1918年，德国化学家Fritz Haber和Carl Bosch创造了一个过程生产廉价有效的氨肥。今天它仍然是田地里最常用的肥料。Pivot Bio及其首席执行官卡斯滕·特梅(Karsten Temme)正在努力改变这一现状。
哈伯-博世的方法从空气中提取氮(这一过程称为固氮)，制造出可用于植物的肥料。氮素是制约植物生长的主要因素。向土壤中添加更多的氮有助于植物长得更大——养活更多的人，为农民赚取更多的利润。
但合成氮基肥料造成了环境水质问题，并削弱了土壤健康。根据该组织的数据，仅在美国，它们每年就造成约1.95亿吨的碳排放美国碳注册表．根据发表在《中国日报》上的一项研究，在过去40年里，这个行业的影响增加了30%自然．这是一个很大的市场全球市场洞察报告据估计，到2020年，化肥市场每年的收入将超过1700亿美元，到2027年，该行业预计将增长到2100亿美元。
华盛顿州立大学作物和土壤科学系副教授马伦·弗里森(Maren Friesen)说:“人们确实认识到，在农田里倾倒合成肥料造成了所有这些环境问题。”“这是径流，和高能量投入，仍然主要来自生产和运输这些肥料所需的燃料。”
启动主生物正在采取不同的方法。该公司没有使用高压和能量产生氨的化学过程，而是利用固氮细菌来制造其土壤强化产品。这种自然发生的过程被用来帮助植物豆科植物从土壤中提取氮是植物生长的重要营养物质。随着农民培育植物的大小和生产力，他们达到了一个临界点，农作物可以长得更大，产生的氮超过了土壤中的微生物提供的氮。氮基肥料解决了这个问题，因为它能让营养跟上植物的生长速度。但过量的氮也会关闭微生物中的固氮酶。
Pivot Bio的产品是经过逆向工程改造的特定微生物，以增强植物对氮的吸收。该公司通过发酵来培养这些微生物，这比哈伯-博世工艺的排放成本更低。
Pivot Bio并不是唯一一家试图利用固氮微生物来解决合成肥料负面影响的初创公司。其中包括拜耳风险投资(Bayer Venture)加入生物在波士顿和BioConsortia在加州戴维斯。安第斯山脉另一家将微生物固氮技术与种子结合在一起的公司宣布了一项新技术1500万美元A轮融资由拜耳的影响力投资部门Leaps by Bayer领导。
Pivot Bio的产品prov40专门用于玉米、小麦和高粱等谷类作物。虽然Pivot希望其产品能减少对合成肥料的依赖，但目前它仍必须与传统肥料一起使用，因为它还不能提供植物所需的全部氮量。
例如，Proven 40允许农民每英亩最多替代40磅的合成氮，但大多数农田每英亩大约需要150磅。因此，就目前而言，Pivot Bio的产品只能作为传统肥料的补充，而不是替代:农民可以使用Pivot Bio的产品，每英亩仅使用110磅肥料，而不是每英亩使用150磅传统肥料。
“这正在改变平衡，”Temme说。“(这种产品)可以直接在工厂中运送40磅，而且不会有流失到环境中的风险。然后对于每个版本的产品，它会在整个氮预算中占更大的比例，你不用担心这个。你知道它会直接进入工厂。”
今年夏天，Pivot Bio筹集了4亿3000万美元这轮融资由硅谷风险投资公司DCVC和新加坡淡马锡控股牵头。Temme表示，这笔资金将帮助这家总部位于加州伯克利的初创企业进军阿根廷、加拿大、德国和南非等关键国际市场。
现在我们有机会引进这种完全更好的方式，这不仅对农场的经济有好处，而且对我们周围的整个环境也有好处。
Temme说，如果Pivot Bio的产品在全球使用，它有可能取代1亿吨以上的合成氮，减少10亿吨二氧化碳的排放，并防止高达3100万吨的硝酸盐流入水道。
“到目前为止，[合成]化肥一直是解决问题的好方法，”Temme说。“现在我们有机会引进这种完全更好的做事方式，这不仅对农场的经济有好处，对我们周围的整个环境也有好处。”
Pivot Bio提出了一些大胆的主张。公司有一个内部生产的性能报告基于一系列实验，Pivot Bio在许多领域、地点和年份与对照组进行了对比。这份绩效报告不是一项独立的研究，但学术专家仍然认为，Pivot Bio的研究比其他研究要优越，因为它有控制、使用的科学方法和不同的地点。
“(这些公司)并不总是拥有我们作为研究人员所使用的控制，”弗里森说。“看到他们的数据，我确实印象深刻，尽管我显然有很多问题。”
根据Pivot Bio的报告，2020年，植物处理Pivot Bio Proven 40产品(其两种产品之一，其第一个微生物产品的第二代)显示，与仅使用合成氮肥的对照相比，工厂每英亩增加39磅氮。2019年也有类似的结果，与未经处理的对照组相比，该产品在工厂中每英亩多产生38磅氮。
弗里森重点研究了土壤中的氮在与全量合成肥料一起使用时对Pivot Bio的反应。她感到困惑的是，在使用Pivot Bio的产品后，虽然普通农民每英亩的氮含量增加了，但有些农民的氮储量却急剧下降。
“如果我是一个农民，他的土地在图表的最右边，我会想，‘嘿，为什么我的玉米比我的另一半土地每英亩少50磅的氮?”弗瑞森说。
我给Temme带来的问题时,他指出了一个事实:所有字段有变化,有可能是一个混杂因素——一个无边无际的第三个变量影响的结果——在这些领域,如害虫或温度差异,可以考虑减少氮生产。
但据Temme说，Pivot Bio的一大卖点是它的一致性，农民知道氮在进入根部之前不会流失。这些微生物不会随降水而生长，也不会随植物一起生长，提供所需的氮量。
“当我们使用[传统氨]肥料时，我们是把它施用在土壤上，而不是植物上，”Temme说。“然后，植物的根会伸向土壤中的氮肥料。这是一场与时间的赛跑，因为每次下雪或下雨，或土壤中有杂草或其他微生物，所有这些东西都会开始减少土壤中残留的(传统合成)肥料，让植物的根去寻找。”
目前，Pivot Bio针对玉米、高粱和小麦的产品已经上市。虽然与个体农民合作是一个很好的开始，但Temme知道，要想真正产生影响，他的初创公司需要与面向消费者的大型食品品牌合作。
粮食部门需要开始采取具体行动，减少温室气体排放。Temme认为，如果这些公司想要产生重大影响，那么关注碳补偿是错误的。相反，他希望他们将注意力转向减少合成氮，他认为这是农业参与者可以在减少排放方面做出更大、更快的改进的地方。
