engrais, n.m., nom générique des substances nutritives absorbables par les plantes, que l'on apporte artificiellement aux terres cultivées. Les engrais permettent d'éviter l'épuisement des sols naturels, même en cas de monoculture intensive sans assolement, et de stimuler la végétation en maintenant, au contact des racines, une concentration élevée en éléments fertilisants. Les plantes absorbent trois nutriments principaux : l'azote (sous forme d'ion nitrique et, accessoirement, d'ion ammonium), le phosphore (sous forme d'ion phosphorique) et l'ion potassium. Elles absorbent aussi de nombreuses substances secondaires : calcium, manganèse, soufre, silicium, chlore, etc. ; des oligoéléments : fer, magnésium, cuivre, bore, molybdène, etc. Les engrais n'apportent aux sols naturels qu'une partie de ces éléments, quelquefois un seul des nutriments principaux. Les premiers engrais utilisés étaient des résidus végétaux et des déjections animales (fumier, purin), constituant un recyclage local des sous-produits de chaque exploitation agricole. Ce sont les plus complets des engrais, mais, disponibles en quantité insuffisante, ils ont été relayés par d'autres engrais naturels tels que le nitrate de sodium du Chili (azote) et les guanos (azote et phosphore), puis par des engrais artificiels résultant du recyclage de déchets organiques divers (cuir, laine, sous-produits d'abattoir) après désagrégation lente dans des composts ou désagrégation rapide par voie chimique. Plus récemment, on a utilisé des sous-produits industriels comme les scories Thomas (phosphore) et le sulfate d'ammonium (azote), obtenu par lavage acide du gaz de fours à coke. Actuellement, l'essentiel des engrais est produit dans le monde par des branches puissantes des industries extractive et chimique, à partir de trois matières premières principales : l'azote atmosphérique, le phosphate naturel et la potasse naturelle (essentiellement composée de chlorure de potassium). La filière azote. C'est la plus importante des trois. Elle comporte toujours une première étape, la synthèse de l'ammoniac NH3, exigeant de grandes quantités d'hydrogène que l'on a obtenu de multiples façons. Mais, aujourd'hui, la quasi-totalité de l'ammoniac procède du vaporeformage d'hydrocarbures légers (gaz naturel, le plus souvent) ou du craquage à l'oxygène d'hydrocarbures lourds. L'hydrogène, essentiellement produit par réduction d'eau, est également apporté par l'hydrocarbure, dont le carbone, utilisé comme agent réducteur, est finalement rejeté sous forme de CO2. Capacité des unités : de 1 000 à 2 000 tonnes d'ammoniac par jour. Une petite quantité d'ammoniac est utilisée directement : un injecteur à socs creux introduit dans le sol de l'ammoniac liquide sous pression, qui est fixé instantanément par les acides humiques. Mais l'essentiel de la production est transformé en engrais solides. Le plus important, dans le monde, est l'urée, synthétisée à partir d'ammoniac et de CO2, coproduits par l'unité mère. C'est un engrais simple, titrant 46 % d'azote en masse, se présentant sous forme de granules blanches. Le deuxième est le nitrate d'ammonium, de même présentation, titrant environ 34 % d'azote. On l'obtient en produisant, par oxydation catalytique d'ammoniac, de l'acide nitrique, que l'on neutralise ensuite à l'ammoniac. L'agriculture française, quant à elle, privilégie le nitrate et ne consomme pratiquement pas d'urée pure. Mais un nouvel engrais liquide à 32 % d'azote, solution eutectique d'urée et de nitrate, a été lancé aux États-Unis et se développe en France et en Europe. L'ion nitrique du nitrate d'ammonium et une partie de l'ion ammonium sont des nutriments directs ; l'excès d'ion ammonium et la totalité de l'urée doivent être nitrifiés par des bactéries du sol avant absorption. La filière phosphorique. C'est la plus ancienne. Les gisements de phosphate naturel sont constitués de phosphate tricalcique, ou de sels dérivés, totalement insolubles. On solubilise ces produits par attaque à l'acide sulfurique. Si l'on arrête la réaction au stade du phosphate monocalcique soluble, on obtient un engrais solide, fortement dilué par un ballast de sulfate de calcium, le superphosphate simple. Mais si l'on pousse la réaction, on obtient de l'acide phosphorique liquide, dont on sépare le sulfate de calcium par filtration. Cet acide peut attaquer un autre lot de phosphate et produire ainsi du phosphate monocalcique pratiquement sans ballast, le superphosphate triple, qui titre jusqu'à 55 % de P2O 5 (façon conventionnellle de titrer la teneur en phosphore d'un engrais). On peut aussi neutraliser cet acide avec de l'ammoniac et produire ainsi les engrais binaires (azote et phosphore) que sont les phosphates monoammonique et diammonique. La filière potassique. Elle est essentiellement minière. La potasse naturelle extraite est purifiée par voie physique et concentrée en chlorure de potassium, utilisé comme engrais simple ou rejoignant la filière suivante. La filière des engrais composés et complexes. Le mélange de certains des produits précités permet de produire des engrais ternaires composés. On peut aussi procéder par réactions chimiques (exemple : attaque du phosphate naturel par un mélange d'acides phosphorique et nitrique, puis neutralisation à l'ammoniac) et obtenir ainsi un engrais dit complexe. On désigne ces engrais par le sigle NPK et leur teneur massique en éléments fertilisants par trois nombres. Exemple : un engrais NPK 15-15-15 contient, en masse, 15 % d'azote, 15 % de phosphore compté en P2O 5, et 15 % de potassium compté en K2O. 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