In Europa si stanno sperimentando una serie di strategie per trasformare i rifiuti agricoli ricchi di sostanze nutritive come piume di pollo, sterco di vacca e steli di piante in fertilizzante verde. Pieno di fosforo e azoto, i prodotti riciclati potrebbero aiutare a ridurre le emissioni dell'agricoltura intensiva e la dipendenza dalle importazioni di fertilizzanti.

L'agricoltura europea produce un'abbondanza di alimenti di alta qualità, ma anche enormi quantità di rifiuti da colture e animali da fattoria, di cui circa 1,4 miliardi di tonnellate di letame ogni anno.

I rifiuti agricoli traboccano di sostanze nutritive, ma questi sono spesso in molecole organiche complesse, che richiedono tempo per essere scomposti in minerali per l'utilizzo da parte delle piante coltivate. Il letame è voluminoso, difficili da trasportare e generalmente generati lontano dai campi coltivati. Di conseguenza, gli agricoltori si affidano a fertilizzanti chimici che vengono spesso importati in Europa.

Mentre il mercato dell'UE per i fertilizzanti è valutato tra 20-25 miliardi di euro all'anno, i fertilizzanti sintetici rappresentano l'80% dei prodotti. L'azoto viene prodotto prelevando la sostanza chimica dall'aria e utilizzando l'energia dei combustibili fossili per convertirla in sali di ammonio che le piante consumano facilmente. fosforo, l'altro ingrediente principale nel fertilizzante chimico, è costituito da rocce estratte principalmente in Marocco, ma anche Cina e Stati Uniti.

Nel frattempo, i nutrienti sparsi sui terreni agricoli possono lisciviare nei fiumi e nei laghi, causando fioriture algali e morte dei pesci, o evaporare come gas serra.

"Abbiamo troppi nutrienti che circolano in Europa, causando problemi ambientali, ' ha detto il professor Erik Meers, un chimico ambientale presso l'Università di Gent in Belgio. 'Abbiamo anche una quantità crescente di fertilizzanti chimici, azoto e fosfato, in uso.'

Si stima che circa 13,6 milioni di tonnellate di azoto e 1,8 milioni di tonnellate di fosforo entrino nell'agricoltura europea ogni anno attraverso fertilizzanti, ma anche le colture utilizzate nell'alimentazione animale.

"Non stiamo riciclando tutti i nutrienti che potremmo riutilizzare, ' ha detto il dottor Victor Riau Arenas, uno scienziato presso l'Istituto di ricerca e tecnologia agroalimentare in Catalogna, Spagna. È a capo di un progetto chiamato Circular Agronomics che mira a promuovere il riciclaggio dei nutrienti nella catena alimentare agricola e ad aiutare a ridurre le emissioni. "Miriamo a convertire la catena lineare che abbiamo oggi in una catena circolare riciclando i nutrienti."

Con la nuova legislazione dell'UE del marzo 2019 che semplifica la vendita di prodotti fertilizzanti realizzati con materiali riciclati, Il Dr. Riau e il Prof. Meers sono tra i ricercatori che ora lavorano per estrarre nutrienti puri dai rifiuti organici per produrre fertilizzanti sostenibili in sacchi.

microbi

La prima sfida è il trattamento dei rifiuti. Il fertilizzante chimico arriva ai cancelli della fattoria in sacchi con nutrienti minerali pronti per l'uso. Rifiuti animali e vegetali grezzi, però, devono prima essere scomposti dai microbi prima che le piante possano utilizzarli.

'Enormi quantità di nutrienti sono presenti nei rifiuti in forma organica e non sono efficienti per la produzione vegetale, ' ha detto il professor Meers. "Ecco perché gli agricoltori tendono ad apprezzare i fertilizzanti chimici".

Il prof. Meers guida un progetto di ricerca chiamato Nutri2Cycle che utilizza vari approcci per affrontare entrambi i lati di questa medaglia:il trattamento dei rifiuti agricoli, mentre lo utilizza per produrre prodotti abbastanza buoni da sostituire i fertilizzanti sintetici importati.

Per prima trattare il letame, Nutri2Cycle lo versa in un grande serbatoio chiamato biodigestore dove i microbi viventi scompongono la materia organica. Un digestato liquido, che assomiglia e ha la consistenza dei fondi di caffè, esce un tubo, lasciando dietro di sé un solido materiale simile al compost con la consistenza del porridge.

Il prossimo passo per gli scienziati è distillare la frazione liquida e trattarla fino a ottenere un composto chimico puro, come un sale di ammonio, è fatto. Questo è solo uno dei tanti processi messi alla prova dal progetto.

Il progetto Nutri2Cycle utilizza anche sensori per applicare il biofertilizzante nelle giuste quantità. Per esempio, i sensori nel vicino infrarosso potrebbero controllare con precisione quali nutrienti stanno andando in un campo, oppure un sistema di sensori potrebbe valutare quali appezzamenti di prato necessitano di fertilizzante e quali no.

Economia circolare

L'approccio è uno dei 24 che gli scienziati di Nutri2Cycle in tutta Europa stanno esplorando. Mirano a elaborare processi rurali industriali per promuovere un'economia agricola circolare. Per chiudere il ciclo, altri approcci includono un impianto pilota nella regione belga delle Fiandre che fornirà letame di maiale trattato in forma liquida alla lenticchia d'acqua. Questa pianta galleggiante è ricca di proteine ​​e verrà raccolta e testata come mangime per animali. Altre fonti di mangime coltivate da nutrienti riciclati potrebbero includere insetti o alghe.

Un esperimento come questo potrebbe a sua volta aiutare a sostituire alcuni dei milioni di tonnellate di soia spediti in Europa, principalmente dagli Stati Uniti, durante l'ultimo anno. La soia è un alimento per animali ricco di proteine. Ma contiene anche azoto che è un costituente cruciale delle proteine, e può essere recuperato nel letame animale. Lo stesso vale per il fosforo importato utilizzato nei fertilizzanti.

"Abbiamo questi vasti flussi di azoto e fosforo che arrivano verso l'Europa sotto forma di fertilizzanti chimici importati e sotto forma di mangimi per animali importati, ' ha detto il prof. Meers. "In questo modo importiamo azoto e fosforo, che poi finisce nel letame».

Altri approcci esplorati dal progetto Nutri2Cycle includono la verifica dei rifiuti riciclati dell'industria lattiero-casearia sulle colture in Irlanda. Questo scarto proviene dalla produzione di formaggio e dalla lavorazione del latte ed è ricco di azoto, nutrienti di magnesio e fosforo. Esamineranno anche campioni di letame di pollame, trattamento delle acque reflue di lavorazione delle patate e delle acque reflue urbane su pascoli per l'alimentazione animale e su mais.

Le aziende agricole che utilizzano rifiuti organici di solito mancano di informazioni adeguate, secondo il dottor SM Ashekuzzaman, un chimico ambientale a Teagasc, un'organizzazione irlandese di ricerca agricola, e uno scienziato con Nutri2Cycle. È difficile dire dai rifiuti organici quanti nutrienti sono pronti per l'uso delle piante, lui dice.

'C'è una lacuna nella conoscenza della quantità di nutrienti disponibili per le piante. Aggiungeremo a queste conoscenze utilizzando prove agronomiche e poi consiglieremo meglio gli agricoltori, ' Egli ha detto.

Avanzamento di precisione

Per aiutare l'agricoltura a diventare più efficiente, in Catalogna, Circular Agronomics utilizzerà in futuro il riscaldamento solare per trattare e essiccare il letame dei maiali al fine di produrre fertilizzanti. Inoltre, nutriranno con precisione le vacche da latte per ridurre il letame e le emissioni, mentre sarà sviluppato un impianto pilota in Germania per recuperare azoto e fosforo dagli scarti dell'industria alimentare.

Il Dr. Riau afferma che poiché il bestiame e l'agricoltura sono attualmente responsabili del rilascio di notevoli quantità di ammoniaca e altri gas serra, il trattamento di questi rifiuti aiuterà a ridurre le emissioni che stanno causando l'emergenza climatica.

'Ridurremo l'uso di fertilizzanti chimici, che ridurrà i costi, ma anche l'impatto ambientale dell'agricoltura sui suoli e la lisciviazione dei nitrati nelle acque sotterranee, ' Egli ha detto.