Estruvita, el mineral que fertilizará el camino hacia la sostenibilidad

Estruvita, el mineral que fertilizará el camino hacia la sostenibilidad

El uso masivo del fósforo ha provocado que su futuro y el medio que nos rodea pendan de un hilo. En vista de la necesidad por seguir utilizándolo, algunos expertos abogan por el uso de estruvita, un mineral fosfato con numerosas ventajas ambientales que se produce en las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR)


El ser humano necesita el fósforo para sostener su actual estilo de vida, a pesar de que es consciente de que esa misma sustancia le está matando lentamente, o mejor dicho, está acabando con las fuentes de agua y el medio natural que necesitan los seres vivo para subsistir. Ante esta muerte anunciada, la estruvita puede suponer la diferencia entre la vida o la hecatombe.

Aunque para comprender cómo la estruvita puede resolver este problema, antes hay que entender por qué el fósforo ha pasado de ser un aliado para la humanidad a suponer un verdadero quebradero de cabeza.

Como señala el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), la vida vegetal de este planeta depende, entre otras cosas, del equilibrio entre dos nutrientes: el fósforo y el nitrógeno, que hasta el siglo XIX estaban presentes en cantidades saludables en los suelos de este planeta.

A partir de ese siglo, los grandes químicos de la época, empezando por el alemán Justus von Liebig, se percataron de que las plantas dependían de esos nutrientes para poder desarrollarse. Nutrientes que, casualmente, estaban presentes en los desechos agrícolas, por lo que desde entonces se comenzó a suministrar estiércol a los cultivos para potenciar su crecimiento. Más tarde, la roca fosfática, descubierta en 1850, sustituyó estos desechos como principal fertilizante, sobre todo a partir de la segunda década del siglo XX.

Esta estrategia, sin embargo, comenzó a desestabilizar el ciclo global del fósforo hasta triplicar la tasa de movimiento de este nutriente desde los depósitos minerales hacia las masas de agua naturales, a las que llegaba a través de los desechos humanos ricos en fósforo, ya sea por la actividad ganadera o agraria, o por el vertido de aguas residuales sin tratar al medio.

La extracción de fósforo se intensificó a mediados del siglo XX

El agua rica en fósforo favorece un proceso que los científicos denominan eutrofización en el que la sobrefertilización del medio favorece el crecimiento desmedido de algunas especies de algas en la superficie de las masas de agua hasta el punto de impedir el paso de la luz solar . La falta de luz impide que las algas del fondo realicen la fotosíntesis y, por lo tanto, imposibilita la generación de oxígeno de la que dependen los organismos que viven en ese ecosistema.

“Pensamos que estas algas y plantas acuáticas -del fondo- juegan un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad del agua y de la biodiversidad en los ecosistemas de agua dulce, ya que están en la base alimentaria de una gran red de organismos“, comenta Josep Peñuelas, investigador del CSIC en el Centro de Investigación Ecológica y Aplicaciones Forestales (CREAF), en un artículo en SINC.

En este sentido, un estudio realizado por expertos del Instituto de Investigación Tecnológica de Michigan (MTRI) destaca que 11 de los grandes lagos de los que dependen el 50% de la población mundial sufrieron una eutrofización sin precedentes, adulterada aún más si cabe por los efectos del cambio climático. Algunas de las masas de agua, como el lago Great Slave -Canadá- aumentó en 16 años su productividad biológica en un 20%.

Hay que tener en cuenta que el nitrógeno y el fósforo no influyen de igual manera en el proceso de eutrofización. De hecho, el principal desencadenante de la eutrofización en las aguas continentales es el fósforo, mientras que en las aguas marinas es el nitrógeno.

Asimismo, el fósforo en forma de ortofosfato y el nitrógeno en forma de nitrito, nitrato o amonio son los que aceleran en mayor medida este proceso.

Sin embargo, la eutrofización solo es el principio. Como recuerda la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la piedra fosfática es un recurso natural no renovable, es decir, que llegará un momento en el que no podamos acudir más a ella. Y ese momento, según algunos expertos, podrá ser a mediados de este siglo.

Del mismo modo, advierte que el ciclo del fósforo está roto, en términos de producción, porque mientras algunas regiones están altamente contaminadas por fósforo, otras no pueden acceder al suficiente fósforo para mantener sus campos de cultivo activos y, por lo tanto, garantizar su seguridad alimentaria. Al mismo tiempo, la escasez de fósforo de calidad está provocando que los costes de tratamiento anteriores a su utilización se incrementen, alejando aún más a las regiones pobres de su utilización.

“El impacto combinado del aumento de la demanda, la disminución de las reservas y las limitaciones geopolíticas podría resultar en una disminución sustancial en la producción y el suministro de fertilizantes de fósforo químico en el mercado global”, destaca la ONU.

“Por ese motivo, a medida que crece la población mundial, el ciclo global del fósforo debe volver a mapearse para garantizar alimentos suficientes para todos y al mismo tiempo reducir los costosos daños ambientales”, subrayan desde la ONU.

Estruvita al rescate

Ante esta situación, el PNUMA, así como otras organizaciones, como la Asociación Mundial para la Gestión de Nutrientes, aboga por el desarrollo de una infraestructura capaz de gestionar y producir fósforo de forma sostenible en beneficio de las personas y del planeta.

Dado que la mayor parte de los ingresos de fósforo en la naturaleza provienen de los desechos vertidos de las ciudades, siendo las aguas residuales una de sus principales fuentes, la ONU señaló a las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) como unas posibles aliadas, y más sabiendo que desde principio del siglo XX tenían que lidiar con la estruvita de sus instalaciones.

estruvita
Estruvita obstruyendo una cañería |Foto: HRS Heat Exchangers

La estruvita es un mineral de la clase de los minerales fosfatos por el que se conoce normalmente al fosfato de magnesio y amonio hexahidratado. En ocasiones, cuando pierde alguna de moléculas de agua, debido a su inestabilidad a partir de los 50 grados Celsius, pasa a denominarse estruvita monohidratada o dittmarita.

En cualquier caso, y al igual que la alta presencia de fósforo, su baja solubilidad lo convierten en un curioso fertilizante ya que, en muchas ocasiones, se desea que los compuestos posean esta cualidad para fertilizar grandes campos con menos frecuencia. Además, esa insolubilidad impediría que el fósforo penetrase en las masas de agua y, por lo tanto, frenaría el proceso de eutrofización.

“El fósforo reciclado obtenido de las estaciones depuradoras de aguas residuales tiene generalmente un contenido en metales pesados bastante menor que el de las rocas fosfáticas, lo que también lo hace interesante para la industria del fósforo por el menor pretratamiento requerido. El fósforo recuperado podría ser así una fuente alternativa de materias primas para la industria de los fosfatos”, señala un estudio de la Universidad Politécnica de Valencia.

“Uno de los únicos inconvenientes que presenta la estruvita es que para ciertos cultivos necesita ser complementado con potasio para alcanzar los requisitos deseables de nitrógeno, fósforo y potasio, lo que incrementaría su coste de producción”, resalta ese mismo estudio.

Este mineral fosfático fue identificado por primera en una EDAR a finales de la década de los años 30 mientras se estudiaba el proceso de digestión de la planta. En ese momento, se percataron de que muchas de las tuberías que transportaban los fangos estaban atascadas, sobre todo en sus codos, por unos cristales que identificaron como estruvita, iniciando así una carrera por evitar que surgieran.

A pesar de que en muchas ocasiones el problema persiste, esa carrera se ha intensificado aún más por la necesidad de reciclar los fósforos que producimos a un bajo coste y de reducir nuestro impacto ambiental hasta el punto de que el ingenio humano ha hecho evolucionar a las EDAR en lo que hoy se conocen como biofactorías.

Más que una simple instalación, se trata de factorías de recuperación de nutrientes, de generación de energía y de depuración de aguas, pasando así de gestionar un residuo a gestionar un recurso que, en este caso, no encuentra ningún sustito en la naturaleza.

La estruvita y las biofactorias, por tanto, constituyen un pilar básico del camino que queremos seguir como una sociedad sostenible, circular. Una sociedad que pretende organizarse y trabajar garantizando la vida de sus habitantes, su futuro y, por supuesto, la integridad de los ecosistemas que en el pasado fueron destruidos sin ningún miramiento.



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