Agricultura Fertilización y Riego

Astillas de tierra podrían alimentar fertilizantes de nitrógeno más ecológicos y más baratos


El fertilizante a base de nitrógeno contribuye a los altos rendimientos esperados de los cultivos en el mundo desarrollado, pero su alto uso también daña las aguas y los ecosistemas cercanos.


por Brian Wallheimer, Universidad de Purdue


Por el contrario, los países en desarrollo que más necesitan mejoras en el rendimiento enfrentan cuellos de botella para obtener esos fertilizantes debido a los altos costos y los bajos precios de los cultivos.

Los científicos de la Universidad de Purdue, liderados por Nick Carpita, profesor del Departamento de Botánica y Fitopatología, creen que hay una manera de resolver ambos problemas. En los hallazgos publicados en la revista Biofuels, Bioproducts & Biorefining, los investigadores describen cómo los agricultores podrían cultivar suficientes cultivos de bioenergía para producir fertilizantes a base de nitrógeno de manera más barata y reducir el alcance de esos fertilizantes en las vías fluviales cercanas.

«El uso de la biomasa como fuente de hidrógeno y energía para el fertilizante de amoníaco es competitivo con la electricidad como reemplazo del gas natural u otros combustibles fósiles. Además, la integración de un cultivo de biomasa perenne como fila fronteriza con los cultivos alimentarios es particularmente atractiva porque proporciona los sustratos para la producción de fertilizantes al tiempo que mitiga el impacto ambiental del exceso de nitrógeno «, escribieron los autores.

Carpita, Maureen McCann, profesora del Departamento de Ciencias Biológicas; Rakesh Agrawal, profesor distinguido de ingeniería química Winthrop E. Stone de Purdue; Gary Burniske, director gerente del Centro Purdue para la Seguridad Alimentaria Global; y otros investigadores de Purdue estiman que los agricultores podrían usar el 5% o menos de sus campos para producir suficientes cultivos de bioenergía, como el sorgo dulce o una hierba perenne como el pasto de pasto, para crear el combustible necesario para producir fertilizantes nitrogenados como el amoníaco.

El uso de la bioenergía no solo sería una opción ambiental más limpia que el gas natural o el carbón, sino que los cultivos podrían usarse en los bordes de los campos como amortiguadores para limitar la cantidad de nitrógeno que se lava de esos campos en las aguas locales.

«Es una pequeña cantidad de la superficie cultivada para producir la energía necesaria para satisfacer completamente las necesidades de fertilizantes para todo un campo. Podría aplicar 150 libras de nitrógeno por acre, que es más que suficiente, y necesitaría solo el 5% de biomasa por acre «, dijo Carpita. «La biomasa tiene una ventaja. Donde crezca podría mejorar la ecología. Su biomasa podría crear hileras que atrapan el suelo y rompan la erosión que mejoran la cuenca local».

Los cultivos de biomasa podrían gasificarse directamente o convertirse en H2Bioil para su transporte al gasificador, proporcionando una fuente de hidrógeno necesaria para el amoníaco y la energía para impulsar la producción. El estudio muestra que cuesta alrededor de $ 54 para suficiente gas natural para crear 150 kilogramos de amoníaco. Los costos equivalentes de electricidad o biomasa en las naciones desarrolladas son actualmente aproximadamente cuatro veces mayores, lo que significa que los costos de producción tendrían que bajar o los precios del gas natural aumentarían significativamente para que el proceso sea rentable.

Pero podría ser beneficioso aún en países en desarrollo donde las plantas de procesamiento móviles o las plantas químicas más pequeñas podrían acercar la producción a las granjas que carecen de acceso a fertilizantes a base de nitrógeno. Esas instalaciones más pequeñas aún no existen, pero Agrawal dijo que su equipo está trabajando en desarrollarlas.

«Los ingenieros químicos estamos acostumbrados a construir grandes plantas. Tenemos que repensar no solo las operaciones de la unidad, sino también cómo vamos a simplificar todo en una planta para que funcione a una escala distribuida más pequeña», dijo Agrawal. «Lo bueno es que hemos comenzado a trabajar en ello. Esto podría suceder dentro de la década».

Burniske dijo que la estrategia de biomasa para la producción de amoníaco probablemente sería factible antes en el África subsahariana, donde los suelos son bajos en nitrógeno y hay poca producción de fertilizantes en la región.

«África es la región más deficiente en fertilizantes nitrogenados del mundo, y donde hay fertilizantes disponibles, es costosa, de mala calidad y está fuera del alcance de los pequeños agricultores», dijo Burniske.

Un área en el este de África, donde los países son más pequeños y podrían compartir una gran instalación de producción y tener la infraestructura de transporte para entregar, podría utilizar la estrategia de biomasa para crear fertilizantes asequibles a base de nitrógeno.

«La reducción en el costo de los fertilizantes y el aumento de la calidad que lo acompaña aumentaría el uso por parte de los pequeños agricultores y aumentaría los rendimientos en áreas donde hay grandes poblaciones de personas con inseguridad alimentaria», dijo Burniske. «Los cultivos hortícolas en particular se beneficiarían porque son más exigentes en la ingesta de nitrógeno, y los cultivos hortícolas tienen un alto contenido de micronutrientes en una región donde la deficiencia de micronutrientes es rampante. Los agricultores que producen más cultivos hortícolas de alto valor verían un aumento en los ingresos y un efecto multiplicador aumento del desarrollo económico en las comunidades rurales «.

Los autores dedicaron su trabajo al autor Wally Tyner, profesor de economía agrícola de James y Lois Ackerman en Purdue, miembro de la Asociación de Estados Unidos para la Economía Energética y senador estadounidense Richard Lugar «Energy Patriot». Tyner murió el año pasado.


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