Usar los residuos de agua para la alimentación

Investigadores alemanes han desarrollado un proceso eficiente y respetuoso del medio ambiente para recuperar fosfatos de las aguas residuales para su uso en fertilizantes. El proceso electroquímico, que está siendo probado en una planta piloto móvil, podría contribuir a un futuro sostenible para el uso de fósforo agrícola.

El fósforo es esencial para todos los organismos vivos. Como resultado, se aplica a los campos agrícolas en todo el mundo en la forma de un fertilizante de fosfato. Sin embargo, la principal fuente mundial de fósforo – roca fosfato – es cada vez más escaso y caro debido a la alta demanda mundial de fertilizantes. El efecto dominó está aumentando los precios de los alimentos y la inseguridad alimentaria.

Paradójicamente, cuando las reservas finitas del mundo de roca de fosfato disminuye, existe una tendencia sostenida de los productores de alimentos a la sobre-fertilizar la tierra. Lo que es más, grandes cantidades de fósforo, se excreta por los seres humanos, se pierde en las plantas de tratamiento de aguas residuales debido a su eliminación química con sales de hierro y aluminio que no pueden ser usados como fertilizantes.

Algunas medidas ya existen para recuperar fósforo de las aguas residuales en la forma de una sal de fosfato llamado estruvita (fosfato amónico magnésico). Sin embargo, estos enfoques requieren la adición de una base, para elevar el pH, y los productos químicos basados en magnesio como agentes precipitantes, incrementando los costes.

Los investigadores del Instituto Fraunhofer para ingeniería interfacial y biotecnología IGB en Stuttgart, Alemania, han desarrollado un proceso electroquímico para obtener estruvita a partir de aguas residuales sin la necesidad de añadir ningún producto químico. En su lugar, el magnesio requerido se añadió a través de un electrodo de magnesio, que es altamente reactiva y por lo tanto, requiere muy poca energía.

El sistema piloto tiene una alta célula electrolítica de 2 mts, a través del cual se dirige el agua residual. Con un ánodo de sacrificio de magnesio y un cátodo metálico, el proceso electrolítico divide las moléculas de agua en iones cargados negativamente hidroxilo en el cátodo. En el ánodo los iones de magnesio migran a través del agua y reaccionan con el fosfato y moléculas de amonio en la solución para formar estruvita. Esto tiene la ventaja de que puede ser utilizado como fertilizante sin procesamiento adicional.

«A medida que nuestro proceso tiene un consumo muy bajo de energía – 70 vatios-hora por metro cúbico de aguas residuales – su eficacia depende de los nutrientes (P, N) las concentraciones en el material tratado», explica Daniel Frank, que trabaja en el proyecto. ‘Cuanto mayor sea la concentración, más eficiente es nuestro proceso.

«Con el fin de alimentar a 9 mil millones de personas para el año 2050 tendremos que recuperar el fósforo de todas las fuentes de residuos orgánicos – incluyendo los excrementos humanos y las aguas residuales», dice Dana Cordell , quien investiga la sostenibilidad de fósforo en la Universidad de Tecnología de Sydney, Australia. «Si bien no hay solución de un ajuste para todos los contextos y países, la recuperación de fósforo de las aguas residuales en forma de estruvita ofrece importantes ventajas, ya que es puro, se puede aplicar directamente al suelo agrícola como un fertilizante de liberación lenta, tiene un alta concentración de fósforo y por lo tanto puede ser transportado a grandes distancias.

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