El Medio Oeste de Estados Unidos produce al menos un tercio del suministro mundial de maíz y soja cada año. Alimentar al mundo requiere mucho fertilizante, principalmente en forma de nitrógeno y fósforo. Si bien el nitrógeno se puede extraer literalmente del aire, el fósforo debe extraerse de las reservas finitas de roca fosfórica y tratarse para ponerlo a disposición de las plantas. La mayor parte de la roca fosfórica del mundo se encuentra en Marruecos, y en algún momento estas reservas se agotarán.

Adicionalmente, parte del fósforo aplicado a los campos agrícolas se pierde por erosión, arrastrado con las partículas del suelo a las vías fluviales, donde se une a los productos de fósforo expulsados ​​de las plantas de tratamiento de aguas residuales, operaciones ganaderas, y otras fuentes puntuales. Cuando se acumula en las vías fluviales receptoras, el fósforo puede degradar la calidad del agua y contribuir a crear "zonas muertas" que ya no sustentan la vida acuática.

Un nuevo Revista de Calidad Ambiental informe de la Universidad de Illinois describe la viabilidad de reciclar fósforo a escala regional en el Medio Oeste, simultáneamente resolviendo el problema de un suministro global incierto y minimizando las pérdidas de los campos agrícolas.

"Se mueve mucho fósforo, desde el fertilizante hasta las aguas residuales. En este momento, es principalmente una calle de un solo sentido. En última instancia, termina en corrientes de desechos, como fosas sépticas o efluentes de fuentes puntuales como plantas de tratamiento de aguas residuales. Pero hay mucho valor en ese fósforo. Podemos capturarlo y reutilizarlo como fertilizante, "dice Andrew Margenot, profesor asistente en el Departamento de Ciencias de los Cultivos de Illinois y autor principal del informe. "Estamos tratando de hacer circular algo que actualmente es una trayectoria unidireccional".

El concepto de reciclar fósforo en el Medio Oeste no es del todo nuevo. Un estudio de 2016 realizado en Canadá propuso por primera vez la idea de que el cinturón de maíz de EE. UU. Podría ser completamente autosuficiente en sus necesidades de fósforo agrícola si se reciclara todo el fósforo de las corrientes de desechos. Pero el informe de la U de I representa la primera vez que los biogeoquímicos, economistas, e ingenieros se han unido para considerar la verdadera viabilidad de un sistema holístico de reciclaje de fósforo en el Medio Oeste.

Los investigadores consideraron todas las fuentes de desecho de fósforo en los Estados Unidos, y perfeccionó varios que se pasaron por alto en experimentos mentales anteriores, incluyendo plantas de procesamiento de etanol de maíz y soja. Luego se enfocaron en las formas de fósforo que fluyen a través del sistema, otro aspecto clave que no se captó completamente en estudios anteriores.

Fosfato, una forma común de fósforo en corrientes de desechos, es muy soluble en agua. Para evitar perderlo en corrientes de desechos, el agua se puede tratar con agentes para hacer que el fosfato se sedimente. Sin embargo, estos agentes también hacen que el fosfato sea insoluble y, por lo tanto, menos disponible para ser absorbido por las plantas.

"Existe una tensión inherente entre la capacidad de recuperar fósforo de las aguas residuales, que lo vuelve insoluble, y su utilidad como fertilizante. Las formas insolubles no se disuelven tan fácilmente, por lo que son menos útiles de inmediato. Esa es una razón agronómica por la que no podemos reutilizar el 100 por ciento de lo que fluye a través de las corrientes de desechos. Pero podemos jugar con la química de la recuperación para que coincida con el tipo de suelo y el tipo de cultivo correctos, "Dice Margenot." Tenemos que considerar el contexto con el que estamos tratando. Creemos que podemos superar estos desafíos aprovechando la experiencia en todas las disciplinas científicas ".

Uno de los mayores obstáculos para establecer una economía circular del fósforo en el Medio Oeste es el costo actual de los fertilizantes. Libra por libra, el fertilizante de fósforo es más caro que el nitrógeno, pero en el momento, es mucho más barato que el costo actual del fósforo reciclado.

Algunas instalaciones de tratamiento de aguas residuales del Medio Oeste ya están recuperando fósforo, pero se necesitará una gran inversión y compromiso para construir la infraestructura necesaria para reacondicionar todo el sistema. Y eso no incluye los costos necesarios para transportar fósforo reciclado de fuentes puntuales a los campos, especialmente en pesado, formas húmedas como la fitina, un lodo rico en materia orgánica que queda del procesamiento de la soja.

Los investigadores dicen que los esquemas de comercio de fósforo, similar a los créditos de carbono, podría ser parte de la solución.

"En el artículo, hablamos de la posibilidad de que las fuentes puntuales paguen a los agricultores para que les quiten de las manos el fósforo recuperado. Nuestro trabajo como investigadores es mostrar a los agricultores que estas fuentes alternativas de fósforo no comprometerán el rendimiento de los cultivos y podrían ahorrarles dinero en insumos de fósforo ", dice Margenot.

Señala los experimentos de campo en curso de su laboratorio que muestran que la estruvita, una sustancia inorgánica, granular, La forma de fósforo de liberación lenta, recuperable de múltiples corrientes de desechos, puede sustituir casi por completo a los fertilizantes de fósforo tradicionales sin pérdida de rendimiento para múltiples cultivos. La baja solubilidad en agua de la estruvita hace que sea menos probable que se mueva del campo a los cursos de agua circundantes. Estos posibles beneficios de la calidad del agua son objeto de estudio continuo como parte del proyecto de investigación financiado por el Consejo de Educación e Investigación de Nutrientes de Illinois de Margenot.

Por último, los investigadores creen que una economía circular del fósforo es factible para el Medio Oeste.

"Creo que hemos pasado por alto el fósforo un poco en los sistemas del medio oeste, donde a menudo se trata de nitrógeno. Pero de muchas formas el fósforo es más fácil de tratar que el nitrógeno. Podemos atraparlo y obligarlo a fluir a través de la cadena de producción agrícola de formas que sean beneficiosas para los agricultores y el medio ambiente. El fósforo es una fruta madura, "Dice Margenot.

El artículo, "Hacia un (re) ciclo de fósforo regional en el medio oeste de EE. UU., "se publica en el Revista de Calidad Ambiental .