Evaluation of Energy Conservation Potential Associated with the Production and Use of Nitrogen Fertilizer

Este trabalho faz uma análise de opções de produção e uso racional de fertilizantes nitrogenados (FMN). Descreve as características do mercado de FMN e dos processos de Fabricação de amônia. Efetua um diagnóstico técnico das unidades de amônia brasileira que empregam o processo de fabricação de reforma com vapor d´água para indicar modificações que proporcionem a diminuição do consumo de matéria-prima e combustível (combustíveis fósseis). Realiza uma análise econômico-financeira das opções de conservação de energia indicadas pelo diagnóstico. Esta análise demonstra que existe a viabilidade de se efetuarem modificações visando elevar a eficiência energética das unidades de amônia de Camaçari, BA e Laranjeiras, SE, enquanto as modificações propostas para a unidade de amônia de Piaçaguera, SP não apresentaram viabilidade no atual contexto. Apresenta dados de consumo de nitrogênio na agricultura brasileira e descreve opções de utilização deste nutriente pelos agricultores que proporcionam sua utilização racional. Utiliza a metodologia DEFENDUS de construção de cenários para estimar a demanda de nitrogênio e energia derivada do requerimento de FMN para a cultura do milho no Brasil. Calcula os custos para se atender a esta demanda, mediante as opções disponíveis de oferta e economia do nutriente. Apresenta oito cenários de demanda de FMN onde analisa duas medidas de economia: a incorporação dos FMN em cobertura e a substituição total ou parcial da fonte mineral pela adubação verde. Conjuntamente à avaliação das medidas de uso racional, analisa o efeito de se aumentar a proporção da área cultivada com milho que emprega FMN. Conclui que a demanda por nitrogênio na cultura do milho deve crescer para atingir melhores resultados produtivos e que, mesmo com a inserção de outra fonte de nitrogênio e alternativas de manejo eficiente dos FMN, a importação ou a ampliação da capacidade produtiva deste insumo será necessária para atender a demanda nos próximos anos. O manejo eficiente dos FMN propicia uma pequena redução na demanda e pode ser difundido entre os agricultores porque apresenta viabilidade econômica. A adubação verde substitui o consumo de FMN, entretanto, ainda é uma prática de custo mais elevado que a fonte tradicional quando não se consideram os demais benefícios que ela traz ao sistema de produção agrícola. A produção de sementes de adubo verde na propriedade agrícola é uma alternativa para viabilizar economicamente a adoção desta técnica. Finalmente, o trabalho analisa as repercussões ambientais relacionadas à produção e ao uso de FMN, faz sugestões de opções para a implementação das medidas de economia do insumo e de trabalhos futuros.This work analyzes rational production and utilization of mineral nitrogen fertilizer (MNF). Describes MNF market characteristics and ammonium industrial process. A description of the Brazilian ammonium units state of the art is presented alongside with indication of energy conservation options. A comparative economic analysis among the energy conservation options is performed. This analysis shows the economic feasibility of improving the process energy efficiency of Camaçari, BA and Laranjeiras, SE ammonium plants, while to Piaçaguera, SP ammonium plant modifications are not feasible under current. Brazilian nitrogen consumption data are presented farming rational nitrogen utilization opportunities are described. DEFENDUS scenarios construction methodology is used to estimate the nitrogen and energy demand derived from the MNF requirement for com in Brazil. Costs to meet this demand through supply and conservation available alternatives are calculated. Scenarios are constructed to evaluate two nitrogen conservation options: the farming process of incorporating the MNF into the soil and the totally or partial substitution of green manure for MNF. Consequences of incrementing proportion of land with corn that utilizes MNF are also evaluated. It is concluded that nitrogen demand for corn must increase to attain best production results and that, even switching the nitrogen source and adopting efficient farming fertilizer application techniques, it will be necessary to import MNF or increase the domestic production capacity to meet the future demand. Although the efficient application of MNF results only in a modest reduction of MNF demand, it is an economically attainable alternative that can be disseminated among the farmers. Green Manure has the potential of avoiding MNF consumption, but still is a more expensive option than the MNF when its benefits to the agricultural system are not considered. Yielding the green manure seeds at the farm is one choice to reduce its costs. Finally, the work analyzes the environmental effects related to MNF production and use and some suggestions on implementing the MNF saving opportunities are discussed together with the indication of future work