Fosforo, numero 15 della tavola periodica, può essere altamente tossico e infiammabile ed è stato utilizzato in guerra come dispositivo incendiario, eppure è anche essenziale per la vita.

Come disse il famoso scrittore scientifico Isaac Asimov nel suo libro del 1974, Asimov sulla Chimica:"La vita può moltiplicarsi fino a quando tutto il fosforo è sparito e poi c'è un arresto inesorabile che nulla può impedire".

Questo perché il fosforo è essenziale per tutti gli organismi viventi. Forma la spina dorsale del nostro DNA e la molecola adenosina trifosfato (ATP) che si trova nelle cellule e cattura l'energia chimica dal cibo che mangiamo.

Dobbiamo ancora trovare un singolo essere vivente che non richieda il fosforo per sopravvivere. Ma non abbiamo una scorta infinita di fosforo, ed è qui che entra in gioco la mia ricerca.

Cresce la domanda di fosforo

La domanda di fosforo e azoto è aumentata notevolmente nel XX secolo poiché è stato scoperto che svolge un ruolo cruciale nei fertilizzanti utilizzati per le colture.

In poco più di 50 anni (tra il 1961 e il 2014) la produzione di fertilizzanti è decuplicata a causa della cosiddetta rivoluzione verde.

Ciò ha consentito un aumento mondiale della produzione agricola, in particolare nei paesi in via di sviluppo, utilizzato per sfamare una popolazione mondiale in continua crescita.

L'elevata domanda di azoto è stata soddisfatta avviando un processo che cattura azoto e idrogeno dall'aria fresca e li utilizza per sintetizzare l'ammoniaca (il principale fertilizzante a base di azoto). Poiché l'aria nell'atmosfera terrestre è composta per il 78% da azoto, la produzione di ammoniaca sintetica era limitata solo dal suo costo.

Ma il fosforo è generalmente immagazzinato in forma solida o liquida, e il modo più economico per far fronte all'elevata domanda di fertilizzante al fosforo era estrarre il se dalle rocce fosfatiche.

Le rocce fosfatiche sono una risorsa sia limitata che non equamente distribuita. I primi cinque detentori di rocce fosfatiche:Marocco e Sahara occidentale, Cina, Algeria, Siria, e Brasile, rappresentano l'84% delle riserve mondiali. L'Australia detiene solo l'1,6%.

Poiché le rocce fosfatiche sono una risorsa finita e non rinnovabile, la continua estrazione sta causando incertezze nelle nostre forniture future.

Le piccole scorte di fosforo

Una soluzione è cercare altre forniture di fosforo, ed è lì che io e te possiamo recitare un ruolo. La nostra urina è un'ottima fonte di materia prima per il fosforo.

Ognuno di noi espelle fino a mezzo chilo di fosforo all'anno, solo attraverso la nostra urina. Questo rende l'urina la più grande fonte di fosforo dalle aree urbane.

Già nel XVII secolo, il chimico tedesco Hennig Brandt scelse l'urina per isolare il fosforo elementare. Nel suo esperimento, fece bollire centinaia di litri di urina fino a ottenere uno sciroppo denso finché da esso si distillò un olio rosso.

Raccolse l'olio e fece raffreddare l'urina. Dopo aver scartato i sali formatisi sul fondo dell'impasto, riaggiunse l'olio rosso. Riscaldando la miscela per 16 ore, uscirebbe un fumo bianco, poi olio, e infine fosforo.

In realtà stava cercando la leggendaria Pietra Filosofale che avrebbe trasformato qualsiasi metallo in oro. Potrebbe aver fallito in questo, ma mostrò quanto fosse facile isolare il fosforo dall'urina con strumenti poco sofisticati.

Ridurre, riutilizzare, riciclare

Gli approcci odierni al riciclaggio del fosforo dai nostri rifiuti sono molto più pratici ed economici rispetto al metodo di Brandt.

Un numero crescente di aziende sta cercando di recuperare il fosforo dalle acque reflue, anche dall'urina.

Nuovi fertilizzanti derivati ​​dall'urina sono entrati nel mercato e la corsa è aperta per trovare la tecnologia ottimale per convertire l'urina maleodorante in un prodotto sicuro, fertilizzante commerciale inodore.

In Australia, i ricercatori della University of Technology di Sydney hanno sviluppato un processo che utilizza l'urina come materia prima per produrre fertilizzante e acqua dolce. I microrganismi selezionati vengono utilizzati per ossidare i composti (puzzolenti) nell'urina grezza e convertire l'ammoniaca volatile in nitrati più stabili.

L'urina trattata viene quindi filtrata attraverso una membrana, che trattiene i microrganismi consentendone il riutilizzo, lasciando passare il fosforo solubile e l'azoto. L'urina trattata e filtrata viene concentrata per raggiungere una concentrazione di nutrienti simile ai fertilizzanti commerciali.

Attualmente, questo fertilizzante, chiamato UrVal abbreviazione di "You are Valuable", è in fase di sperimentazione presso il Royal Botanical Garden nella coltivazione del prezzemolo.

Chiaramente, queste nuove innovazioni nel recupero dei nutrienti dai rifiuti ci permettono di ridurre la dipendenza da una risorsa finita (fosforo).

Ma potrebbero anche consentirci di esplorare la possibilità di produrre un giorno cibo al di fuori del pianeta Terra, dove abbiamo bisogno di fertilizzanti. Le rocce fosfatiche potrebbero non essere disponibili in tali luoghi, ma avremmo un sacco di urina.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.