La tecnología puede contribuir de manera importante a reducir las emisiones de nitrógeno en la agricultura holandesa, según científicos de la Universidad e Investigación de Wageningen. Han trazado qué tecnologías son la mejor inversión para tener un efecto máximo en la reducción de las emisiones de nitrógeno en el sector.

Agricultura circular con nitrógeno en equilibrio es el título del programa de base de conocimientos en el que seis institutos de investigación de Wageningen han trabajado juntos para explorar el potencial de la tecnología para abordar el problema del nitrógeno. Hay un gran excedente en los Países Bajos, principalmente debido a la forma en que ingresa al sistema mucho más nitrógeno anualmente a través de los alimentos, la alimentación animal y la producción de fertilizantes artificiales del que se elimina.

Peter Geerdink fue líder del proyecto en nombre de Wageningen Food & Biobased Research. “Un enfoque eficaz del problema del nitrógeno holandés requiere una perspectiva amplia que vaya más allá de las medidas políticas, como la reducción de ganado y la compra de los agricultores. Hay muchas cosas que podemos hacer desde un punto de vista tecnológico para ayudar a resolver el problema ”. Esta conclusión está en línea con el pacto del nitrógeno elaborado por LTO, Natuurmonumenten, Natuur & Milieu, VNO-NCW y Bouwend Nederland a finales de mayo de 2021 que propone seis mil millones de euros de inversión en ‘innovaciones de amplio alcance’ para las empresas agrícolas.

Corrientes residuales para alimentación animal

Los científicos comenzaron el proyecto investigando qué botones se podrían presionar para lograr un nivel de emisión de nitrógeno más equilibrado en la agricultura. Reducir la importación de piensos es una de esas opciones. Según Geerdink, la importación de (principalmente) harina de soja agrega más de 400 millones de kilos de nitrógeno al ciclo del nitrógeno holandés cada año.

“Además de reducir el ganado, la reducción de las importaciones se puede lograr reemplazando recursos importantes con corrientes residuales de cultivos locales. Estas corrientes ahora se procesan en gran medida de forma de baja calidad, como en compost o para la producción de biogás. Los agricultores que procesan estos flujos residuales en alimentos para animales podrían ser potencialmente más rentables. El refinado y el procesamiento con las especificaciones correctas pueden convertirlos en alimentos para animales saludables, nutritivos y sabrosos «.

Prevención de pérdidas de amoniaco del estiércol

Otro botón que se puede presionar para reducir las pérdidas de amoníaco dentro y alrededor de la granja se puede encontrar en el establo de vacas. El establo de vacas y sus emisiones de amoniaco hacen un gran aporte a los depósitos de nitrógeno en la naturaleza, que potencian el crecimiento de algunas variedades de plantas (pasto, ortigas, moras) a costa de otras. Los cobertizos para vacas se mantienen abiertos para crear ventilación natural, que es una condición importante para la salud del ganado. Como resultado, el aire no se filtra (como es el caso en los cobertizos de cerdos cerrados) y grandes cantidades de nitrógeno se filtran al aire exterior como amoníaco del estiércol. Desde el punto de vista técnico, se puede ganar mucho desarrollando e instalando limpiadores de aire en los cobertizos abiertos.

Otro desafío tecnológico implica evitar que el amoníaco se escape del estiércol almacenado para empezar. Geerdink: “Tenemos que trabajar hacia sistemas cerrados de almacenamiento de estiércol para evitar que el amoníaco desaparezca en el aire. Cada año, del estiércol animal se liberan unos 71 millones de kilos de amoniaco que, en cambio, podrían aplicarse como materia prima para fertilizantes artificiales. Los fertilizantes artificiales se producen tradicionalmente convirtiendo el nitrógeno del aire en amoníaco mediante un proceso que consume mucha energía. Esto agrega 245 millones de kilos de nitrógeno al ciclo holandés anualmente. Actualmente se están realizando investigaciones sobre procesos electroquímicos para producir fertilizantes artificiales a partir del amoníaco capturado en la propia granja. Esto sería extremadamente efectivo, ya que significaría que el estiércol ya no tendría que ser transportado ”. 

Filtración asequible

El estiércol restante que se transporta a las plantas regionales de procesamiento de estiércol se convierte en reemplazo de fertilizantes artificiales, biogás y purines orgánicos. La captura eficiente de nitrógeno del estiércol líquido y la biomasa fermentada requiere más pasos tecnológicos. Con esto en mente, Wageningen University & Research está trabajando en una filtración de membrana asequible que se pueda aplicar a corrientes «sucias». Geerdink: “Los procesos actuales son muy costosos porque exigen mucho procesamiento previo para purificar las corrientes y evitar bloqueos. Las primeras pruebas de filtración con material sucio de la planta de procesamiento de estiércol son prometedoras, pero aún tenemos que llegar a la etapa en la que la nueva y eficiente tecnología pueda ampliarse ”.

Separando amoniaco y potasio

Otro desafío durante la filtración por membrana es separar el amoníaco y el potasio. “Ambos productos químicos tienen carga positiva y las moléculas también son aproximadamente del mismo tamaño”, explica Geerdink. “Si bien esto hace que sea difícil separarlos, es importante hacerlo para usarlos de manera circular porque el potasio y el nitrógeno se necesitan en diferentes momentos y para diferentes cultivos”. El científico agrega que se necesitan inversiones en investigación fundamental para completar este complejo rompecabezas.

Ya se está llevando a cabo una gran cantidad de investigación sobre las opciones para «eliminar» el amoníaco de los purines orgánicos de una manera energéticamente eficiente. Geerdink: “Esto se está logrando actualmente dejando primero que el amoníaco se evapore y luego capturándolo en otro líquido, un proceso que consume mucha energía. La quimisorción transmembrana permite eliminar el amoníaco del estiércol líquido, como el concentrado de ósmosis inversa, directamente a través de una membrana. Esto parece tener un potencial particular para el estiércol líquido después de la separación (en la que el potasio se ha eliminado en gran medida), ya que la quimisorción transmembrana da como resultado un líquido bajo en nitrógeno y potasio. La tecnología requiere muy poca energía en comparación con el decapado, por ejemplo. Además, después de haber estado en desarrollo durante bastante tiempo, ya hay mucha información sobre los mecanismos involucrados.

Otro desarrollo en el que trabaja el programa es la aplicación de la tecnología de electrodiálisis. Esto combina una celda electroquímica con electrodos y pares de membranas con los últimos conocimientos del proceso para eliminar selectivamente el amoníaco y el potasio. 

La investigación exploratoria muestra que invertir en tecnología, además de otras medidas, ayuda a reducir las emisiones de nitrógeno en la agricultura, dice Geerdink. «Los botones que se pueden presionar funcionan como vasos comunicantes: presione un botón un poco más fuerte y no tendrá que presionar el otro con tanta fuerza».

Fuente: Mundoagropecuario