Uma série de estratégias está sendo testada na Europa para transformar resíduos agrícolas ricos em nutrientes, como penas de galinha, esterco de vaca e caules de plantas em fertilizante verde. Cheio de fósforo e nitrogênio, produtos reciclados podem ajudar a reduzir as emissões da agricultura intensiva e a dependência da importação de fertilizantes.

A agricultura europeia produz uma abundância de alimentos de alta qualidade, mas também grandes quantidades de resíduos de colheitas e animais de fazenda, incluindo cerca de 1,4 bilhão de toneladas de estrume a cada ano.

Os resíduos agrícolas estão cheios de nutrientes, mas muitas vezes estão em moléculas orgânicas complexas, que levam tempo para se decompor em minerais para uso pelas plantas cultivadas. O estrume é volumoso, difíceis de transportar e geralmente gerados longe de campos de cultivo. Consequentemente, os agricultores dependem de fertilizantes químicos que muitas vezes são importados para a Europa.

Embora o mercado da UE para fertilizantes seja avaliado em € 20-25 bilhões por ano, o fertilizante sintético responde por 80% dos produtos. O nitrogênio é feito retirando o produto químico do ar e usando energia de combustíveis fósseis para convertê-lo em sais de amônio que as plantas consomem facilmente. Fósforo, o outro ingrediente principal em fertilizantes químicos, é feito de rochas extraídas principalmente no Marrocos, mas também a China e os EUA.

Enquanto isso, nutrientes espalhados por terras agrícolas podem vazar para rios e lagos, causando florescimento de algas e morte de peixes, ou evaporam como gases de efeito estufa.

'Temos muitos nutrientes fluindo pela Europa, causando problemas ambientais, 'disse o professor Erik Meers, um químico ambiental na Universidade de Ghent, na Bélgica. 'Também temos uma quantidade crescente de fertilizantes químicos, nitrogênio e fosfato, sendo usado.'

Estima-se que 13,6 milhões de toneladas de nitrogênio e 1,8 milhões de toneladas de fósforo entram na agricultura europeia a cada ano por meio de fertilizantes, mas também as colheitas usadas na alimentação animal.

'Não estamos reciclando todos os nutrientes que poderíamos reutilizar, 'disse o Dr. Victor Riau Arenas, um cientista do Instituto de Pesquisa e Tecnologia Agroalimentar da Catalunha, Espanha. Ele lidera um projeto chamado Circular Agronomics que visa aumentar a reciclagem de nutrientes na cadeia alimentar agrícola e ajudar a reduzir as emissões. 'Nosso objetivo é converter a cadeia linear que temos hoje em uma cadeia circular, reciclando nutrientes.'

Com a nova legislação da UE em março de 2019, tornando mais fácil vender produtos fertilizantes feitos de materiais reciclados, O Dr. Riau e o Prof. Meers estão entre os pesquisadores que agora trabalham para extrair nutrientes puros dos resíduos orgânicos para produzir fertilizantes ensacados sustentáveis.

Micróbios

O primeiro desafio é processar os resíduos. O fertilizante químico chega aos portões da fazenda em sacos com nutrientes minerais prontos para uso. Resíduos de animais e plantas crus, Contudo, devem primeiro ser decompostos por micróbios antes que as plantas possam usá-los.

'Grandes quantidades de nutrientes estão presentes nos resíduos na forma orgânica e não são eficientes para a produção de plantas, 'Prof. Meers disse. 'É por isso que os agricultores tendem a gostar de fertilizantes químicos.'

O Prof. Meers lidera um projeto de pesquisa chamado Nutri2Cycle que está usando várias abordagens para lidar com os dois lados da moeda - processamento de resíduos agrícolas, ao usá-lo para fazer produtos bons o suficiente para substituir fertilizantes sintéticos importados.

Para processar primeiro o estrume, Nutri2Cycle o despeja em um grande tanque chamado biodigestor, onde micróbios vivos decompõem a matéria orgânica. Um líquido digerido, que parece e tem a consistência de borra de café, sai um cano, deixando para trás um material sólido semelhante a um composto com consistência de mingau.

O próximo passo para os cientistas é destilar a fração líquida e tratá-la até um composto químico puro, como um sal de amônio, é feito. Este é apenas um dos muitos processos que estão sendo testados pelo projeto.

O projeto Nutri2Cycle também está usando sensores para aplicar biofertilizante nas quantidades certas. Por exemplo, sensores de infravermelho próximo podem verificar precisamente quais nutrientes estão indo para um campo, ou um sistema de sensor pode avaliar quais áreas de pastagem precisam de fertilizante e quais não.

Economia circular

A abordagem é uma das 24 que os cientistas da Nutri2Cycle em toda a Europa estão explorando. Eles visam criar processos rurais industriais para impulsionar uma economia agrícola circular. Para fechar o ciclo, outras abordagens incluem uma planta-piloto na região de Flandres, na Bélgica, que fornecerá esterco de porco tratado na forma líquida à lentilha-d'água. Esta planta flutuante é rica em proteínas e será colhida e testada como ração animal. Outras fontes de alimentação cultivadas a partir de nutrientes reciclados podem incluir insetos ou algas.

Um experimento como este poderia, por sua vez, ajudar a substituir alguns dos milhões de toneladas de soja enviadas para a Europa, principalmente dos Estados Unidos, durante o ano passado. A soja é uma ração animal rica em proteínas. Mas também contém nitrogênio, que é um constituinte crucial da proteína, e pode ser recuperado em estrume animal. O mesmo vale para o fósforo importado usado em fertilizantes.

'Temos esses vastos fluxos de nitrogênio e fósforo vindo para a Europa na forma de fertilizante químico importado e na forma de ração animal importada, 'disse o Prof. Meers. 'Estamos, portanto, importando nitrogênio e fósforo, que então termina em estrume. '

Outras abordagens que estão sendo exploradas pelo projeto Nutri2Cycle incluem o teste de resíduos reciclados da indústria de laticínios em plantações na Irlanda. Este resíduo vem da fabricação de queijo e processamento de leite e é rico em nitrogênio, nutrientes de magnésio e fósforo. Eles também irão testar amostras de esterco de aves, tratamento de águas residuais de processamento de batata e tratamento de águas residuais urbanas em pastagens para alimentação animal e no milho.

Fazendas que usam bio-resíduos geralmente carecem de informações adequadas, de acordo com o Dr. SM Ashekuzzaman, um químico ambiental da Teagasc, uma organização irlandesa de pesquisa agrícola, e um cientista da Nutri2Cycle. É difícil dizer a partir de bio-resíduos quantos nutrientes estão prontos para uso nas plantas, ele diz.

“Há uma lacuna de conhecimento sobre a quantidade de nutrientes disponíveis para as plantas. Adicionaremos a esse conhecimento usando ensaios agronômicos e, em seguida, aconselharemos melhor os agricultores, ' ele disse.

Alimentação de precisão

Para ajudar a agricultura a se tornar mais eficiente, na Catalunha, A Circular Agronomics usará, no futuro, aquecimento solar para processar e secar estrume de porcos para a produção de fertilizantes. Eles também alimentarão vacas leiteiras com precisão para reduzir o estrume e as emissões, enquanto uma planta piloto na Alemanha será desenvolvida para recuperar nitrogênio e fósforo de resíduos da indústria alimentícia.

O Dr. Riau diz que, uma vez que a pecuária e a agricultura arável são atualmente responsáveis ​​pela liberação de quantidades substanciais de amônia e outros gases de efeito estufa, o processamento desses resíduos ajudará a reduzir as emissões que estão causando a emergência climática.

'Vamos reduzir o uso de fertilizantes químicos, que irá reduzir custos, mas também o impacto ambiental da agricultura nos solos e lixiviação de nitratos para as águas subterrâneas, ' ele disse.