El pico de fósforo es un concepto para describir el momento en que la humanidad alcanza la tasa máxima de producción mundial de fósforo como materia prima industrial y comercial . El término se usa de manera equivalente al término más conocido de pico del petróleo . [2] La cuestión se planteó como un debate sobre si la escasez de fósforo podría ser inminente alrededor de 2010, que se descartó en gran medida después de que el USGS y otras organizaciones aumentaron las estimaciones mundiales sobre los recursos de fósforo disponibles, principalmente en forma de recursos adicionales en Marruecos . Sin embargo, las cantidades exactas de reserva siguen siendo inciertas, al igual que los posibles impactos del mayor uso de fosfato en las generaciones futuras. [3]
El fósforo es un recurso finito (limitado) que está muy extendido en la corteza terrestre y en los organismos vivos, pero es relativamente escaso en formas concentradas, que no se distribuyen uniformemente por toda la Tierra. El único método de producción rentable hasta la fecha es la extracción de roca fosfórica , pero solo unos pocos países tienen importantes reservas comerciales . Los cinco primeros son Marruecos (incluidas las reservas ubicadas en el Sahara Occidental ), China , Egipto , Argelia y Siria . [4] Las estimaciones para la producción futura varían significativamente según el modelo y los supuestos sobre los volúmenes extraíbles, pero es ineludible que la producción futura de roca fosfórica se vea fuertemente influenciada por Marruecos en el futuro previsible. [5]
Los medios de producción comercial de fósforo además de la minería son pocos porque el ciclo del fósforo no incluye un transporte significativo de la fase gaseosa. [6] La fuente predominante de fósforo en los tiempos modernos es la roca fosfórica (a diferencia del guano que la precedió). Según algunos investigadores, se espera que las reservas de fósforo comercial y asequible de la Tierra se agoten en 50-100 años y que el fósforo máximo se alcance aproximadamente en 2030. [2] [7] Otros sugieren que los suministros durarán varios cientos de años. [8] Al igual que con el momento del pico del petróleo , la cuestión no está resuelta, y los investigadores de diferentes campos publican regularmente diferentes estimaciones de las reservas de fosfato de roca. [9]
Fondo
El concepto de pico de fósforo está relacionado con el concepto de límites planetarios . El fósforo, como parte de los procesos biogeoquímicos , pertenece a uno de los nueve "procesos del sistema terrestre" que se sabe que tienen límites. Mientras no se crucen los límites, marcan la "zona segura" para el planeta. [10]
Estimaciones de las reservas mundiales de fosfato
La determinación precisa del pico de fósforo depende de conocer las reservas y los recursos de fosfato comerciales totales del mundo , especialmente en forma de roca fosfórica (un término que resume más de 300 minerales de diferente origen, composición y contenido de fosfato). "Reservas" se refiere al monto supuestamente recuperable a los precios actuales del mercado y "recursos" se refiere a montos estimados de tal grado o calidad que tienen perspectivas razonables de extracción económica. [12] [13]
La roca de fosfato sin procesar tiene una concentración de 1,7 a 8,7% de fósforo en masa (4 a 20% de pentóxido de fósforo ). En comparación, la corteza terrestre contiene 0,1% de fósforo en masa, [14] y vegetación de 0,03% a 0,2%. [15] Aunque existen billones de toneladas de fósforo en la corteza terrestre, [16] actualmente no son económicamente extraíbles.
En 2021, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) estimó que las reservas de roca fosfórica económicamente extraíbles en todo el mundo son de 71 mil millones de toneladas, mientras que la producción minera mundial en 2020 fue de 223 millones de toneladas. [4] Suponiendo un crecimiento cero, las reservas durarían 260 años. Esto confirma ampliamente un informe del Centro Internacional de Desarrollo de Fertilizantes (IFDC) de 2010 que las reservas globales durarían varios cientos de años. [8] [17] Las cifras de reservas de fósforo se debaten intensamente. [12] [18] [19] Gilbert sugiere que ha habido poca verificación externa de la estimación. [20] Una revisión de 2014 [9] concluyó que el informe de la IFDC "presenta una imagen exagerada de las reservas globales, en particular las de Marruecos, donde los recursos en gran parte hipotéticos e inferidos simplemente han sido re-etiquetados como" reservas ".
Los países con más reservas comerciales de roca fosfórica (en miles de millones de toneladas métricas): Marruecos 50, China 3,2, Egipto 2,8, Argelia 2,2, Siria 1,8, Brasil 1,6, Arabia Saudita 1,4, Sudáfrica 1,4, Australia 1,1, Estados Unidos 1,0, Finlandia 1,0 , Rusia 0,6, Jordania 0,8. [21] [4]
La escasez de fosfato de roca (o simplemente aumentos significativos de precios) podría afectar negativamente la seguridad alimentaria mundial . [22] Muchos sistemas agrícolas dependen del suministro de fertilizantes inorgánicos, que utilizan fosfato de roca. Bajo el régimen de producción de alimentos en los países desarrollados, la escasez de fosfato de roca podría conducir a una escasez de fertilizantes inorgánicos, lo que a su vez podría reducir la producción mundial de alimentos. [23]
Los economistas han señalado que las fluctuaciones del precio de la roca fosfórica no necesariamente indican un pico de fósforo, ya que esto ya se ha producido debido a varios factores del lado de la oferta y la demanda. [24]
Estados Unidos
La producción estadounidense de roca fosfórica alcanzó su punto máximo en 1980 con 54,4 millones de toneladas métricas. Estados Unidos fue el mayor productor mundial de roca fosfórica desde al menos 1900 hasta 2006, cuando la producción estadounidense fue superada por la de China . En 2019, Estados Unidos produjo el 10 por ciento de la roca fosfórica del mundo. [25]
Agotamiento de las reservas de guano
En 1609 Garcilaso de la Vega escribió el libro "Comentarios Reales" en el que describió muchas de las prácticas agrícolas de los incas antes de la llegada de los españoles e introdujo el uso del guano como fertilizante. Como describió Garcilaso, los incas cerca de la costa cosechaban guano. [26] A principios del siglo XIX, Alexander von Humboldt introdujo el guano como fuente de fertilizante agrícola en Europa después de haberlo descubierto en islas frente a las costas de América del Sur . Se ha informado que, en el momento de su descubrimiento, el guano en algunas islas tenía más de 30 metros de profundidad. [27] El guano había sido utilizado anteriormente por el pueblo Moche como fuente de fertilizante extrayéndolo y transportándolo de regreso a Perú en barco. El comercio internacional de guano no comenzó hasta después de 1840. [27] A principios del siglo XX, el guano se había agotado casi por completo y finalmente fue superado con el descubrimiento de métodos de producción de superfosfato .
Conservación y reciclaje de fósforo
Descripción general
El fósforo se puede transferir del suelo de un lugar a otro a medida que los alimentos se transportan por todo el mundo, llevándose consigo el fósforo que contiene. Una vez consumida por los seres humanos, puede acabar en el medio local (en el caso de la defecación al aire libre que todavía está muy extendida a escala mundial) o en ríos o el océano a través de sistemas de alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales en el caso de ciudades conectadas a alcantarillado. sistemas. Un ejemplo de un cultivo que absorbe grandes cantidades de fósforo es la soja .
En un esfuerzo por posponer la aparición del pico de fósforo, se están poniendo en práctica varios métodos para reducir y reutilizar el fósforo, como en la agricultura y en los sistemas de saneamiento . La Soil Association , el grupo de presión y certificación de agricultura orgánica del Reino Unido, emitió un informe en 2010 "Una roca y un lugar duro" alentando un mayor reciclaje de fósforo. [28] Una posible solución a la escasez de fósforo es un mayor reciclaje de los desechos humanos y animales en el medio ambiente. [29]
Practicas de la agricultura
La reducción de la escorrentía agrícola y la erosión del suelo puede reducir la frecuencia con la que los agricultores tienen que volver a aplicar fósforo a sus campos. Se ha demostrado que los métodos agrícolas como la agricultura sin labranza , la construcción de terrazas , la labranza de curvas de nivel y el uso de cortavientos reducen la tasa de agotamiento del fósforo de las tierras agrícolas. Estos métodos aún dependen de una aplicación periódica de roca fosfórica al suelo y, como tales, también se han propuesto métodos para reciclar el fósforo perdido. La vegetación perenne, como los pastizales o los bosques, es mucho más eficiente en el uso de fosfato que la tierra cultivable. Las franjas de pastizales y / o bosques entre las tierras cultivables y los ríos pueden reducir en gran medida las pérdidas de fosfato y otros nutrientes. [30]
Los sistemas agrícolas integrados que utilizan fuentes animales para suministrar fósforo a los cultivos existen a escalas más pequeñas, y la aplicación del sistema a una escala mayor es una alternativa potencial para suministrar el nutriente, aunque requeriría cambios significativos en los métodos modernos de fertilización de cultivos ampliamente adoptados. .
Reutilización de excretas
El método más antiguo de reciclaje de fósforo es mediante la reutilización de estiércol animal y excrementos humanos en la agricultura. A través de este método, el fósforo de los alimentos consumidos se excreta y, posteriormente, las excretas animales o humanas se recogen y se vuelven a aplicar a los campos. Aunque este método ha mantenido a las civilizaciones durante siglos, el sistema actual de gestión del estiércol no está logísticamente orientado a la aplicación a los campos de cultivo a gran escala. En la actualidad, la aplicación de estiércol no puede satisfacer las necesidades de fósforo de la agricultura a gran escala. A pesar de eso, sigue siendo un método eficaz para reciclar el fósforo usado y devolverlo al suelo.
Lodos de depuradora
Las plantas de tratamiento de aguas residuales que tienen una etapa mejorada de eliminación biológica de fósforo producen un lodo de aguas residuales rico en fósforo. Se han desarrollado diversos procesos para extraer fósforo de los lodos de depuradora directamente, de las cenizas tras la incineración de los lodos de depuradora o de otros productos del tratamiento de los lodos de depuradora . Esto incluye la extracción de materiales ricos en fósforo como la estruvita de las plantas de procesamiento de desechos. [20] La estruvita se puede fabricar agregando magnesio a los desechos. Algunas empresas como Ostara en Canadá y NuReSys en Bélgica ya están utilizando esta técnica para recuperar fosfato. Ostara tiene ocho plantas operativas en todo el mundo. [ cita requerida ]
En Suecia y Alemania se han llevado a cabo investigaciones sobre métodos de recuperación de fósforo a partir de lodos de depuradora desde aproximadamente 2003, pero las tecnologías actualmente en desarrollo aún no son rentables, dado el precio actual del fósforo en el mercado mundial. [31] [32]
Ver también
- Teoría del pico de Hubbert
- Catástrofe maltusiana
Referencias
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