Método econômico de remoção de fósforo mostra-se promissor em testes de campo

Um campo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, demonstra um método econômico para capturar e reciclar o fósforo do escoamento agrícola. Usando um material novo, o estudo aborda os desafios duplos de reduzir a poluição por nutrientes e criar uma alternativa sustentável de fertilizante.

A equipe de pesquisa, liderada por Hongxu Zhou durante seu trabalho de doutorado, desenvolveu pellets de "biochar de design" combinando serragem e lodo de cal, subprodutos da moagem e do tratamento de água, respectivamente. Esses materiais foram misturados, moldados em pellets e queimados lentamente em condições de baixo oxigênio para melhorar suas propriedades de ligação ao fósforo. Os pellets de biochar não apenas capturaram o fósforo dissolvido, mas também serviram como fertilizante de liberação lenta quando sua capacidade foi atingida.

A equipe testou os grânulos durante dois anos em campos drenados com telhas em Illinois, uma característica comum nas lavouras de milho e soja do Centro-Oeste. A água dos sistemas de drenagem subterrânea passou por estruturas preenchidas com pellets de biochar. No segundo ano do estudo, os pellets menores (1 cm) superaram os maiores (2-3 cm), alcançando eficiências de remoção de fósforo de 38-41%, em comparação com apenas 1,3-12% para os pellets maiores. A maior eficiência dos pellets menores é atribuída ao maior contato da superfície com a água.

Apesar da desvantagem em termos de eficiência em comparação com o biochar em pó, que não pode ser usado na prática no campo devido à sua tendência à lavagem, a forma peletizada oferece uma solução viável para as condições do mundo real.

Implicações econômicas e ambientais

Uma análise técnico-econômica revelou que a produção de biochar de design custa $413 por tonelada, significativamente menos do que outros materiais de remoção de fósforo, como o carvão ativado granular, que varia de $800 a $2.500 por tonelada. O custo total de remoção de fósforo do sistema foi estimado em $359 por quilograma, com um ciclo de substituição de dois anos considerado o mais econômico.

Além disso, uma análise do ciclo de vida destacou os possíveis benefícios ambientais. O sistema poderia economizar entre 12 e 200 quilogramas de dióxido de carbono equivalente por quilograma de fósforo removido, com outras vantagens, como redução da eutrofização, produção de energia e melhoria da qualidade do solo.

Embora não existam normas atuais que exijam a remoção de fósforo da drenagem agrícola, o coautor Rabin Bhattarai observou que os agricultores preocupados com a conservação podem achar o sistema atraente. A integração dos pellets aos sistemas de remoção de nitrato existentes, como os biorreatores de cavacos de madeira, poderia aprimorar as práticas de gerenciamento de nutrientes.

O estudo, financiado pela U.S. Environmental Protection Agency e pelo Illinois Nutrient Research and Education Council, foi publicado em Pesquisa sobre água. Esse trabalho rendeu a Zhou o primeiro lugar no Prêmio de Pesquisa de Pós-Graduação Boyd-Scott 2024 da Sociedade Americana de Engenheiros Agrícolas e Biológicos. Zhou agora é pesquisador associado de pós-doutorado no Centro de Tecnologia Sustentável de Illinois.