Luis Cosin me ha hecho llegar este análisis sobre la dependencia de la agricultura en los fertilizantes artificiales, y las limitaciones que emergen por los límites productivos de los mismos e incluso por la llegada del cenit energético. Imprescindible.
Salu2,
AMT
NITRÓGENO, FÓSFORO Y POTASIO
Este post pretende ser un alegato ecologista, aunque desde un punto de vista que quizá a algunos no les resulte familiar. Y es que ser ecologista tiene muchas caras, y es mucho más que protestar contra los humos y la contaminación.
No somos conscientes de la importancia del correcto reciclaje de los residuos orgánicos, y de la relevancia que va a tener en el futuro.
A continuación, intento explicar por qué:
El papel del Nitrógeno, el Fósforo y el Potasio
El
Nitrógeno (símbolo N, número atómico 7), el Fósforo (símbolo P, número
atómico 15) y el Potasio (símbolo K, número atómico 19) son tres
elementos imprescindibles para los seres vivos.
- El Nitrógeno forma parte de aminoácidos, proteínas y bases nitrogenadas del ADN. Entre un 10 y un 15% del peso de un ser vivo es Nitrógeno. Los aminoácidos enlazados en largas cadenas de enlaces peptídicos forman las proteínas, un componente básico de los seres vivos:
- El Fósforo, aunque presente en menores cantidades en los seres vivos, es fundamental para los procesos biológicos, ya que es parte integrante moléculas tan importantes como los ácidos nucleicos (AND, ARN) y el ATP (que es el intermediario energético por excelencia dentro de la célula). Un ejemplo es la base Adenina (uno de los “ladrillos” del ADN):
- El Potasio es un elemento esencial para los seres vivos, ya que interviene en procesos como la fotosíntesis y en gran cantidad de procesos bioquímicos dentro de las células. Es el responsable de que las células acumulen agua en su interior y no se deshidraten.
El
Nitrógeno y el Potasio son mucho más abundantes que el Fósforo, aunque
los tres son imprescindibles para la vida. Los tres juntos forman una
especie de “tríada mágica” que permite garantizar la fertilidad y la
producción agrícola en gran cantidad de suelos. Se habla de abonos NPK como la base de todos los demás.
En porcentaje de peso sobre materia seca, la presencia de estos elementos en los seres vivos es:
Todos los seres vivos heterótrofos (es decir, los que “comen” y “digieren” partes de otros seres vivos) obtienen el nitrógeno y fósforo de su alimento.
Son las plantas y los organismos fotosintéticos o autótrofos
los que deben capturarlos del medio (aire y suelo), con la excepción de
algunas plantas como la Drosera, que lo consiguen capturando
pequeños animales.
Nitrógeno, o la historia de un despilfarro en nuestros vertederos
El nitrógeno es abundante en la atmósfera, ya que un 75% del aire que respiramos consiste en moléculas de Nitrógeno (N2).
EL problema es que la molécula de N2, donde existe un triple enlace entre los átomos de Nitrógeno, es extremadamente estable. Es decir, es necesaria una gran cantidad de energía para separar la molécula en sus componentes (941 KJ/mol de N2, es uno de los enlaces más fuertes que existen).
El
Nitrógeno gaseoso es inerte y muy poco reactivo. Para romper la
molécula y poder usar el Nitrógeno como ladrillo para construir otras
moléculas, es necesario suministrar al menos esta energía (una parte se
recuperará luego al formarse los nuevos compuestos).
Las plantas toman el nitrógeno del suelo, en forma de nitratos (sales del ión NO3-). Este ión se forma por varios caminos:
- Por acción de las bacterias nitrificantes, que toman el N2 de la atmósfera y lo oxidan a ión nitrato (consumiendo en el proceso gran cantidad de energía, que obtienen de las raíces de las plantas con las que conviven en simbiosis, por ejemplo, las leguminosas).
- Por acción de los descomponedores de la materia orgánica muerta (saprófitos: hongos y bacterias) que generan amonio (NH4+) y éste posteriormente se oxida de nuevo a nitrito NO2- y nitrato NO3- por acción de las bacterias nitrificantes.
- Una parte de los nitratos del suelo se pierden por acción de otras bacterias (desnitrificantes).
El resultado es un ciclo biogeoquímico:
El
Nitrógeno que sale de la cadena (por ejemplo, porque forma parte de
cosechas y/o productos de ganadería que se exportan a otros lugares)
debe ser repuesto si no queremos que el suelo pierda fertilidad.
Los métodos tradicionales de agricultura permanente (permacultura) incluyen métodos como:
- El barbecho, consistente en dejar “descansar” el terreno para que crezca la hierba (que es una leguminosa típica) y así permitir que las bacterias nitrificantes hagan su tarea. Las leguminosas son de las pocas especies de plantas que pueden crecer en suelos pobres en Nitrógeno. Típicamente el barbecho debe hacerse sobre un suelo “blando” que pueda ser aireado convenientemente para que las bacterias tengan acceso al nitrógeno atmosférico.
- O bien la rotación de cultivos en la que una de las fases consiste en un barbecho o plantar una leguminosa comestible, como las judías, las habas o la alfalfa. Un esquema típico es: (1) trigo (2) avena y (3) barbecho.
- Y, por último, en la agricultura moderna, posterior a la “Revolución Verde”, el uso intensivo de fertilizantes nitrogenados, que son sales de nitrato. Para evitar la salinización del suelo con cationes metálicos, el fertilizante de referencia es el nitrato amónico (sal de nitrato con el catión amonio, (NH4+)(NO3-) ). El nitrato amónico tiene la ventaja además que todos sus componentes (amonio y nitrato) forman parte del ciclo natural del Nitrógeno y así no dejan residuos permanentes.
Alternativamente, se usa el Sulfato de Amonio (NH4+)2(SO4-2), para corregir deficiencias en azufre (que es también un elemento necesario para las plantas) con el ión sulfato (SO4-2).
El
problema aquí, aparte de la peligrosidad del compuesto (que puede
provocar accidentes como el vivido recientemente en Texas con la
explosión de una fábrica de fertilizantes que arrasó una población de
2.000 habitantes) es el elevado coste energético de obtener este compuesto a partir de las fuentes habituales de Nitrógeno (el aire).
La
entalpía de formación (energía calorífica) es de 366 kJ/mol a partir de
Nitrógeno, Hidrógeno y Oxígeno elementales. Teniendo en cuenta que 1
litro de gasolina almacena una energía de 38,65 MJ/litro, 1
litro de gasolina almacena la misma cantidad de energía interna que 105
moles de nitrato de amonio (8 kg de producto, más o menos).
En
su conocido (y escalofriante) artículo “Comiendo combustibles fósiles”,
Dale Allen Pfeiffer hace una contabilidad energética de la agricultura
intensiva moderna y llega a la conclusión que un 31% de la energía total
se utiliza para la fabricación de fertilizantes inorgánicos,
principalmente nitrogenados. Es el apartado que consume más energía. Más, incluso, que la irrigación y el transporte juntos.
“En
los EEUU, se gastan anualmente 400 galones de petróleo equivalente
(1.514 litros según la equivalencia del galón estadounidense; 1 galón =
3’785 litros; n. del t.) para alimentar a cada estadounidense (datos
proporcionados en 1994). El consumo de energía agrícola se descompone
como sigue:
- 31% para la fabricación de fertilizantes inorgánicos.
- 19% para el funcionamiento de la maquinaria agrícola.
- 16% para el transporte.
- 13% para regadíos.
- 8% para aumentar la ganadería (no se incluye la alimentación del ganado).
- 5% para el secado de cultivos.
- 5% para la producción de pesticidas.
- 8% gastos diversos (8)”
Pensemos
que la mayor parte de ese precioso nitrógeno extraído de las cosechas
acaba en las aguas residuales o en vertederos, lejos de los terrenos de
cultivo. Reciclar adecuadamente la materia orgánica, tanto la sólida
como la disuelta en aguas residuales, es una cuestión de eficiencia
energética fundamental.
Fósforo, o el temido “peak agrícola”
El caso del fósforo es aún más delicado.
No siendo un elemento abundante en la corteza terrestre, existe
principalmente en forma de fosfatos (minerales que contienen sales de
fosfato). El Fósforo sigue un ciclo en los ecosistemas que se ve
alterado por la agricultura:
Aparte de los minerales de fosfato (como el fosfato de Calcio o Apatito) las principales fuentes de fósforo son los restos animales y vegetales
(algunos ya fosilizados en rocas fosfáticas), y el agua del mar. Los
excrementos de ave (guano) son excelentes reservas de fósforo y se usan
ampliamente como fertilizante.
Con el fósforo ocurre algo parecido a lo que pasa con el Nitrógeno: la producción agrícola y ganadera con la exportación de la biomasa producida va retirando poco a poco el material (que no se recicla “in situ”, vía descomposición y compostaje) y va reduciendo por tanto la calidad del suelo.
Las principales vías para recuperar el fósforo perdido son:
- Compostaje de materia orgánica traída de otros lugares (vertederos, algas marinas, pescado…etc.).
- Guano (excrementos) de aves, sobre todo las que comen pescado. El Mar acumula una cantidad apreciable de fósforo que es asimilado por algas y peces y desde allí pasa a la cadena alimentaria.
- Reservas de mineral de fosfato: son rocas fosfáticas que pueden ser minerales (como el Apatito) o fósiles (como el guano fosilizado presente en Marruecos y Chile).
En el marco del “peak everything”, se habla también del pico del fósforo.
5 países concentran el 90% de las reservas conocidas de fosfatos. Al
ritmo actual de extracción, los EE.UU. agotarán sus reservas en menos de
30 años, y las reservas mundiales comenzarán a escasear en unos 75 o
100 años.
El panorama para la agricultura es muy preocupante.
Urge poner en marcha mecanismos de recuperación del fósforo utilizado
en el sector agroalimentario para poder reducir la dependencia de los
fosfatos importados.
El Potasio, de momento no supone un problema
Su abundancia en los suelos ricos en arcillas, que son los más frecuentes en la agricultura, es de un 3% aproximadamente.
La principal mena de potasio es la potasa
(presente en California, Alemania, Nuevo México, Utah y en Canadá). En
un futuro breve pueden convertirse en fuentes de potasio yacimientos en
Argentina (Mendoza y Neuquén). Los océanos también son fuentes de
potasio, pero a un coste energético mayor, ya que la cantidad de potasio
del agua salada es muy inferior a la de sodio y es necesario un proceso
de separación química.
Referencias
