A menudo se culpa al ganado del problema de las emisiones de gases de efecto invernadero en la alimentación, pero los alimentos de origen vegetal también tienen una huella de carbono de la que nadie habla. Aunque la ganadería es un factor importante, los «aspectos ocultos», como la producción de fertilizantes, también contribuyen a los 13.700 millones de toneladas métricas de equivalentes de CO2 generados por nuestro sistema alimentario.
Los fertilizantes, los suplementos vegetales (nitrógeno, fósforo, potasio, etc.) y las prácticas de gestión del suelo son factores contribuyentes ocultos. Aunque el nitrógeno, el fósforo y el potasio son fundamentales para la agricultura, sus fuentes, su producción y sus cadenas de suministro contribuyen a las emisiones de gases de efecto invernadero.
El amoníaco genera emisiones de gases de efecto invernadero muy elevadas
Mientras la población mundial sigue creciendo, no es de extrañar que un informe de la FAO de 2019 prediga que la demanda de nitrógeno para fertilizantes seguirá aumentando. En el caso de los fertilizantes, los métodos tradicionales de producción de amoníaco (como el proceso Haber-Bosch) facilitan la disponibilidad de fertilizantes nitrogenados, pero también generan una producción significativa de dióxido de carbono. Sin embargo, gran parte de los métodos para satisfacer esa demanda se centran actualmente en prácticas tradicionales de producción de amoníaco, lo que seguiría aumentando la producción de gases de efecto invernadero.
Es posible una producción de amoníaco más ecológica
Existe mucha investigación en curso para desarrollar una producción de amoníaco más ecológica. Esto puede lograrse generando el hidrógeno necesario mediante procesos electroquímicos con energía sostenible. No obstante, la química ofrece conceptos aún más avanzados, por ejemplo, mediante la reducción fotoquímica o electroquímica del nitrógeno. La figura 1 caracteriza la reducción electroquímica directa del nitrógeno. El análisis de Hochman et al. concluyó que el enfoque electrocatalítico directo era menos costoso que la alternativa basada en la electrólisis del agua y el proceso Haber-Bosch.
Incentivar la producción de amoníaco verde
Desde un punto de vista económico, la Comisión Europea planea aplicar aranceles a las emisiones de dióxido de carbono en las importaciones de bienes. Este plan arancelario es la solución de la UE para evitar que los importadores tengan ventajas sobre los productores europeos sujetos a estrictas políticas climáticas. Estas leyes se implementarán gradualmente a lo largo de tres años, comenzando en enero de 2023 y hasta finales de 2026.
La inestabilidad de los precios del gas natural y el clima geopolítico actual son fuertes motores de innovación para que Europa encuentre alternativas a la producción de amoníaco basada en el gas natural. Junto con una electrólisis a gran escala más asequible para generar amoníaco, esto hará que el amoníaco verde sea competitivo en poco tiempo.
La dependencia del fósforo como recurso natural
En los últimos años han surgido informes sobre «la crisis del fósforo». La asequibilidad para los agricultores, la contaminación, el uso excesivo de fertilizantes y el control geopolítico de los recursos naturales de fósforo se reconocen como parte del problema. También existe la cuestión de cuánto fosfato mineral se puede extraer y cuál es su «calidad».
Esto se convierte en un problema de seguridad alimentaria e hídrica que solo se agravará con el crecimiento demográfico. Los costes de gestión de la contaminación del agua por fosfatos son elevados, al igual que los efectos tóxicos de las floraciones algales resultantes.
Reciclaje de fósforo: una oportunidad para la economía circular
Las aguas residuales constituyen una fuente principal de fósforo secundario: es necesario extraerlo, lo que a su vez permite su recuperación. El reciclaje de fósforo a partir de aguas residuales, biosólidos y cenizas de depuradora comienza con métodos como la precipitación química y el uso de microorganismos para la eliminación biológica mejorada de fósforo.
Desde 2001, se ha producido un aumento general en la literatura científica publicada sobre métodos de tratamiento de aguas residuales asociados a la recuperación de nutrientes para fertilizantes (Figura 1). Los procesos de tratamiento biológico son los más frecuentes en la literatura, seguidos de los métodos físicos y químicos. La recuperación de nutrientes es un aspecto del complejo proceso global de reciclaje de fósforo.
La precipitación de estruvita es un método cada vez más popular para eliminar fosfatos de las aguas residuales. Aunque mejora el rendimiento de la depuradora, su potencial de recuperación de fósforo es bajo.
Sin embargo, extraer fosfato de las aguas residuales es solo una parte; el siguiente reto es obtenerlo en una forma utilizable, especialmente al dirigirse a las clases de fertilizantes existentes. Las vías tradicionales de producción de fertilizantes tienen una aplicabilidad limitada para convertir materiales recuperados en productos comerciales directos.
Diversos métodos para fabricar fertilizantes a partir de lodos de depuradora o cenizas de lodos se encuentran en una fase avanzada de desarrollo. Estos procesos suelen partir de residuos que contienen fosfato y se someten a importantes transformaciones químicas para obtener materiales integrables en la cadena de valor. Por ejemplo, las tecnologías de reciclaje de fósforo pueden requerir un gran consumo energético (incluyendo intensas etapas de secado o concentración) que debe gestionarse.
