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El fósforo es un recurso no renovable; Se estima que con la tasa actual de minería de fosfato y uso de fósforo, nos quedaremos sin fósforo en 50-100 años.
¿Sabía que el fósforo es un recurso no renovable? Solo hay una cantidad finita de fósforo en este planeta, y una vez que usamos esta cantidad, no se puede reemplazar.
Sin embargo, el fósforo es un nutriente crítico para la agricultura y la seguridad alimentaria. Las plantas necesitan tres nutrientes primarios: nitrógeno, fósforo y potasio. La producción de alimentos sostenidos requiere un suministro sostenido de estos nutrientes clave (junto con otros).
El fósforo es un nutriente esencial para las plantas (créditos: mikeygl/freepik)
El fertilizante de nitrógeno está hecho de nitrógeno atmosférico, del cual existe un suministro abundante. El potasio proviene de reservas de potasa, de las cuales hay cantidades finitas, pero todavía nos queda bastante. Se estima que a la tasa de uso actual, nos quedan unos 600 años de potasio para nuestro uso.
Sin embargo, estamos utilizando rápidamente nuestros suministros limitados de fósforo, a medida que continuamos fertilizando nuestros campos, y perdemos aún más ese fósforo a través de nuestros sistemas de aguas residuales.
Asegurar un suministro de fósforo a largo plazo es clave para la seguridad alimentaria global. ¿Qué pasará cuando usemos todo el fósforo en la Tierra? ¿Hay formas de hacer que nuestros suministros de fósforo duren más?
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¿Por qué las plantas necesitan fósforo y cómo lo obtienen?
El fósforo constituye algunas biomoléculas muy importantes. Es parte del ADN, el ARN y las moléculas que componen su membrana celular. También es una parte esencial de la respiración y la transferencia de energía en toda la vida, ya que es parte de la moneda energética de la célula: ATP (trifosfato de adenosina).
Las plantas necesitan fósforo para formar nuevas células vegetales a través de la división celular, lo que significa que las plantas necesitan que crezca. La deficiencia de fósforo conduce al crecimiento atrofiado y las hojas descoloridas.
Las plantas obtienen su fósforo del suelo. El fósforo regresa al suelo cuando la planta muere y decae. Esto es parte de un ciclo natural llamado ciclo de fósforo, que equilibra los niveles de fósforo en la Tierra.
Ahora, cuando cultivamos cultivos, es un poco diferente.
Las plantas usan fósforo del suelo cuando cultivamos cultivos, pero cada vez que cosechamos cultivos, el fósforo que la planta había usado y asimilado en sí mismo se elimina de manera efectiva. Transportamos esos cultivos a los consumidores en algún lugar lejano. Este fósforo que se elimina del suelo debe reponerse.
Los consumidores comen el alimento y el fósforo se excreta de sus cuerpos. En ese momento, el fósforo ingresa al sistema de aguas residuales urbanas junto con la excreta.
Los agricultores prefieren fertilizantes de fósforo mineral, que contienen una mayor concentración de fósforo (créditos: vitalii-petrushenko/freepik)
Tradicionalmente, los agricultores usaban estiércol y excreta humana para complementar el fósforo disponible naturalmente en el suelo. También se utilizaron fertilizantes hechos de desechos orgánicos (humanos e industriales), excretas de animales, subproductos de matadero y fuentes relacionadas. Sin embargo, con el aumento de la población, la urbanización y una demanda cada vez mayor de alimentos, a mediados del siglo XII, los agricultores cambiaron a fertilizantes de fósforo mineral, que contienen una mayor concentración de fósforo.
A nivel mundial, usamos 148 millones de toneladas de fósforo cada año.
El fósforo es un recurso no renovable
El fósforo no se puede sintetizar en el laboratorio. Proviene de fosforita mineral o fosfato de roca. Hay un estimado de 68 mil millones de toneladas de reservas de fosfato en el mundo, pero estas reservas no se distribuyen uniformemente. Tampoco son accesibles igualmente (y fácilmente) debido a las tensiones geopolíticas.
El fertilizante de fósforo se produce después de minería de fosforita o fosfato de roca, y luego tratarlo con ácido sulfúrico o ácido fosfórico. El fosfato de roca triturada también se usa como fertilizante, pero el fósforo en el fosfato de roca es muy insoluble.
Marruecos tiene la mayoría (> 70%) de las reservas globales de fosforita. Otros países con reservas de fosforita incluyen China (5%), Siria (3%), Argelia (3%) y los Estados Unidos, Rusia, Sudáfrica, Jordania y Egipto (3%cada uno).
Aunque Marruecos tiene las mayores reservas, no es el mayor productor de fósforo, principalmente debido a las tensiones políticas. China es el mayor productor de fosfato, y se estima que a la tasa actual, sus reservas de fosfato se agotarán en 35 años. China también ha limitado la exportación de fósforo para asegurar su suministro doméstico. Estados Unidos tiene valor de reservas de fósforo que quedan (estimadas en 2009).
Peak Phosphorus: ¿Qué es?
El concepto de fósforo máximo se introdujo en 2009 y estima el punto en el que la producción de fósforo de buena calidad alcanzará un nivel máximo. La investigación estima que esto sucederá para 2033.
Más allá de este punto, la calidad del fósforo disminuirá, y el costo de producir más fósforo será mayor que la ganancia. Como resultado, la producción disminuirá o el precio aumentará significativamente.
El 90% del fosfato de roca que se extrae se usa para la producción de alimentos (alimento humano y alimento para animales).
Se estima que con la tasa actual de minería de fosfato y uso de fósforo, nos quedaremos sin fósforo en 50-100 años. Sin embargo, con la creciente población global y los hábitos alimenticios cambiantes que conducen a la necesidad de producir más alimentos, la demanda de fósforo aumentará, y podríamos quedarse sin fósforo incluso antes.
¿Hay una solución?
Necesitamos fósforo para la seguridad alimentaria. Esto significa que necesitamos encontrar una manera de continuar manteniendo un suministro constante de fósforo en el suelo agrícola. La solución puede estar en el lado de la oferta o en el lado de la demanda.
Por el lado de la oferta, la exploración de más reservas, así como las innovaciones en la forma en que extraemos fósforo, pueden proporcionar formas de extender este recurso finito.
Por otro lado, hay un margen significativo de mejora en el lado de la demanda.
Actualmente, existe un gran problema con el uso excesivo de fertilizantes, lo que conduce a muchos desechos. Solo alrededor del 20% del fósforo que usamos en la agricultura se utiliza en la producción de alimentos. El resto se desperdicia a través del agua de escorrentía de los campos y conduce a la eutrofización de los sistemas de agua subterránea.
El exceso de fertilizante conduce a la eutrofización de los sistemas de agua subterránea (créditos: Dimitrios Karamitros/Shutterstock)
Comprender la genética del uso eficiente de fósforo por las plantas puede conducir al desarrollo de variedades de cultivos que usan fósforo de manera más eficiente y necesitarán menos fertilizante de fósforo para un rendimiento óptimo.
Además, las opciones dietéticas también tienen una implicación en la cantidad de fósforo. Una dieta vegetariana utiliza significativamente menos fósforo que una dieta a base de carne.
Fósforo de reciclaje
Al mismo tiempo, hay oportunidades significativas para reciclar el fósforo que utilizamos. Los ejemplos de fósforo de reciclaje incluyen el fósforo en recuperación del estiércol y la excreta humana.
Cuando los agricultores usan estiércol, parte del fósforo usado por los cultivos destinados a convertirse en alimento animal se devuelve al suelo. Sin embargo, el suministro de estiércol en regiones con suelo enriquecido con fósforo a menudo es alto, y en áreas con suelo deficiente en fósforo, es limitado.
Necesitamos encontrar una manera de mantener un suministro constante de fósforo para la agricultura. (Créditos: Pixel-Shot-Com/Freepik)
Los humanos excretan casi el 100% del fósforo consumido en sus alimentos y la mayor concentración de este fósforo está en la orina. La excreta humana a menudo termina en sistemas de eliminación de aguas residuales urbanas y vías fluviales. Actualmente, solo el 10% de la excreta humana se circula nuevamente al sistema agrícola.
Otras formas de reciclar fósforo, incluidos los residuos de cultivos de arado en el campo, así como el compostaje de desechos de hogares, plantas de procesamiento de alimentos y minoristas de alimentos.
Conclusión
Hoy no hay un reemplazo viable para el fertilizante de fósforo.
Dada la importancia del fósforo para garantizar la seguridad alimentaria, necesitamos un esfuerzo más enfocado para reducir el desperdicio, optimizar el uso y reciclar el fósforo de manera eficiente. Aunque los ensayos a pequeña escala para recuperar el fósforo de los desechos y las excretas existen, llevará muchos años hacerlo en una escala lo suficientemente grande como para apoyar la producción agrícola global.
Referencias (haga clic para expandir)
- (2022, 15 de septiembre). Acercándose al máximo fósforo. Naturaleza plantas. Springer Science and Business Media LLC.
- Cordell, D., Drangert, J.-O. y White, S. (2009, mayo). La historia del fósforo: seguridad alimentaria global y alimentos para el pensamiento. Cambio ambiental global. Elsevier bv.
- Países con las mayores reservas de fosfato.
- Por qué el fósforo es importante.
- Conceptos básicos de fósforo | Gestión integrada de cultivos.