La production d'engrais liquides et granulés ne constituent pas des voies d'accès directement concurrentes à un même marché. Elles s'adressent généralement à des acheteurs différents, nécessitent des méthodes d'application différentes et suivent des schémas de distribution géographique distincts. Les caractéristiques économiques qui rendent une voie de production avantageuse sont souvent précisément celles qui rendent l'autre inadaptée à un contexte de marché donné. Le choix entre ces deux voies, ou la décision de les combiner, relève davantage du positionnement sur le marché et de la logistique que de la technique, même si les différences techniques en matière de production et de stockage ont une incidence significative sur la rentabilité.
Nous comparerons les deux options en termes de coûts d'investissement, de coûts d'exploitation, de stabilité du produit, d'économie du transport et de demande du marché final, et nous fournirons aux acheteurs et aux producteurs un cadre de réflexion pour déterminer quelle option convient le mieux à leur situation.
Dépenses en capital
Le coût d'investissement d'un production d'engrais liquides La ligne de production est généralement nettement inférieure à celle d'une installation de production de granulés ayant une capacité de production d'éléments nutritifs comparable. La production de granulés, qu'elle soit par granulation en tambour, en bac ou par perlage, nécessite un granulateur, un séchoir, un refroidisseur, équipement de dépistage, un broyeur, Une ligne de production d'engrais liquide nécessite des infrastructures de dépoussiérage et des travaux de génie civil pour abriter et supporter un procédé complexe et énergivore. Elle requiert des cuves de mélange, des agitateurs, des pompes, un système de filtration, des réservoirs de stockage et des stations de remplissage. La liste des équipements est plus courte, les travaux de génie civil sont plus simples et les besoins en énergie (chaleur et électricité) sont moindres.
L'avantage financier de la production liquide est particulièrement marqué pour les faibles capacités de production. Une ligne de production d'engrais NPK liquide, capable de produire quelques milliers de tonnes d'équivalent en nutriments par an, peut être installée pour un coût bien inférieur à celui d'une usine de granulation offrant le même rendement, et sa mise en service est moins complexe. À mesure que la capacité augmente, l'écart de coût se réduit légèrement ; les grands systèmes de production liquide, avec leurs lignes de remplissage à grande vitesse, leurs multiples réservoirs de stockage et leurs agitateurs de grand volume, représentent un investissement conséquent, mais la production liquide reste généralement moins gourmande en capital que la production granulaire pour des débits comparables.
L'un des facteurs qui atténuent partiellement l'avantage en capital lié à la production d'engrais liquides est le stockage. Les engrais liquides nécessitent des réservoirs de stockage résistants à la corrosion, d'un volume suffisant pour gérer la production, les stocks saisonniers et la réception des matières premières liquides, le cas échéant. Ces réservoirs représentent un investissement dont une usine d'engrais granulés n'a pas besoin sous la même forme ; les stocks de produits d'une usine d'engrais granulés sont entreposés dans un entrepôt, généralement moins coûteux à construire qu'un volume équivalent de réservoirs en acier inoxydable ou en acier revêtu.
Dépenses d'exploitation
Le coût énergétique de la production d'engrais liquides est inférieur à celui de la production d'engrais granulés de capacité comparable. Les étapes énergivores de la production d'engrais granulés, à savoir le séchage et, dans une moindre mesure, le coût du combustible du brûleur du séchoir, sont absentes de la production d'engrais liquides. Les principaux besoins énergétiques d'une usine d'engrais liquides concernent l'agitation (moteurs électriques) et le pompage, deux opérations beaucoup moins énergivores que le séchage thermique.
Le coût des matières premières est plus complexe et tend à évoluer dans le sens inverse. Les engrais entièrement solubles dans l'eau, matières premières nécessaires à la production de solutions NPK limpides sans résidus insolubles, sont plus chers que les matières premières standard pour la granulation. Le phosphate monopotassique de qualité technique, le nitrate de potassium soluble dans l'eau et les oligo-éléments chélatés coûtent plus cher par unité de nutriment que les matières premières en vrac utilisées pour la granulation. L'avantage en termes de coûts d'exploitation lié à une consommation d'énergie moindre est souvent compensé, partiellement ou totalement, par le coût plus élevé des matières premières hydrosolubles.
Les besoins en main-d'œuvre par tonne de produit dans une usine de liquides sont généralement inférieurs à ceux d'une usine de granulés de taille comparable, en raison de la simplicité du procédé et des coûts de maintenance réduits liés à l'absence d'équipements thermiques rotatifs. Toutefois, cette comparaison est sensible au niveau d'automatisation de chaque usine ; une ligne de granulés manuelle peut nécessiter moins de main-d'œuvre par tonne qu'une ligne de production de liquides hautement automatisée, avec une large gamme de références et des changements de format fréquents.
Stabilité et conservation du produit
Les engrais granulés sont naturellement stables en milieu sec. L'agglomération constitue le principal problème de qualité lié au stockage ; elle peut être maîtrisée grâce à l'ajout d'additifs de conditionnement appropriés, une production à faible humidité et des conditions de stockage adéquates. Un engrais granulé de qualité peut être stocké pendant de longues périodes, de plusieurs mois à plusieurs années dans certains cas, et transporté sur de longues distances sans altération significative de sa qualité.
Les engrais liquides présentent des exigences de stabilité plus complexes. Les principaux risques liés à leur stabilité sont la cristallisation à basse température et la précipitation, sous l'effet du pH, de certaines formes de nutriments, notamment le phosphate en présence de calcium ou de certains oligo-éléments.
Cristallisation : de nombreuses solutions NPK deviennent instables à basse température et cristallisent lorsque la température ambiante descend en dessous de leur point de cristallisation. La température de cristallisation dépend de la concentration de la solution et des nutriments spécifiques qu’elle contient ; une solution plus concentrée cristallise à une température plus élevée qu’une solution plus diluée. Pour la production d’engrais liquides dans les régions aux hivers froids, il est nécessaire soit d’adapter la concentration de la solution à la température de stockage prévue, soit de prévoir un stockage et un transport à température contrôlée. Ceci représente une contrainte opérationnelle et un coût d’infrastructure importants dans les climats froids, contrairement aux produits granulaires.
Précipitation : certaines combinaisons de nutriments en solution sont thermodynamiquement instables et précipitent sous forme solide au fil du temps. L’incompatibilité la plus fréquente est celle du calcium avec le phosphate ou le sulfate ; le phosphate de calcium et le sulfate de calcium sont tous deux peu solubles, et leur précipitation forme un dépôt solide susceptible d’obstruer les canalisations, les filtres et les buses de pulvérisation. Le respect du processus de dissolution lors de la production et le choix de matières premières compatibles constituent les principaux moyens de maîtriser ce risque. Des stabilisants, généralement des acides pour abaisser le pH et maintenir le phosphate en solution, sont utilisés dans certaines formulations afin d’en prolonger la durée de conservation.
Économie des transports
Il s'agit du facteur le plus déterminant pour départager la viabilité économique de la production liquide et granulaire sur un marché donné, et il tend à dominer la comparaison à mesure que la distance de distribution augmente.
Les engrais liquides contiennent de l'eau, généralement entre 30 et 60 % de leur masse, selon leur concentration et selon qu'il s'agisse d'une solution ou d'une suspension. Chaque tonne d'engrais liquide transportée contient une quantité importante d'eau non nutritive. Les engrais granulés, quant à eux, ne contiennent pas d'eau (ou une quantité négligeable d'humidité) ; le rapport entre les nutriments et les coûts de transport est donc beaucoup plus avantageux pour les engrais granulés, quelle que soit leur concentration en nutriments.
Pour la distribution locale, l'approvisionnement des exploitations agricoles et des distributeurs situés dans un rayon relativement court autour du site de production, la surcharge liée au poids de l'eau reste gérable et les coûts d'investissement et d'exploitation plus faibles de la production liquide permettent de rentabiliser l'ensemble du projet. En revanche, pour la distribution régionale ou à l'exportation, où les coûts de transport augmentent avec la distance, la surcharge liée au poids de l'eau devient progressivement plus importante et la production sous forme granulaire s'avère alors plus avantageuse en termes de coût de livraison par unité d'élément nutritif.
La distance de distribution à seuil de rentabilité, c'est-à-dire le rayon à partir duquel la production liquide est compétitive par rapport à la production granulaire en termes de coût des nutriments livrés, dépend des coûts de transport, des concentrations spécifiques de nutriments et de la prime de prix appliquée aux produits liquides sur le marché. Cette distance varie selon les régions et les marchés, mais il est judicieux d'effectuer ce calcul en tenant compte des coûts de transport locaux réalistes avant de s'engager dans l'un ou l'autre mode de production.
Demande du marché final
Les engrais liquides ont un contexte d'application différent de celui des engrais granulaires. Les principaux facteurs de la demande en engrais NPK liquides et en produits hydrosolubles sont :
Fertirrigation et irrigation goutte à goutte : les cultures irriguées au goutte à goutte (légumes, fruits, plantes ornementales, serres) reçoivent des engrais via le système d’irrigation. Seuls les engrais totalement dissous et sans particules peuvent traverser les goutteurs sans les obstruer. Ce segment de marché exige des produits entièrement solubles dans l’eau et bénéficie d’un prix nettement supérieur à celui des engrais NPK granulaires classiques.
Application foliaire : la pulvérisation de solutions fertilisantes diluées sur le feuillage des cultures constitue une méthode d’apport complémentaire d’éléments nutritifs, permettant d’apporter des oligo-éléments et de corriger des carences spécifiques. Les engrais liquides formulés pour une application foliaire doivent être purs, biocompatibles et présenter un pH approprié.
Mélanges liquides pour application à grande échelle : sur certains marchés (notamment en Amérique du Nord), les solutions NPK liquides sont mélangées et appliquées aux champs par des applicateurs spécialisés, dans le cadre de programmes de fertilisation des cultures standard. Ce marché, axé sur les volumes, est plus sensible aux prix que le segment de la fertirrigation.
L'importance relative de ces segments varie considérablement selon les régions. En Amérique du Nord, l'utilisation d'engrais liquides dans l'agriculture de grande culture est importante. En Afrique et dans une grande partie du Moyen-Orient, le marché des engrais liquides se concentre principalement sur la fertirrigation et les cultures spécialisées, et il est encore en développement. Les marchés européens ont mis en place des filières d'approvisionnement en engrais liquides pour l'horticulture. Pour les producteurs qui envisagent la production d'engrais liquides, la structure du marché local de chacun de ces segments constitue un élément essentiel pour établir les prévisions de la demande.
Complémentarité : Exécuter les deux itinéraires
De nombreux producteurs d'engrais établis exploitent des lignes de production granulaires et liquides complémentaires plutôt que concurrentes. L'usine de granulés répond à la forte demande de matières premières issues des grandes cultures, tandis que la ligne de production liquide s'adresse aux marchés de l'agriculture de spécialité et de précision. Les deux lignes peuvent partager leurs fournisseurs de matières premières, leur infrastructure commerciale et, parfois, leurs actifs de stockage et de logistique.
Pour un producteur exploitant déjà une unité de production de granulés, l'ajout d'une ligne de production de liquides représente généralement un investissement moins risqué que la création d'une nouvelle usine de production de liquides, car l'approvisionnement en matières premières et les circuits de distribution sont déjà partiellement en place. Le capital supplémentaire nécessaire pour une ligne de production de liquides sur un site de production de granulés existant est également inférieur à celui d'une usine de production de liquides indépendante, car certaines infrastructures (électricité, eau, accès logistique) sont partagées.
Pour un projet évaluant la production de liquides comme point de départ, les questions clés sont de savoir si le rayon de distribution local permet la rentabilité du transport d'un produit soluble dans l'eau, si le segment de marché cible (fertigation contre liquide pour grandes cultures) a une demande suffisamment importante et si l'approvisionnement en matières premières pour les qualités solubles dans l'eau est accessible à des prix commercialement viables.
Ceylan Machine & Process conçoit et fournit des lignes de production d'engrais liquides clés en main, incluant les systèmes de dosage, de dissolution, de filtration, de stockage et de remplissage. Pour toute question technique relative à la conception de votre système de production ou pour déterminer si la production d'engrais liquides correspond à vos besoins, contactez notre équipe d'ingénieurs.
