As vacas levam grande parte da culpa pelo problema das emissões de gases de efeito estufa na alimentação, mas os alimentos de origem vegetal também têm uma pegada de carbono da qual ninguém fala. Embora a pecuária seja uma grande contribuinte, os “aspectos ocultos”, como a produção de fertilizantes, também contribuem para as 13,7 bilhões de toneladas métricas de equivalentes de CO2 geradas pelo nosso sistema alimentar.
Os fertilizantes, suplementos vegetais (nitrogênio, fósforo, potássio, etc.) e práticas de manejo do solo são contribuintes ocultos. Embora o nitrogênio, o fósforo e o potássio sejam cruciais para a agricultura, suas fontes, produção e cadeias de suprimentos contribuem para as emissões de gases de efeito estufa.
A amônia tem emissões de GEE muito elevadas
Enquanto a população mundial continua a crescer, não é de surpreender que um relatório da FAO de 2019 preveja que a demanda por nitrogênio para fertilizantes continuará aumentando. Para os fertilizantes, os métodos tradicionais de produção de amônia (como o processo Haber-Bosch) impulsionam a disponibilidade de fertilizantes nitrogenados, mas também geram uma produção significativa de dióxido de carbono. No entanto, grande parte dos métodos para atender a essa demanda está atualmente focada em práticas tradicionais de produção de amônia, o que continuaria a aumentar a produção de gases de efeito estufa.
Uma produção de amônia mais ecológica é possível
Há muitas pesquisas em andamento para desenvolver uma produção de amônia mais ecológica. Isso pode ser feito gerando seu hidrogênio de matéria-prima eletroquimicamente com energia sustentável. No entanto, a química também oferece conceitos mais avançados, por exemplo, por redução fotoquímica ou eletroquímica de nitrogênio. A Figura 1 caracteriza a redução eletroquímica direta de nitrogênio. A análise de Hochman et al. constatou que a abordagem eletrocatalítica direta era menos dispendiosa do que a alternativa com eletrólise da água e Haber-Bosch.
Incentivando a produção de amônia verde
Do ponto de vista econômico, a Comissão Europeia está planejando tarifas sobre as emissões de dióxido de carbono para importações de mercadorias. O plano tarifário é a solução da UE para evitar que os importadores tenham vantagens sobre os produtores da UE sujeitos a políticas rigorosas de mudanças climáticas. Essas leis serão implementadas gradualmente ao longo de três anos, começando em janeiro de 2023 até o final de 2026.
A instabilidade dos preços do gás natural e o clima geopolítico atual são fortes impulsionadores de inovação para que a Europa encontre alternativas à produção de amônia baseada em gás natural. Juntamente com uma eletrólise em larga escala mais acessível para gerar amônia, isso tornará a amônia verde competitiva em breve.
Dependência do fósforo como recurso natural
Os últimos anos trouxeram relatos sobre “a crise do fósforo”. A acessibilidade para os agricultores, a poluição, o uso excessivo de fertilizantes e o controle geopolítico dos recursos naturais de fósforo são todos reconhecidos como parte do problema. Há também a questão da quantidade de rocha fosfática que pode ser extraída e quão “boa” ela é.
Isso se torna uma questão de segurança alimentar e hídrica que só aumentará com o crescimento populacional. Os custos de gestão da poluição da água por fosfato são altos, assim como os efeitos tóxicos das florações de algas resultantes.
Reciclagem de fósforo: uma oportunidade de economia circular
O esgoto é uma fonte primária de fósforo secundário: ele precisa ser removido, o que também possibilita sua recuperação. A reciclagem de fósforo a partir de esgoto, biossólidos e cinzas de lodo começa com métodos como precipitação química e o uso de microrganismos para a remoção biológica aprimorada de fósforo.
Desde 2001, houve um aumento geral na literatura científica publicada sobre métodos de tratamento de esgoto associados à recuperação de nutrientes para fertilizantes (Figura 1). Os processos de tratamento biológico são os mais populares na literatura, seguidos pelos métodos físicos e químicos. A recuperação de nutrientes é um aspecto do complexo processo geral de reciclagem de fósforo.
A precipitação de estruvita é um método cada vez mais popular para remover fosfato do esgoto. Embora melhore o desempenho da estação de tratamento de esgoto, seu potencial de recuperação de fósforo é baixo.
No entanto, remover o fosfato do esgoto é apenas uma parte; recuperá-lo em uma forma utilizável é o próximo desafio, especialmente ao visar classes de fertilizantes existentes. As vias tradicionais de produção de fertilizantes têm aplicabilidade limitada para transformar materiais recuperados em produtos prontos para o mercado.
Vários métodos para produzir fertilizantes a partir de lodo de esgoto ou cinzas de lodo estão em estágio avançado de desenvolvimento. Esses processos geralmente começam com um resíduo contendo fosfato e passam por transformações químicas significativas para obter materiais que possam ser integrados à cadeia de valor. Por exemplo, tecnologias de reciclagem de fósforo podem ter grandes demandas energéticas (incluindo etapas intensivas de secagem ou concentração) que precisam ser gerenciadas.
