező anyagok hatásait, miközben a talaj általános egészségét is javítják.
Foszfor: Általában a talaj megfelelő koncentrációban tartalmaz foszfort, de többnyire olyan oldhatatlan formában, amelyet a növények nem tudnak felhasználni. A foszfátoldó baktériumok az oldhatatlan foszfátokat oldható, biológiailag hasznosítható formára bontják, alapvetően az enzimek hatására.
Kálium: A kálium a foszfáthoz hasonlóan a legtöbb talajtípusban könnyen megtalálható, de a növények számára csak kis százaléka vehető fel. A mikroorganizmusok számos fajtája bizonyítottan növeli a kálium hozzáférhetőségét, elsősorban szerves sók kiválasztása révén.
A hagyományos műtrágyák hátrányai
A hagyományos műtrágyák nitrogén felhasználási hatékonysága (NUE) javításra szorul. A kihasználatlan műtrágya nem gazdaságos a termelő számára, és káros hatással van a környezetre. A vízbe való kimosódás környezetszennyezést okozhat (eutrofizáció, talajkárosodás és elsavasodás), valamint a talaj szerves anyagának kimerülését, a talaj tömörödését és erózióját.
A hagyományos műtrágyák túlzott használata a hasznos mikroorganizmusok számának csökkenését eredményezheti. A hagyományos NPK műtrágyák használata szintén ördögi kört hoz létre: Minden évben több műtrágyára van szükség a terméshozam maximalizálásához.
A mikrobiális műtrágyák alternatívát jelentenek, de vannak hátrányaik is. A mikroorganizmusok élő vagy látens sejtjeiből állnak, korlátozott élettartamúak, és megfelelő körülmények között kell tartani őket, hogy megőrizzék az életképességüket. A hatékonyságuk is változhat: a felhasznált mikrobák típusa, a környezeti feltételek, a terménytípus, és a talaj típusa alapján. A hagyományos műtrágyák által optimalizált terméshozamokkal rendelkező termelők érthető módon vonakodnak attól, hogy a jövőbeli nyereségességet bizonytalan eredményekkel kecsegtető termékekre való áttéréssel kockáztassák.
A biotrágyák korai változatai ráadásul nem tartalmaztak elegendő mikrobát, és a gyártás során gyakran más, nemkívánatos mikrobákkal szennyeződtek, ami ellentmondásos teljesítményt eredményezett. A korábbi vegyszerek maradványai az ömlesztőtartályokban és a kijuttató berendezésekben szintén elpusztíthatják a mikrobákat. Az új biotrágyák jobb mikrobiális stabilitást, tapadási és diszpergálási kapacitást biztosítanak.
A biotrágyák használata speciális szakértelmet igényel a mikrobákkal és a talaj egészségével kapcsolatban, mivel ezek érzékenyek a hőmérsékletre, a nedvességtartalomra és a talaj pH-értékére.
Az alternatív műtrágyákba történő beruházások lázasan folynak. Az e téren vezető szerepet játszó cégek közé tartoznak a következők.
Az Indigo Ag kifejlesztett egy olyan biotrágyát, amely nitrogénmegkötő mikrobákat használ, és amelyet vetőmagvak csávázására alkalmaznak, kukorica, szója, takarónövények, gyapot és búza számára készült terményspecifikus formulákkal. Jelenleg egy genomikai mikrobainformációkat tartalmazó adatbázist fejlesztenek ki, hogy megjósolhassák, mely mikrobák lesznek a legelőnyösebbek a növények egészségére nézve.
A Pivot Bio egy sikeresen működő nitrogénmegkötő biotrágyával rendelkezik, amelyet a kukorica, a búza és a cirok számára fejlesztettek ki.
A Kula Bio új piaci résztvevő, amely a Harvardról indult. Platformja kiválasztja és optimalizálja a mikrobatörzseket, gépi tanulás és adatelemzés segítségével azonosítja az adott terményekhez és környezethez szükséges specifikus mikrobatörzseket.
A BioConsortia fejlett genomikai és számítási eszközökkel azonosítja a mikrobák lehetséges egyedeit, majd ezeket a kombinációkat a szántóföldi tesztek során egyedi igényekre szabja. A nitrogénmegkötő mikrobáikat búzán, rizsen, kukoricán, szóján, paradicsomon, paprikán, szamócán és szőlőn tesztelték.
A Joyn Bio-t (talaj-egészségügyi mikrobák) a Bayer AG Gingko Bioworks vásárolta fel, mivel lehetőséget látott a hagyományos termékportfólió megújítására. Az AMVAC Chemical Corporation felvásárolta az Agrinost, és az innováció olyan vezető műtrágyagyártó cégek befektetéseit vonzotta, mint a Yara, a Mosaic és a Koch.
A hagyományos műtrágyák esetében is egyre kifinomultabb technológiák jelennek meg. A nitrogén és más tápanyagok bevonatolási technológián keresztül történő beágyazása a lassú/szabályozott kibocsátás elérése érdekében valódi potenciállal rendelkezik abban, hogy a tápanyagokat a megfelelő időben, helyen és arányban juttassa el a növényekhez a növekedésük során. A növényi eredetű aminosavak, növényi hormonok, humuszos anyagok és algaszármazékok szintén sikerrel járhatnak.
Ezekből a tendenciákból három fő tanulság vonható le
1. Ez nem egy „vagy-vagy”, hanem inkább egy „és” jellegű vita. A hagyományos műtrágyák részleges helyettesítése megvalósítható.
2. A hagyományos műtrágyákkal szemben az élő szervezetekkel óvatosan kell bánni.
3. Az innováció „gyökeres megközelítése” kulcsfontosságú a fenntarthatóság és a regeneratív mezőgazdaság támogatása szempontjából, bár a műtrágyák továbbra is elengedhetetlenek egy 8 milliárd főt számláló bolygó élelmezéséhez.
A mezőgazdasági és agrotechnikai iparágak szereplői jól teszik, ha folyamatosan tájékozódnak ezekről a trendekről, mivel azok folyamatosan fejlődnek. A mikrobák és a hagyományos műtrágya-technológia új formái egyre jobban elterjednek ezen a téren, és az előrejelzések szerint ez a tendencia folytatódni fog, amint az innovációs cégek egyre inkább beruháznak ezekbe.
