Wsparcie rolnictwa, gospodarek wiejskich i środowiska dzięki biopochodnym nawozom opartym na gospodarce o obiegu zamkniętym
Nawozy są kluczem do zwiększenia wydajności upraw, co jest niezbędne z punktu widzenia konieczności wyżywienia rosnącej liczby ludności na świecie. Powszechne stosowanie konwencjonalnych nawozów chemicznych i mineralnych doprowadziło do niezamierzonego pogorszenia stanu wody, powietrza i gleby. Zanieczyszczenie wód gruntowych i źródeł wody pitnej oraz długotrwała degradacja gleby zagrażają przyszłej wydajności rolnictwa, naturalnym ekosystemom i różnorodności biologicznej. Energochłonne procesy wytwarzania nawozów oparte na paliwach kopalnych oraz emisja podtlenku azotu z produktów wykorzystywanych w rolnictwie przyczyniają się do pogłębiania zmiany klimatu. Od dawna wykorzystywane są bardziej zrównoważone nawozy, takie jak kompost czy obornik, ale ich zawartość nie jest znormalizowana, co przekłada się na zróżnicowaną skuteczność i często nieoptymalne wykorzystanie dostępnych bioodpadów. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu RUSTICA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zgromadził 18 partnerów z siedmiu państw europejskich i Kolumbii w celu opracowania nawozów biopochodnych dostosowanych do określonych upraw oraz metod uprawy opartych na paradygmacie gospodarki o obiegu zamkniętym - koncentrującym się na minimalizacji odpadów i maksymalizacji ponownego wykorzystania, naprawy i recyklingu zasobów.
Od bioodpadów owocowych i warzywnych do biopochodnych nawozów
„Zespół projektu RUSTICA skupia się na pięciu procesach przetwarzania niedostatecznie wykorzystywanych do tej pory materiałów organicznych pochodzenia roślinnego, takich jak resztki pożniwne lub odpady z przetwórstwa żywności, w elementy składowe mieszanek biopochodnych nawozów dostosowanych do różnych upraw i systemów rolniczych”, wyjaśnia Liesbet Vranken, koordynatorka projektu z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Specjalistyczna platforma posłużyła przekształcaniu bioodpadów w kwasy karboksylowe wykorzystywane do produkcji nawozów w dwóch innych procesach - hodowli drobnoustrojów i filtracji (elektrodializie). Proces hodowli drobnoustrojów pozwolił na uzyskanie bogatej w składniki odżywcze biomasy drobnoustrojów. Filtracja umożliwiła ekstrakcję azotu, fosforu i potasu z płynnych produktów ubocznych, tworząc koncentrat podobny do kluczowych składników nawozów mineralnych. Proces hodowli owadów wykorzystany w ramach projektu RUSTICA zakładał z kolei wykorzystanie bioodpadów rolniczych na potrzeby hodowli owadów wykorzystywanych jako źródło biomasy i odchodów owadzich bogatych w składniki odżywcze. Proces pirolizy pozwalał z kolei na przetwarzanie odpadów lignocelulozowych z drewna i materiałów roślinnych w biowęgiel, który poprawia stan gleby. Niektóre z mieszanek zawierały również kompost.
Obiecujące skutki agronomiczne i środowiskowe
„Nasze biopochodne nawozy charakteryzują się dużym potencjałem, ponieważ działają podobnie do konwencjonalnych nawozów, jednocześnie przyczyniając się do poprawy zdrowia gleby" - mówi Erika De Keyser z Katolickiego Uniwersytetu Lowańskiego, badaczka projektu RUSTICA. Z punktu widzenia wpływu na środowisko, większość nowych mieszanek opracowanych w ramach projektu działała lepiej niż nawozy referencyjne w wielu regionach, zwłaszcza w Kolumbii. Na obszarach, na których dawki nawozu na hektar były wyższe, wpływ na środowisko był większy, co wskazuje na konieczność przeprowadzenia dalszych badań i optymalizacji.
Łączenie technologii i zwiększanie skali w celu obniżenia kosztów
Najważniejszym zagadnieniem pozostaje obniżenie kosztów produkcji nowych nawozów. Choć cena za tonę jest niższa niż w przypadku nawozów referencyjnych, niektóre nawozy biopochodne wymagały stosowania znacznie wyższych dawek - nawet 35-krotnie większych niż w przypadku konwencjonalnych nawozów. Zarówno koszty, jak i wpływ na środowisko mogą zostać zmniejszone przez zmianę składu mieszanek, zastosowanie istniejących technologii i zwiększenie skali produkcji. „Nasze technologie mogą zostać połączone z innymi dostępnymi lokalnie rozwiązaniami - na przykład bio-hubami(odnośnik otworzy się w nowym oknie) lub systemami przetwarzania odpadów, a nawet lokalnymi źródłami obornika, co pozwoli na wytworzenie szeregu zrównoważonych produktów mieszanych. Tego rodzaju zintegrowane podejście może obniżyć koszty i sprawić, że systemy rolne staną się bardziej odporne i zrównoważone w szerszym ujęciu czasowym”, dodaje De Keyser. „Projekt RUSTICA może zmienić sektor produkcji nawozów dzięki bardziej zrównoważonym alternatywom dla nawozów mineralnych. Dzięki ponownemu wykorzystaniu strumieni bioodpadów i zamykanie obiegu składników odżywczych na poziomie regionalnym wpływamy pozytywnie zarówno na środowisko, jak i na gospodarki wiejskie”, podsumowuje Vranken. Dalsze badania powinny zaowocować innowacyjnymi mieszankami nawozów biopochodnych, które poprawią stan gleb, zmniejszą wpływ na środowisko i zapewnią większą efektywność wykorzystania zasobów w rolnictwie.
