O fertilizante à base de nitrogênio contribui para os altos rendimentos esperados das safras do mundo desenvolvido, mas seu alto uso também prejudica as águas e os ecossistemas próximos. Por outro lado, os países em desenvolvimento que mais precisam de melhorias na produção enfrentam gargalos na obtenção desses fertilizantes devido aos altos custos e aos baixos preços das safras.
Cientistas da Purdue University, liderado por Nick Carpita, professor do Departamento de Botânica e Fitopatologia, acredito que há uma maneira de resolver os dois problemas. Em descobertas publicadas na revista Biofuels, Bioprodutos e Biorrefinação, os pesquisadores descrevem como os agricultores poderiam cultivar safras de bioenergia suficientes para fazer fertilizantes à base de nitrogênio mais baratos e reduzir o alcance desses fertilizantes em cursos d'água próximos.
“O uso de biomassa como fonte de hidrogênio e energia para fertilizante de amônia é competitivo com a eletricidade em substituição ao gás natural ou outros combustíveis fósseis. a integração de uma cultura de biomassa perene como uma linha de fronteira para as culturas alimentares é particularmente atraente porque fornece os substratos para a produção de fertilizantes enquanto mitiga o impacto ambiental do excesso de nitrogênio, "escreveram os autores.
Carpita, Maureen McCann, professor do Departamento de Ciências Biológicas; Rakesh Agrawal, Winthrop E. Stone, da Purdue, Professor Distinto de Engenharia Química; Gary Burniske, diretor administrativo do Purdue Center for Global Food Security; e outros pesquisadores da Purdue estimam que os agricultores poderiam usar 5% ou menos de seus campos para cultivar safras de bioenergia suficientes, como sorgo doce ou uma grama perene como switchgrass, para criar o combustível necessário para produzir fertilizantes de nitrogênio como a amônia.
Não apenas o uso de bioenergia seria uma escolha ambiental mais limpa do que gás natural ou carvão, mas as safras poderiam ser usadas nas bordas dos campos como amortecedores para limitar a quantidade de nitrogênio que sai desses campos para as águas locais.
"É uma pequena porção da área plantada de um produtor para produzir a energia necessária para satisfazer completamente as necessidades de fertilizantes de um campo inteiro. Você poderia aplicar 150 libras de nitrogênio por acre, o que é mais do que suficiente, e você precisaria de apenas 5% de biomassa por acre, "Carpita disse." A biomassa tem um bônus. Onde você cultiva, pode melhorar a ecologia. Sua biomassa pode criar armadilhas de solo, linhas de quebra de erosão que melhoram a bacia hidrográfica local. "
As safras de biomassa podem ser gaseificadas diretamente ou transformadas em H2Bioil para transporte para o gaseificador, dando uma fonte de hidrogênio necessária para amônia e energia para alimentar a produção. O estudo mostra que custa cerca de US $ 54 para gás natural suficiente para criar 150 quilos de amônia. Os custos de eletricidade ou biomassa equivalentes nas nações desenvolvidas são atualmente cerca de quatro vezes isso, o que significa que os custos de produção teriam de cair ou os preços do gás natural aumentariam significativamente para tornar o processo rentável.
Mas pode ser benéfico ainda em países em desenvolvimento, onde fábricas de processamento móveis ou fábricas de produtos químicos menores podem trazer a produção para perto de fazendas que não têm acesso a fertilizantes à base de nitrogênio. Essas instalações menores ainda não existem, mas Agrawal disse que sua equipe está trabalhando para desenvolvê-los.
“Nós, engenheiros químicos, estamos acostumados a construir grandes fábricas. Temos que repensar não apenas as operações das unidades, mas como vamos simplificar tudo em uma planta para fazê-la funcionar em uma escala distribuída menor, "Agrawal disse." A coisa boa é que começamos a trabalhar nisso. Isso pode acontecer dentro de uma década. "
Burniske disse que a estratégia de biomassa para a produção de amônia provavelmente seria viável mais cedo na África Subsaariana, onde os solos são pobres em nitrogênio e há pouca produção de fertilizantes na região.
"A África é a região mais deficiente em fertilizantes de nitrogênio do mundo, e onde o fertilizante está disponível, é caro, de má qualidade e fora do alcance do pequeno agricultor, "Burniske disse.
Uma área na África Oriental - onde os países são menores e poderiam compartilhar uma grande instalação de produção, e ter a infraestrutura de transporte para entregar - poderia usar a estratégia de biomassa para criar fertilizantes à base de nitrogênio acessíveis.
"A redução no custo dos fertilizantes e o consequente aumento na qualidade impulsionariam o uso por pequenos agricultores e aumentariam os rendimentos em áreas onde há grandes populações de pessoas com insegurança alimentar, "Burniske disse." As culturas hortícolas, em particular, se beneficiariam porque são mais exigentes na ingestão de nitrogênio, e as culturas hortícolas são ricas em micronutrientes em uma região onde a deficiência de micronutrientes é galopante. Os agricultores que produzem mais safras de horticultura de alto valor veriam um aumento na renda e um efeito multiplicador, aumentando o desenvolvimento econômico nas comunidades rurais. "
Os autores dedicaram seu artigo ao colega autor Wally Tyner, que era o professor James e Lois Ackerman de Economia Agrícola em Purdue, um membro sênior da Associação dos EUA para Economia de Energia e um Senador dos EUA Richard Lugar "Patriota de Energia". Tyner morreu no ano passado.
