Den anvendelsen af ammoniak i landbruget vedrører to områder: befrugtning på den ene side og foder på den anden. Vandfri ammoniak er et råmateriale til fremstilling af det meste af kvælstofgødning inklusive ammoniumnitrat , ammoniumsulfat , urinstof og nitrogenopløsninger (flydende blandinger af ammoniumnitrat og urinstof), men det bruges også, omend marginalt, direkte som gødning . Det er den eneste gødning, der anvendes i gasform, opretholdt i forsyningskæden i flydende tilstand under tryk, og det er kvælstofgødningen, der har det højeste kvælstofindhold på 82% (sammenlignet med 46% for urinstof, den mest doserede af faste kvælstofgødninger). Vandfri ammoniak bruges også i dyrefoder til behandling af foder og halm beregnet til foder til drøvtyggere . Denne behandling har den virkning at forbedre deres kvælstofindhold, velsmag og fordøjelighed .
Disse anvendelser antager eksistensen af en industriel produktion af ammoniak i landet og eksistensen af infrastruktur og logistisk organisation tilpasset opbevaring og håndtering af denne giftige og farlige gas .
Anvendelsen af vandfri ammoniak som gødning har fordele forbundet med dets høje kvælstofindhold, dets ikke- udtømmelige natur i modsætning til ammonitrater og dets "retard" -effekt, fordi den er fastgjort på det ler-humiske kompleks i form af NH4 + ioner mineraliserer langsomt. Begrænsningerne er knyttet til anvendelsesbetingelserne, hvor ammoniak skal injiceres i en jord med en fugtighedsgrad hverken for lav eller for høj, samt behovet for specielt udstyr (opbevaring, spredning) og overholdelse af strenge regulatoriske betingelser.
Omkostningerne ved produktet, reduceret til enheden kvælstof, er fordelagtige, men det belastes af den nødvendige anvendelse af passende udstyr eller endog specialiserede spredningsvirksomheder.
Denne anvendelse er specielt udviklet i USA , hvor vandfri ammoniak er den vigtigste form for kvælstofgødning, som i staten Michigan . Globalt repræsenterer vandfri ammoniak 4% kvælstofgødning mod 57% for urinstof, 14% for nitrogenopløsninger, 8% for ammoniumnitrater, 6% for ammoniumphosphat (tal 2009).
Anvendelsen af vandfri ammoniak som gødning begyndte i 1930'erne i USA på initiativ af Shell Chemical Company ved at injicere gas i vandingsrør for at befrugte frugtplantager i Californien .
Ammoniak kombineres øjeblikkeligt med vand til dannelse af NH4 + (ammonium) ioner og fordeles således til planter. Denne meget økonomiske metode, kaldet nitrogation , udviklede sig hurtigt og dækkede mere end en million hektar på vestkysten i 1946. Men udover at den kun kan anvendes i områder, der er udstyret med en netvanding, viste den hurtigt sine grænser, især ved en ujævn fordeling af gødning langs kunstvandingskanalerne ved, at gødningen fordeles på overfladen, ved udfældning af Ca- og Mg-ioner i tilfælde af hårdt vand , hvilket kan føre til blokering af rørene og i tilfælde af kunstvanding ved sprinkling , ved tab som følge af fordampning (op med 50%) og ved materialekorrosionsproblemer (sprinklere).
For sin del udførte JO Smith, landbrugsingeniør ved Delta Branch forsøgsstation i Stoneville ( Mississippi State University ) i 1932 det første kendte eksperiment med jordgødskning med vandfri ammoniak. Han havde monteret en cylindrisk tank til en Georgien lager typen plov trukket af en grå muldyr ved navn Ike, så at ammoniak blev frigivet i jorden.
Forskning blev derefter lanceret fra 1943 under ledelse af Felix Edwards, landbrugsingeniør, og William Baker Andrews, agronom, i den samme eksperimentelle landbrugsstation i Mississippi i samarbejde med Tennessee Valley Authority for at omdanne denne rustikke løsning til et salgbart system. Denne praksis med direkte anvendelse udviklede sig derefter i flere stater i det sydlige USA . WB Andrews fik tilnavnet "faren til vandfri ammoniak" i USA. På samme tid udviklede Floyd H. Leavitt, ingeniør i det kemiske datterselskab af virksomheden Shell, under anden verdenskrig en metode til befrugtning ved direkte injektion i jorden (kaldet nitrojection ), som han patenterede i 1942 .
Efterfølgende blev den direkte injektion af vandfri ammoniak den første metode til kvælstofgødning i USA med en markedsandel på 32,5% i 1968, som forblev væsentligt på dette niveau (32,3%) i 2006 efterfulgt af nitrogenopløsninger (31,3% ) og urinstof (25,5%), mens ammonitrater , dominerende i resten af verden, indtager en marginal andel (3,3%).
I Europa er brugen af vandfri ammoniak som kvælstofgødning meget marginal og har kun udviklet sig i nogle få lande: Frankrig , Danmark , Belgien og Luxembourg . De første injektioner af ammoniak i landbruget fandt sted i Frankrig takket være oprettelsen i 1959 af et nyt firma, l'Ammoniac Agricole (AA), i Pas-de-Calais. Det blev lanceret af en kemisk ingeniør (Jean Caupin, 1910-2002), også en eksportingeniør for producenter af industrielt udstyr. Om ti år vil AA opleve en vedvarende vækst til at nå op på 20.000 ton ammoniak i 1970. Det blev købt i 1971 af to ammoniakproducenter, der også producerede gødning i fast kvælstof og dermed konkurrerede opløsninger med ammoniakgasopløsninger. Mellem 1971 og 2010 vil salget stagnere på dette niveau på 20.000 tons. I Frankrig repræsenterede denne teknik, der er udbredt især i det sydvestlige, mellem 2 og 3% af landbrugets anvendelse af kvælstof indtil 2011. Virksomheden "L'Ammoniac agricole", der havde monopol på levering af kvælstof. ammoniak i landbruget, har afsluttet sin aktivitet og tvunget sine kunder til at finde alternativer.
Forskellige undersøgelser har vist, at befrugtning med vandfri ammoniak er lige så effektiv som den, der udføres med andre kvælstofgødninger, flydende eller faste. I en undersøgelse udført i Mexico af INIFAP ( Instituto nacional de investigaciones forestales, agrícolas y pecuarias ) sammenlignes udbyttet opnået på hvede med de opnåede ved hjælp af urinstof, nitrogenopløsninger (UAN-32), ammoniumnitrat eller ammoniumsulfat.
Det praktiseres generelt ved at injicere flydende gas under tryk i jorden til en dybde på 12 til 15 cm. Gassen, der ekspanderer straks, diffunderer i et bredt bånd 10 til 15 cm på hver side af injektionszonen og binder sig til det ler-humiske kompleks i form af NH4 + -ioner. Diffusionen og tilbageholdelsen af ammoniak i form af ammoniakkvælstof afhænger af flere faktorer, herunder størrelsen på den injicerede dosis såvel som den dybde, hvormed injektionen udføres, struktur, fugtighed og jordens kationudvekslingskapacitet .
Befrugtning af afgrøder ved hjælp af flydende ammoniak under tryk kræver etablering af lokale lagerstationer, der ofte er forbundet med jernbanen til forsyning med tankvogne, som normalt drives af private distributører eller landbrugskooperativer. Ammoniak distribueres til landmændene med lastbiler, undertiden ved hjælp af "sygeplejersker", tanke monteret på landbrugsvogne. Injektionsanordninger, kaldet "applikatorer" eller "buriers", er af en bred vifte af typer. De består af tre hovedelementer: en ammoniakbeholder, en anordning til at regulere strømmen af ammoniak kaldet en "nitrolator" og et værktøj afledt af en " kultivator ", der bærer tænder, i variabelt antal i henhold til arbejdsbredden, justeret på en eller flere rækker og udstyret med injektionsstænger i jorden. Disse enheder kan bæres af traktoren eller trækkes. I nogle tilfælde trækkes ammoniakbeholderen eller føderen bag injektionsværktøjet. Dette kan kombinere injektion af ammoniak med andre kulturelle metoder .
I betragtning af de risici, der er forbundet med den kemiske karakter af ammoniak og under de tekniske forhold (opbevaring ved omgivelsestemperatur under tryk, omkring 8 bar ved 20 ° C), er lagerfaciliteterne og transport- og spredningsudstyr underlagt sikkerhedsregler, der er defineret af myndighederne af de berørte lande, såsom "Code of Practice vedrørende ammoniak" fra Fertilization Safety Council (FSB) fra Canadian Fertilizer Institute (ICE).
I Nordamerika udgør brugen af ammoniak som gødning også et sikkerhedsproblem, landbrugsreservoirer, ofte dårligt beskyttede, er faktisk det hyppige mål for tyveri til ulovlig fremstilling af methamfetamin fra pseudoephedrin .
Den halm og foder lav kvalitet bestemt til foder kan behandles med vandfri ammoniak, der kan forbedre den ernæringsmæssige kvalitet og lette deres bevarelse. Denne behandling er af interesse for produkter eller co- produkter indeholdende mindre end 5% råt protein og mindre end 45% af total fordøjelige næringsstoffer (som en procentdel af tørstoffet ). Det øger proteinindholdet og forbedrer næringsværdien af disse fødevarer ved at nedbryde den dårligt fordøjelige træagtige fraktion. De første "in situ" demonstrationer af denne NH3-injektionsteknik fandt sted i 1979 på en lille avlsbedrift i den sydlige del af Lille, ifølge råd fra den kemiske ingeniør, der lancerede distributionen af NH3 som kvælstofgødning i 1959. Disse demonstrationer ved hjælp af en ny tangential injektor importeret fra USA (Cold-Flow fra US Steel). Den perfekt validerede teknik vil komme op mod dyrefoderimportører og vil blive blokeret i Frankrig. På den anden side vil den blive taget op af japanske investorer, der har dedikeret en hel ø til opdræt af drøvtyggere fodret med NH3 ammoniakensilage. Derudover hæmmer det gæringsfænomener i betragtning af ammoniakens bakteriedræbende og svampedræbende kraft og gør det muligt at forbedre produkter med et relativt højt fugtighedsniveau. Behandlingen er relativt let at udføre under forudsætning af, at massen, der skal behandles, er lufttæt under hensyntagen til de risici, der er forbundet med brugen af flydende ammoniak under tryk.