Se está probando una serie de estrategias en Europa para convertir los desechos agrícolas ricos en nutrientes, como plumas de pollo, estiércol de vaca y tallos de plantas, en fertilizante verde.
por Anthony King, de la revista Horizon, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE
Llenos de fósforo y nitrógeno, los productos reciclados podrían ayudar a reducir las emisiones de la agricultura intensiva y la dependencia de las importaciones de fertilizantes.
La agricultura europea produce una gran cantidad de alimentos de alta calidad, pero también enormes cantidades de desechos de cultivos y animales de granja , incluidos alrededor de 1.400 millones de toneladas de estiércol cada año.
Los desechos agrícolas están repletos de nutrientes, pero estos a menudo se encuentran en moléculas orgánicas complejas, que tardan en descomponerse en minerales para que las plantas de cultivo los utilicen. El estiércol es voluminoso, difícil de transportar y generalmente se genera lejos de los campos de cultivo. En consecuencia, los agricultores dependen de fertilizantes químicos que a menudo se importan a Europa.
Si bien el mercado de fertilizantes de la UE está valorado entre 20 000 y 25 000 millones de euros al año , los fertilizantes sintéticos representan el 80 % de los productos. El nitrógeno se produce tomando la sustancia química del aire y utilizando la energía de los combustibles fósiles para convertirla en sales de amonio que las plantas consumen fácilmente. El fósforo, el otro ingrediente principal de los fertilizantes químicos, se obtiene de rocas extraídas principalmente en Marruecos , pero también en China y Estados Unidos.
Mientras tanto, los nutrientes esparcidos en las tierras de cultivo pueden filtrarse en los ríos y lagos, causando la proliferación de algas y la muerte de los peces, o evaporarse como gases de efecto invernadero.
«Tenemos demasiados nutrientes circulando por Europa, lo que causa problemas ambientales», dijo el profesor Erik Meers, químico ambiental de la Universidad de Ghent en Bélgica. «También utilizamos una cantidad cada vez mayor de fertilizantes químicos, nitrógeno y fosfato».
Se estima que 13,6 millones de toneladas de nitrógeno y 1,8 millones de toneladas de fósforo ingresan a la agricultura europea cada año a través de fertilizantes, pero también de los cultivos utilizados en la alimentación animal.
«No estamos reciclando todos los nutrientes que podríamos reutilizar», dijo el Dr. Victor Riau Arenas, científico del Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentaria de Cataluña, España. Dirige un proyecto llamado Circular Agronomics que tiene como objetivo impulsar el reciclaje de nutrientes en la cadena alimentaria agrícola y ayudar a reducir las emisiones. «Nuestro objetivo es convertir la cadena lineal que tenemos hoy en una cadena circular mediante el reciclaje de nutrientes».
Con la nueva legislación de la UE en marzo de 2019 que facilita la venta de productos fertilizantes hechos de materiales reciclados , el Dr. Riau y el Prof. Meers se encuentran entre los investigadores que ahora trabajan para extraer nutrientes puros de los desechos orgánicos para producir fertilizantes sostenibles en bolsas.
microbios
El primer desafío es procesar los desechos. El fertilizante químico llega a las puertas de la finca en bolsas con nutrientes minerales que están listas para usar. Sin embargo, los desechos crudos de animales y plantas primero deben ser descompuestos por los microbios antes de que las plantas puedan usarlos.
«Enormes cantidades de nutrientes están presentes en los desechos en forma orgánica y no son eficientes para la producción de plantas», dijo el profesor Meers. «Es por eso que a los agricultores les suele gustar el fertilizante químico».
El profesor Meers dirige un proyecto de investigación llamado Nutri2Cycle que utiliza varios enfoques para abordar ambos lados de esta moneda: procesar los desechos agrícolas y usarlos para fabricar productos lo suficientemente buenos como para reemplazar los fertilizantes sintéticos importados.
Para procesar primero el estiércol, Nutri2Cycle lo vierte en un tanque grande llamado biodigestor donde los microbios vivos descomponen la materia orgánica. Un digestato líquido, que parece y tiene la consistencia de los posos de café, sale por un tubo, dejando atrás un material sólido similar al compost con la consistencia de las gachas.
El siguiente paso para los científicos es destilar la fracción líquida y tratarla hasta obtener un compuesto químico puro, como una sal de amonio. Este es solo uno de los muchos procesos que el proyecto está poniendo a prueba.
El proyecto Nutri2Cycle también utiliza sensores para aplicar biofertilizantes en las cantidades adecuadas. Por ejemplo, los sensores de infrarrojo cercano pueden verificar con precisión qué nutrientes van a un campo, o un sistema de sensores puede evaluar qué parches de pastizales necesitan fertilizante y cuáles no.
economía circular
El enfoque es uno de los 24 que están explorando los científicos de Nutri2Cycle en toda Europa. Su objetivo es idear procesos rurales industriales para impulsar una economía agrícola circular. Para cerrar el círculo, otros enfoques incluyen una planta piloto en la región de Flandes en Bélgica que dará estiércol de cerdo tratado en forma líquida a la lenteja de agua. Esta planta flotante tiene un alto contenido de proteínas y será cosechada y probada como alimento para animales. Otras fuentes de alimentación cultivadas a partir de nutrientes reciclados podrían incluir insectos o algas.
Un experimento como este podría, a su vez, ayudar a reemplazar algunos de los millones de toneladas de soja enviadas a Europa, principalmente desde los Estados Unidos , durante el año pasado. La soja es un alimento animal rico en proteínas. Pero también contiene nitrógeno, que es un componente crucial de las proteínas y puede recuperarse en el estiércol animal. Lo mismo ocurre con el fósforo importado utilizado en fertilizantes.
«Tenemos estos grandes flujos de nitrógeno y fósforo que llegan a Europa en forma de fertilizantes químicos importados y en forma de alimentos para animales importados», dijo el profesor Meers. «Por lo tanto, estamos importando nitrógeno y fósforo, que luego terminan en estiércol».
Otros enfoques que está explorando el proyecto Nutri2Cycle incluyen probar los desechos reciclados de la industria láctea en cultivos en Irlanda. Estos desechos provienen de la elaboración del queso y el procesamiento de la leche y tienen un alto contenido de nitrógeno, magnesio y fósforo. También analizarán muestras de estiércol de aves, aguas residuales del procesamiento de patatas y tratamiento de aguas residuales urbanas en pastizales para alimentación animal y maíz.
Las granjas que utilizan biorresiduos suelen carecer de la información adecuada, según el Dr. SM Ashekuzzaman, químico ambiental de Teagasc, una organización irlandesa de investigación agrícola y científico de Nutri2Cycle. Es difícil saber a partir de los desechos biológicos cuántos nutrientes están listos para el uso de las plantas, dice.
‘Existe un vacío de conocimiento sobre la cantidad de nutrientes disponibles para las plantas. Ampliaremos este conocimiento utilizando ensayos agronómicos y luego asesoraremos mejor a los agricultores”, dijo.
Avance de precisión
Para ayudar a que la agricultura sea más eficiente, en Cataluña, Circular Agronomics utilizará en el futuro calor solar para procesar y secar el estiércol de los cerdos para producir fertilizantes. También alimentarán con precisión a las vacas lecheras para reducir el estiércol y las emisiones, mientras que se desarrollará una planta piloto en Alemania para recuperar nitrógeno y fósforo de los desechos de la industria alimentaria.
El Dr. Riau dice que dado que la ganadería y la agricultura son actualmente responsables de la liberación de cantidades sustanciales de amoníaco y otros gases de efecto invernadero, el procesamiento de estos desechos ayudará a reducir las emisiones que están causando la emergencia climática.
«Reduciremos el uso de fertilizantes químicos, lo que reducirá los costos, pero también el impacto ambiental de la agricultura en los suelos y la lixiviación de nitratos en las aguas subterráneas», dijo.
