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El fósforo es un ingrediente esencial en los fertilizantes y un contaminante importante. Necesitamos abordar ambos problemas.
El problema de la fertilización de la tierra es tan antiguo como la propia agricultura. Cuando los primeros humanos comenzaron a dedicarse a la agricultura sedentaria, rápidamente se dieron cuenta de que, si bien los cultivos necesitaban nutrientes para su crecimiento, los ciclos repetidos de cultivo y cosecha agotaban estos nutrientes, reduciendo el rendimiento con el tiempo. Las primeras sociedades agrícolas comenzaron a notar que ciertas áreas producían mejores cultivos y que los suelos podían reponerse.
Esta observación condujo a prácticas para restaurar los nutrientes esenciales en el suelo necesarios para el crecimiento de plantas y cultivos. Las comunidades indígenas de todo el mundo desarrollaron métodos de fertilización, por ejemplo, utilizando restos de peces y excrementos de pájaros (guano) como fertilizantes.
Los cuerpos de agua dulce del mundo están asfixiados por el fósforo
Esto cambió en el siglo XIX, cuando se produjeron importantes avances en la química, que llevaron a la creación de fertilizantes sintéticos y a la identificación del nitrógeno, el fósforo y el potasio. Son la base de los fertilizantes químicos sintéticos modernos y han provocado un auge de la productividad agrícola. La Revolución Verde de mediados del siglo XX aceleró la adopción de variedades de cultivos de alto rendimiento y el uso intensivo de estos fertilizantes, y hoy estas sustancias son cruciales para sostener la producción mundial de alimentos.
Pero ahora tenemos un problema. El fósforo es escaso y existe sólo en cantidades limitadas, en determinadas formaciones geológicas. No sólo nos estamos quedando sin él, sino que también contamina el medio ambiente. No existe como gas, lo que significa que sólo puede pasar de la tierra al agua, donde provoca la proliferación de algas y la eutrofización.
La geopolítica y el juego del fósforo
La historia del fósforo abarca desde su descubrimiento en el guano hasta las cadenas de suministro globales actuales. Hoy en día, un puñado de países controlan la mayor parte de las reservas mundiales de fósforo. Esta es una preocupación geopolítica importante. Las reservas más grandes del mundo se encuentran en Marruecos y la región del Sahara Occidental. Pero aquí el fósforo coexiste con el cadmio, un metal pesado que puede acumularse en los riñones de animales y humanos cuando se ingiere. La eliminación del cadmio también es un proceso costoso.
Como resultado, los fertilizantes cargados de cadmio a menudo se aplican al suelo, son absorbidos por los cultivos y consumidos, bioacumulándose en nuestros cuerpos. Los estudios han encontrado que esto acelera las enfermedades cardíacas. En 2018, la UE aprobó una nueva legislación para regular los niveles de cadmio en los fertilizantes.
Sólo seis países tienen reservas sustanciales de fósforo libre de cadmio. De ellos, China restringió las exportaciones en 2020 y muchos países de la UE ya no compran a Rusia. De modo que el mercado de fósforo seguro se ha disparado repentinamente. Esta es una de las razones por las que Sri Lanka prohibió la importación de fertilizantes sintéticos y se volvió orgánico en 2021, experimentando luego una caída repentina en el rendimiento de los cultivos que precipitó una crisis política.
Hoy en día, la India es el mayor importador mundial de fósforo, la mayor parte procedente de los depósitos cargados de cadmio de África occidental. No todos los cultivos absorben cadmio al mismo ritmo, pero el arroz, un cultivo básico en la India, es particularmente susceptible; Los agricultores indios también aplican muchos fertilizantes al arroz. Otros cereales, como el trigo, la cebada y el maíz, también absorben cadmio, aunque menos.
(La absorción de cadmio por los cultivos varía según la calidad del suelo, las condiciones climáticas y el tipo y variedad de cultivos cultivados. Los factores sociales y culturales afectan aún más la ingesta de cadmio en el cuerpo humano y la gravedad de los efectos sobre la salud).
Por lo tanto, es posible que en el futuro nos enfrentemos a una decisión difícil: si no eliminamos el cadmio del fósforo, podemos enfrentarnos a una crisis de salud pública; si lo hacemos, los fertilizantes serán más caros.
El problema de la eliminación del fósforo
En primer lugar, sólo alrededor de una quinta parte del fósforo extraído se consume a través de los alimentos. Gran parte se pierde directamente en las masas de agua como escorrentía agrícola, debido a la aplicación excesiva de fertilizantes.
En segundo lugar, la mayor parte del fósforo que consume la gente acaba en las aguas residuales. La mayoría de las aguas residuales en la India todavía no reciben tratamiento o sólo se tratan hasta el nivel secundario. Entonces, incluso si la materia orgánica se digiere, el efluente vertido de las PCT todavía contiene nitratos y fosfatos. De estos, los nitratos pueden ser digeridos por bacterias desnitrificantes y liberados de forma segura como gas nitrógeno a la atmósfera, mientras que el fósforo permanece atrapado en los sedimentos y la columna de agua.
Luego es absorbido por las floraciones de algas que crecen en respuesta al alto suministro de nutrientes y, cuando se descomponen, las bacterias que se alimentan de ellas consumen el oxígeno disuelto. El resultado: los cuerpos de agua se quedan sin oxígeno, lo que provoca la muerte de peces. Las floraciones de algas también son tóxicas y causan problemas respiratorios, náuseas y otras dolencias a las personas expuestas a ellas.
Encontrar fósforo en otros lugares
Dado que gran parte del fósforo no es absorbido por los cultivos, una forma de mejorar la escasez de fósforo es reducir el uso de fertilizantes químicos mediante la agricultura de precisión. Los enfoques agroecológicos de bajos insumos están demostrando ser cada vez más una alternativa viable. Si se practican correctamente, se pueden lograr con poca o ninguna pérdida de rendimiento, especialmente en los pequeños agricultores que no pueden afrontar el costo de los fertilizantes y pesticidas químicos.
Pero existe un interés creciente en cerrar el círculo del fósforo extrayendo aguas residuales urbanas para producir fósforo de alta calidad. De hecho, el interés en las “economías circulares del agua” ha llevado a la Unión Europea –que casi no tiene reservas propias de fósforo– a repensar el ciclo del agua urbano.
En primer lugar, los inodoros con separación en fuente: casi dos tercios del fósforo que consumimos se excreta en la orina y el resto en las heces. La orina también contiene grandes cantidades de nitrógeno y potasio. Si podemos recolectar este flujo de desechos seguro y concentrado, podríamos generar una fuente local de fertilizantes. Los sanitarios con separación en fuentes están diseñados para separar la orina de las heces. Para que se generalicen, los edificios y hogares necesitarán un sistema de recolección y almacenamiento, lo que conducirá a un sistema logístico que recolecte y procese la orina de manera centralizada.
En segundo lugar, el reciclaje de aguas residuales y lodos: el reciclaje de aguas residuales ya se produce de alguna forma en la India hoy en día. Las aguas residuales ricas en nutrientes se aplican directamente a la agricultura, como en el proyecto KC Valley-Kolar, que transporta las aguas residuales de Bengaluru a las regiones de Kolar con escasez de agua. Pero existe la preocupación de que la cantidad de nutrientes pueda ser demasiado alta y eventualmente degradar el suelo. De manera similar, en muchas ciudades y pueblos, los agricultores ya retiran el lodo de las PCT, pero resulta voluminoso de transportar. Entonces, si bien los agricultores pueden estar dispuestos a pagar por el transporte de lodos, no pueden permitirse el lujo de pagar un STP por los lodos en sí. Por lo tanto, el reciclaje de aguas residuales hoy en día no ayuda a que el tratamiento de aguas residuales sea rentable.
Aquí existe potencial para una innovación revolucionaria: la extracción de lodos de las STP para recuperar nutrientes. Empresas como EasyMining en Europa están modernizando las STP para recuperar nutrientes de las aguas residuales. El producto final tiene el mismo aspecto que el fertilizante convencional y, de hecho, es de mayor calidad y comercializable a un coste comparable.
La extracción de fósforo de las aguas residuales permite a los países controlar su propia producción de fósforo y al mismo tiempo abordar el problema de la eutrofización de las masas de agua.
Problemas con los incentivos
En teoría, dados los elevados precios actuales de los fertilizantes, estas tecnologías ya son económicamente viables. ¿Por qué entonces no se han realizado?
Un problema son los incentivos en los extremos de abastecimiento y usuario de la cadena de valor del fósforo. En la India rural, los agricultores más poderosos de las aldeas suelen ser también los traficantes de pesticidas y fertilizantes y otorgan crédito a los agricultores con propiedades más pequeñas. Como resultado, estos últimos se ven incentivados a aplicar exceso de fertilizantes en lugar de reducirlos. Esto debe abordarse por separado, mediante mejores servicios de extensión y campañas de sensibilización.
En la India urbana, las aguas residuales se perciben como una actividad indigna, históricamente relegada a las personas que pertenecen a las llamadas castas «inferiores». Las regulaciones reflejan esta mentalidad de “deshacerse de eso”. En todo el mundo, las regulaciones se han formulado en términos de estándares de descarga. Las empresas deben garantizar que los niveles de nitratos y fosfatos en las plantas de tratamiento de efluentes estén por debajo de un nivel aceptable. Pero cuando las regulaciones están escritas de esta manera, los operadores de plantas de tratamiento en la India a menudo diluyen los efluentes con agua dulce antes de descargarlos. La dilución no es realmente una solución a la contaminación, ya que de todos modos la misma cantidad de nutrientes termina en los cuerpos de agua.
Incluso si se endurecen la regulación y el cumplimiento, el problema fundamental persiste: el tratamiento de aguas residuales es un centro de costos, no un centro de ingresos, para la mayoría de las ciudades. Nadie quiere pagar el alto costo, ni siquiera Bengaluru, una ciudad con un PIB per cápita relativamente alto. Y si bien a las empresas de servicios públicos se les paga por suministrar agua, no obtienen ingresos adicionales por tratar las aguas residuales según los estándares. De hecho, desde su perspectiva, simplemente aumenta el costo del tratamiento de aguas residuales, lo que los sobrecarga aún más. Por eso tienden a demorarse hasta que el Tribunal Verde Nacional les impone una multa.
Es por eso que repensar fundamentalmente todo nuestro enfoque puede funcionar. Si la tecnología es lo suficientemente barata, ¿podemos otorgar una concesión para establecer plantas de extracción de fósforo y permitirles vender el fertilizante? Para lograrlo, necesitamos un cambio sistémico, no incremental.
Esto requiere que cada una de las partes interesadas haga pequeños ajustes. Los innovadores necesitan reducir los costos de la extracción de aguas residuales para ser financieramente viables en la India; los reguladores deben permitir el uso de fósforo extraído de zonas urbanas en la agricultura; y los STP deben pagarse no en función de los estándares de descarga sino de la recuperación de nutrientes.
Y esos cambios, aunque complicados, también podrían resolver múltiples problemas. India puede volverse menos dependiente de crisis geopolíticas inciertas; los agricultores pueden adquirir fertilizantes a precios asequibles; los cuerpos de agua tendrán alguna esperanza de ser aptos para nadar (después de eliminar los nutrientes heredados en los lechos de los lagos); y la salud pública puede beneficiarse del consumo de alimentos cultivados en suelos libres de cadmio.
El fósforo es escaso y existe sólo en cantidades limitadas, en determinadas formaciones geológicas. No sólo nos estamos quedando sin él, sino que también contamina el medio ambiente.
La historia del fósforo abarca desde su descubrimiento en el guano hasta las cadenas de suministro globales actuales. Hoy en día, un puñado de países controlan la mayor parte de las reservas mundiales de fósforo. Esta es una preocupación geopolítica importante. Las reservas más grandes del mundo se encuentran en Marruecos y la región del Sahara Occidental.
Sólo seis países tienen reservas sustanciales de fósforo libre de cadmio. De ellos, China restringió las exportaciones en 2020 y muchos países de la UE ya no compran a Rusia. De modo que el mercado de fósforo seguro se ha disparado repentinamente.
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