Aguas residuales: la nueva fuente de fertilizantes agrícolas

La cara oscura del desarrollo tecnológico es la generación de residuos y efectos indeseados. Por ejemplo, el uso de nitrógeno en agricultura conduce a la eutrofización de las aguas, un proceso en virtud del cual el exceso de nutrientes multiplica el desarrollo de la biomasa hasta colapsar el ecosistema. El resultado más visible son las extensiones de agua verde saturadas de algas.  Por suerte, la ciencia también permite encontrar soluciones a esos problemas. Dos de las últimas tecnologías desarrolladas permiten obtener fertilizantes a partir de las aguas residuales y de los biosólidos (los residuos procedentes del tratamiento de las aguas residuales).

Nitrógeno a partir del aire… y del agua

Después de la penicilina, pocos hallazgos han salvado más vidas humanas que los fertilizantes químicos a base de nitrógeno. Aunque hoy la tendencia sea a minimizar su uso, su papel fundamental en momentos históricos como la llamada “revolución verde” de la India en los años 60, está fuera de cualquier duda. Sin embargo, desde que hace un siglo los científicos alemanes Haber y Bosch desarrollaran el método que permitía obtener nitrógeno y amoníaco del aire, no se han producido avances significativos en ese campo. Un nuevo sistema desarrollado en Finlandia podría cambiar las cosas. La clave estaría en las aguas residuales.

El problema del proceso Haber-Bosch es que es muy intensivo en términos de consumo de energía (se estima que el 2% de la energía mundial se destina a la producción de fertilizantes). ¿Qué tal si se redujera el coste energético y a la vez se depurara las aguas? Este fue el razonamiento de los investigadores de la Universidad de Aalto. El reactor experimental que han desarrollado es capaz de extraer el 99% del nitrógeno presente en orines y entre el 90 y el 99% del fósforo con un consumo energético mucho más reducido que los procesos de desnitrificación habituales.

Su sistema pasa por elevar el PH del agua por medio del uso de hidróxido de calcio para extraer amoníaco gaseoso, un ingrediente utilizado para crear el sulfato de amonio o, lo que es lo mismo, fertilizante químico. Adicionalmente, se utilizan sales de calcio para precipitar el fósforo, que es otro componente de los fertilizantes industriales. Estas sales también son beneficiosas en terrenos ácidos como los finlandeses, así que al final del proceso todo queda aprovechado.

Uno de los miembros del equipo de investigadores, el profesor Riku Vahala, prefiere mostrarse cauto, ya que es preciso llevar a cabo más pruebas con distintos tipos de aguas residuales, además de completar todo un proceso de patentes para, en último lugar, integrar el proceso en las plantas de tratamiento de residuos actuales. No obstante, las ventajas de esta tecnología podrían ser inmensas.

Residuos sólidos libres de metales pesados

Uno de los problemas asociados al uso de biosólidos en la agricultura es la acumulación de metales pesados con efectos nocivos para la salud humana debido a su acumulación en el organismo. En Emiratos Árabes Unidos, concretamente en el Masdar Institute, han encontrado la respuesta al problema a través de un nuevo sistema que elimina el 90% del zinc y el 60% del cobre de los residuos que llegan a las plantas depuradoras de Masdar, un proyecto de ciudad ecológica abastecida con energía solar.

El proceso, cuya viabilidad comercial se está explorando desde su publicación en la revista Scientific Reports en el año 2016, podría permitir la conversión en fertilizante de las 26 000 toneladas de residuos sólidos producidos en EUA. Así, además de potenciar el papel del país como productor de fertilizantes, se retiraría una cantidad ingente de metales pesados que en la actualidad acaban en vertederos.

El procedimiento recurre a una conjunción de tecnologías que comprenden la utilización de una corriente eléctrica de baja intensidad que atraviesa los residuos entre dos electrodos. La llamada remediación electrocinética no era rentable hasta la fecha, pero la utilización de agua regia permite potenciar los efectos de este sistema para reducir el consumo energético. Por último, el tratamiento emplea pectina –un gelificante utilizado para espesar mermeladas entre otras cosas– para capturar los iones metálicos restantes que no fueron atraídos inicialmente por los electrodos.     

La economía circular, un valor en alza

Ambos sistemas de aprovechamiento de residuos sólidos permiten completar el ciclo del agua, pero también forman parte de una filosofía mucho más amplia: la economía circular. Este término, acuñado en 1980, describe una serie de estrategias para aprovechar y optimizar los recursos. Esto incluye el reciclaje, pero también otros sistemas como la regeneración espontánea de los materiales, la biomimética, la biodegradabilidad o la remanufactura, es decir, devolver el producto a su estado original. El objetivo final es alcanzar una sociedad de residuo cero.

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Fuente: Newswise, Aalto