Il y a tout juste un siècle, un chimiste allemand - Fritz Haber - faisait une invention qui allait révolutionner l’agriculture : la synthèse des engrais azotés. Comme tous les agriculteurs et les jardiniers le savent, l’azote est la clé du rendement. C’est aussi le constituant principal des protéines, elles-mêmes constituantes des muscles, de la plupart de nos organes, des enzymes, de l’ADN, etc. Mais il y a un paradoxe avec l’azote. Alors que l’air en renferme des quantités illimitées - il constitue 78% de l’atmosphère - et qu’il est indispensable à la croissance des plantes et donc à la vie, les seuls êtres vivants capables d’utiliser celui contenu dans l’air sont des bactéries et des algues microscopiques.
Les plantes devaient donc, jusqu’à l’invention de Fritz Haber, trouver l’azote en partie dans les matières organiques apportées au sol (fumier, compost, engrais verts, résidus de récoltes) et en partie dans l’air par l’intermédiaire des microorganismes du sol, et principalement des bactéries symbiotiques des légumineuses. D’où la nécessité d’apporter des fertilisants organiques et de cultiver des légumineuses. Avec la synthèse de l’azote (par un procédé chimique permettant de lier l’azote de l’air à de l’hydrogène pour synthétiser de l’ammoniac), tout a changé : quelques sacs à l’hectare de ces produits miracle et les rendements étaient multipliés par deux ou trois ! Une invention tellement importante qu’elle valut le prix Nobel à son auteur. Elle permit en effet d’augmenter fortement les rendements et, dans le cadre de la révolution verte, de faire face à la croissance démographique dans la seconde moitié du XXe siècle.
De la chimie industrielle à la dépendance agricole
Pour les agriculteurs, l’azote chimique est un véritable cadeau du ciel : plus besoin d’apporter du fumier, donc d’avoir de l’élevage, de faire des rotations, de cultiver des légumineuses. De plus, l’azote chimique étant peu coûteux, les agriculteurs en ont apporté souvent plus que nécessaire, et continuent à le faire. Mais la médaille a son revers. L’utilisation massive des engrais azotés de synthèse a conduit à l’appauvrissement des sols en humus, à la suppression des légumineuses, à la monoculture, d’où la multiplication des ravageurs et des maladies et donc des traitements pesticides. En fait, la majorité des maux de l’agriculture actuelle est une conséquence, directe ou indirecte, de cette utilisation.
L’ammoniac est la matière première de tous les engrais azotés chimiques : ammonitrates, urée, solution azotée, sulfate d’ammoniac, engrais composés renfermant de l’azote. On produit chaque année dans le monde l’équivalent de 130 millions de tonnes d’azote sous forme d’engrais. L’agriculture française utilise 3,7 millions de tonnes de cet engrais chaque année. Le procédé Haber-Bosch est à l'origine de tous les engrais azotés chimiques. C’est en 1909 que fut produite la première tonne d’ammoniac de synthèse en alliant l’azote de l’air avec de l’hydrogène. Avec l’augmentation de la population mondiale et de la consommation de viande, la production d’ammoniac pour la fabrication d’engrais azotés devrait continuer à augmenter dans les prochaines décennies.
Procédé Haber-Bosch
Impacts sanitaires et environnementaux : le revers de la médaille
L’apport dans les écosystèmes d’énormes quantités de cet azote - 90 millions de tonnes par an dans le monde - a complètement bouleversé le cycle de cet élément et conduit à des excédents considérables : en Europe, un peu plus de la moitié de l’azote dit « réactif », celui qui est sous une forme utilisable par les plantes, est réellement utilisé par ces dernières. Il y a d’abord le problème des nitrates dans l’eau, cause principale des algues vertes dont il faut ramasser chaque année 50 à 60 000 tonnes sur nos côtes. Quant aux nitrates que nous ingérons, par l’eau et les aliments riches en ces composés (principalement des légumes), ils peuvent se transformer dans l’organisme en nitrites puis en nitrosamines cancérigènes.
La toxicité des nitrates pour l’homme est certes contestée aujourd’hui par certains scientifiques, une contestation largement médiatisée par un « Institut de l’Environnement » basé en Bretagne et financé principalement par les poids lourds de l’agroalimentaire de cette région. Précisons que l’objectif principal de cet Institut est d’obtenir une augmentation de la teneur maximale en nitrates tolérée pour l’eau potable, aujourd’hui de 50 mg/litre. Cependant, même si la toxicité des nitrates contenus dans les légumes a été exagérée, le risque cancérigène de ceux présents dans l’eau est confirmé par la majorité des publications scientifiques sur ce sujet.
À cela s'ajoute la pollution de l'air par l'ammoniac et les oxydes d'azote et leur contribution à la formation de particules fines. Ces différents impacts ont un coût considérable, estimé par les auteurs du rapport précité entre 70 et 320 milliards d’euros par an pour l’Europe ! En matière de santé, la pollution de l’air par l’ammoniac et des oxydes d’azote augmente le risque de nombreuses maladies : asthme, bronchites, réduction des fonctions pulmonaires, cancer.
Vers une transition agroécologique : les alternatives possibles
Il existe pourtant des alternatives. Une agriculture sans engrais azoté ? Une solution : les cultures associées. Certaines associations d’espèces différentes, par exemple céréales et légumineuses, ou de variétés différentes d’une même espèce, permettent fréquemment de réduire les dégâts faits par les maladies et les ravageurs. Un exemple en est donné par une étude qui a comparé la culture d’une seule variété de riz sur une parcelle avec le mélange de plusieurs variétés, les unes sensibles, les autres résistantes à l’une des principales maladies du riz (la pyriculariose). La culture en lignes alternées de ces deux types de variétés a permis, grâce à une diminution drastique des dégâts provoqués par cette maladie, d’augmenter le rendement de 89 % (Zhu, 2000).
L’agriculture biologique est la seule qui exclut totalement les engrais azotés de synthèse, qui restent la principale source d’azote dans toutes les autres alternatives. En bio, on dispose d’autres sources d’azote, celui contenu dans toutes les matières organiques disponibles : les résidus de récolte, les déjections animales (fumier, purin, lisier), voire humaines, les aliments que nous jetons, les résidus de l’industrie agroalimentaire, etc., et celui fixé par les légumineuses.
La crise de rareté : conséquences et enjeux futurs
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À cela s’ajoute le « droit climatique à la frontière ». On pourrait alors avoir l’idée de remplacer les engrais minéraux (dits « engrais chimique ») par des engrais organiques (généralement du lisier ou des résidus de fermentation). Cela est théoriquement possible, mais se heurte à des limites dans la pratique, car les quantités disponibles sont restreintes et une grande partie des stocks est déjà réservée par des contrats. Ceux qui se sont approvisionnés en engrais organiques auprès de leur partenaire ces dernières années sont désormais prioritaires.
Si le prix des engrais augmente et que les stocks viennent à manquer, il est probable que l’on réduise les apports d’engrais. Pour simplifier à l'extrême, on peut dire que moins d'azote signifie aussi moins de rendement. Actuellement, l'approvisionnement en matières premières agricoles reste bon pour les produits essentiels. Selon mon estimation personnelle, les répercussions sur les récoltes de l'hémisphère nord devraient rester gérables. Pour la campagne 2026/27, cela dépendra du moment où les chaînes d'approvisionnement en engrais reviendront à la normale. Dans l'hémisphère sud, les répercussions devraient se faire sentir plus tôt. Ainsi, par exemple, la majeure partie des récoltes brésiliennes de soja et de maïs est acheminée par camion sur de longues distances vers les ports d'exportation. Les prix élevés de l'énergie entraînent bien sûr également une hausse des prix des produits phytosanitaires. Acheter du gazole n'a en réalité aucun sens actuellement. Mais il est également discutable de savoir s'il est judicieux d'attendre.
L'avenir de la fertilisation : entre technologie et retour aux sources
Alors qu’aucune plante n’est capable de fixer biologiquement l’azote moléculaire par elle-même, il est possible de créer une symbiose avec des micro-organismes, qui décomposent la molécule d’azote stable et forment ensuite de l’ammoniac et des nitrates, dans certaines cultures. Ce n’est pas le cas pour le blé, le riz et le maïs, qui constituent l’alimentation de base de la majorité de l’humanité. Une technologie révolutionnaire et respectueuse de l’environnement (N-Fix) est actuellement à l’étude. Elle permet aux plantes d’absorber directement l’azote de l’air et de le transformer en ammoniac. La technologie N-Fix y est parvenue en stimulant les plantes par l’introduction de bactéries fixatrices d’azote dans les racines de la plupart des plantes cultivées.
Les polycultures ou cultures mixtes encouragent différentes plantes à partager le même espace, ce qui favorise la biodiversité, optimise les ressources, améliore la fertilité des sols et prévient les maladies et les ravageurs. Il existe de nombreux moyens de parvenir à une agriculture qui préserve l’environnement et contribue à l’action climatique. Pour une transition vers des pratiques agricoles plus respectueuses et durables pour la santé de la planète et de ses habitants, l’utilisation d’engrais organiques ou écologiques devrait être encouragée. Les engrais organiques, composés de matières carbonées, sont assimilés plus progressivement par les plantes. Les micro-organismes du sol doivent agir en les dégradant avant qu’ils puissent être utilisés par la plante. Les engrais organiques qui ajoutent des composés minéraux provenant de sels et de roches sont également plus respectueux de l’environnement car ils ne nécessitent pas de traitement chimique.
L’industrie des engrais synthétiques peut réduire ses émissions de polluants qui altèrent la qualité de l’air en installant un périmètre de capteurs pour surveiller ses émissions de gaz polluants. Il est également souhaitable d’effectuer un suivi en temps réel afin de détecter les moments critiques de la croissance des plantes qui impliquent la libération d’azote dans l’air, laquelle se transformera éventuellement en émissions qui altèrent la qualité de l’air en raison des excédents d’azote émis. L’addiction des agriculteurs aux engrais azotés a un coût exorbitant pour le climat et la biodiversité, estime un collectif d’agronomes et d’agriculteurs. Ils appellent, dans une tribune au « Monde », à réduire fortement la consommation de fertilisants chimiques et à retrouver des sources d’approvisionnement biologiques.
Les engrais chimiques sont une potion magique issue de la guerre. L’invention du chimiste Fritz Haber, qui a reçu le prix Nobel pour ses travaux sur la synthèse de l’ammoniac, avait deux objectifs : nourrir davantage d’êtres humains et fabriquer des explosifs. Cette découverte a permis d’augmenter rapidement les rendements agricoles au sortir de la seconde guerre mondiale, tout en offrant de nouveaux débouchés aux industries créées en temps de guerre. Depuis 1960, notre consommation mondiale d’engrais azotés de synthèse a été multipliée par neuf - pourtant les plantes n’absorbent que la moitié de l’azote produit. Alors, où va le reste ? Notre surconsommation d’engrais azotés de synthèse est un désastre écologique, social et économique. La fabrication de ces engrais, que nous importons à 60 %, est une bombe climatique : il faut l’équivalent en gaz d’un kilogramme de pétrole pour produire un kilogramme d’azote. Une fois arrivés dans nos champs, ils émettent massivement du protoxyde d’azote, un gaz 265 fois plus puissant que le CO2. L’azote qui n’est pas absorbé par les plantes pollue les cours d’eau et l’eau du robinet, et tue la biodiversité aquatique - le phénomène des algues vertes est désormais bien connu. De l’ammoniac s’évapore également dans l’air et contribue à produire des particules fines, qui génèrent des pics de pollution jusque dans les villes lors des épandages au printemps. L’adoption massive des engrais chimiques a provoqué une chute de la teneur en matière organique des sols et une augmentation des traitements pesticides car trop d’azote rend les plantes vulnérables aux pathogènes.