Proxecto de Agronómica Circular H2020: ciclos eficientes de carbono, nitróxeno e fósforo no sistema agroalimentario europeo e procesos relacionados augas arriba e augas abaixo para mitigar as emisións
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2023
- Orzamento asignado 6.999.795,5 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Circular Agronomics
Dentro dos proxectos WP2 e WP3, desenvolvéronse cinco tecnoloxías innovadoras para producir bioprodutos e recuperar nutrientes e carbono de diferentes residuos agroalimentarios (auga), minimizando ao mesmo tempo as emisións de gases de efecto invernadoiro e amoníaco (secado solar, microfiltración e fertirrigación, desgasificación ao baleiro, recuperación de k-estruvita e tratamento con membranas). Algúns deles alcanzaron TRL altos (ata 7) e están listos para a súa explotación. Proporcionouse un folleto informativo e unha descrición xeral doutros sitios. Obtivéronse ata seis bioprodutos que cumpren co novo Regulamento Europeo de Fertilizantes ou cos requisitos de aplicación de estruvita. Pudemos recuperar máis do 83 % de P en forma de estruvita de augas residuais de soia e ata o 62 % de N do dixerido de esterco, que permanece no fertilizante nunha forma máis estable. As emisións de amoníaco reducíronse nun 86 % coa fertirrigación en comparación co funcionamento habitual, e nun 23 % durante o almacenamento do esterco cando se utiliza esterco procedente de alimentación de precisión en comparación coa alimentación convencional, mentres que a etapa de acidificación durante o proceso de secado solar reduciu as emisións de amoníaco ata nun 90 %.
Para pechar o ciclo, os produtos xerados nos proxectos WP2 e WP3 foron probados en varios ensaios agronómicos/hortícolas dentro do WP1, e implementáronse diferentes estratexias para reducir o exceso de nutrientes e aumentar o seu uso e as reservas de C (estratexias de fertilización, especies xenotípicas, inhibidores da nitrificación, etc.). Algúns dos resultados clave son: en ensaios de fertilización a longo prazo despois de sete anos de aplicación de fertilizantes orgánicos, as reservas de COS son >20 % maiores nos 10 cm superiores do solo en comparación co fertilizante mineral. A desgasificación ao baleiro do dixestato limita as perdas de N a un pequeno custo de rendemento. Bo potencial para o dixestato microfiltrado e o dixestato acidificado seco para substituír os fertilizantes minerais e reducir as emisións de amoníaco.
Nos sistemas de agricultura mixta, a lama láctea procedente da alimentación de precisión non é un fertilizante tan eficiente como o da alimentación convencional, pero o contido proteico do cultivo é maior. Con limitacións de fósforo, a combinación de raigrás e festuca permite un aumento considerable do rendemento en comparación cos seus respectivos monocultivos, mentres que a estruvita como fertilizante de P (e N) mantén o rendemento das colleitas ao tempo que mitiga significativamente as emisións de óxido nitroso.
Mediante a aplicación de diferentes estratexias innovadoras, é posible reducir o excedente de nutrientes ata nun 20 % e aumentar a eficiencia dos nutrientes e as reservas de carbono do solo, tanto directamente (estratexias de fertilización, especies xenotípicas, inhibidores da nitrificación, etc.) como indirectamente (redución/recuperación de N e P do esterco e dos residuos alimentarios [auga]). Pódese conseguir unha redución das emisións de GEI e amoníaco de máis do 15 % aplicando estratexias como a alimentación, a acidificación ou a fertirrigación, promovendo ao mesmo tempo o uso de fertilizantes de base biolóxica que se produciron de forma eficiente empregando as 5 tecnoloxías innovadoras desenvolvidas (secado solar (TRL7), fertirrigación con dixestato microfiltrado (TRL8), desgasificación ao baleiro (TRL6), recuperación de estruvita (TRL6) e tratamento con membranas (TRL6)).
Os fertilizantes secados con enerxía solar e a fertilización con dixestato microfiltrado son as tecnoloxías máis prometedoras desde unha perspectiva ambiental, co menor impacto, mentres que os sistemas de alimentación de precisión son a tecnoloxía máis rendible, cuns ingresos netos agrícolas un 21 % maiores que o sistema convencional.
Desde unha perspectiva social, os agricultores con actitudes ecocéntricas son máis propensos a adoptar tecnoloxías que demostraron un potencial beneficio económico. Se os agricultores adoptan estas prácticas agrícolas circulares máis sostibles, os consumidores estarán dispostos a pagar un prezo máis alto por estes produtos alimenticios producidos de forma sostible.
A agronomía circular (AC) proporciona unha síntese completa de solucións prácticas para mellorar o ciclo actual do carbono (C), nitróxeno (N) e fósforo (P) nos agroecosistemas europeos e os procesos relacionados augas arriba e augas abaixo dentro da cadea de valor da produción de alimentos. As solucións propostas constituirían un paso máis cara a facer da agricultura unha parte integral dunha economía circular ao aumentar a eficiencia dos recursos e, ao mesmo tempo, abordar os desafíos ambientais asociados, como as emisións de gases de efecto invernadoiro e amoníaco, así como a eutrofización das masas de auga.
A través de sete paquetes de traballo e seis estudos de caso, que representan localizacións con diferentes condicións bioxeográficas e desafíos ambientais típicos do sector agrícola europeo, o CA ten como obxectivo contribuír ao desenvolvemento de economías sostibles, resilientes e inclusivas que formen parte de sociedades circulares e de residuos cero.
O consorcio internacional e multipartito implicado ten como obxectivo (i) aumentar a comprensión dos fluxos de C, N e P e o potencial relacionado para reducir os impactos ambientais a nivel agrícola e rexional en diferentes condicións bioxeográficas; (ii) Pechar os ciclos agrícolas, desde a gandería ata a produción de cultivos, e aumentar a reutilización dos residuos e as augas residuais da industria alimentaria para mellorar a fertilidade do solo e aumentar a eficiencia do uso de nutrientes; (iii) Destacar o rendemento de diferentes prototipos de sistemas agroecolóxicos e aumentar a sustentabilidade da produción de alimentos na UE; e (iv) Contribuír á mellora das políticas agrícolas europeas mediante recomendacións para a cadea agroalimentaria baseadas en evidencias, dirixidas polos agricultores e relevantes para os consumidores. A avaliación transversal social, económica e ambiental garante a sustentabilidade global da solución investigada.
En AC, empregouse unha abordaxe innovadora (imaxes hiperespectrais) para a avaliación a resolución ultraalta (~60 μm por píxel) de diversas propiedades químicas do solo nun estado inalterado e sen mestura, o que permite unha análise máis sensible dos cambios no perfil do solo. Isto mellorou considerablemente a comprensión das emendas do solo en relación co secuestro de carbono. AC desenvolveu un novo enfoque que combina a aplicación de fertilizante orgánico posterior á sementeira (de millo, entre fileiras) con inhibidores da nitrificación. Esta combinación permitiu un axuste rendible da dispoñibilidade de nutrientes e da demanda das plantas. O dixestato microfiltrado para fertirrigación (MDF) demostrouse como un prototipo prometedor para o uso directo de dixestato líquido para fertirrigación con liñas de rega por goteo, aumentando a eficiencia do uso de nutrientes, reducindo as emisións e minimizando o consumo de auga. O MDF ten unha menor demanda de enerxía e un custo máis baixo que a filtración por membrana. Desenvolveuse un novo sistema de secado solar para producir fertilizantes de base biolóxica.
Na gandería intensiva leiteira, a AC promoveu o uso de sistemas de alimentación de precisión en vacas leiteiras para adaptar os nutrientes ás súas necesidades e, así, reducir a excreción de nitróxeno no esterco e as emisións de gases de efecto invernadoiro (GEI) ao mellorar a eficiencia alimentaria.
Ademais, como parte do enfoque da investigación en CA, investigouse o illamento de posibles bacteriófagos para controlar o número de bacterias produtoras de amoníaco no rume das vacas leiteiras. Nas explotacións leiteiras extensivas, a análise computarizada céntrase na fisioloxía das vacas e compara diferentes estratexias de alimentación a través da cámara de respiración, o que permitiu combinar non só a alimentación cos ciclos de nutrientes, senón tamén cos gases e as emisións de GEI, estudando todo o fluxo de nutrientes. O soro de leite separouse empregando innovadoras membranas de nanofibras electrofiadas, en comparación coas tecnoloxías recentes (ultrafiltración, osmose inversa), cun tratamento adicional do concentrado (pulido, secado) para a industria alimentaria de soro de leite agridoce. Os produtos de soro ácido xa non se desperdiciarán, senón que se reutilizarán na gandería e na agricultura. Desenvolvemos unha nova tecnoloxía de recuperación de nitróxeno que se pode integrar nas plantas de biogás existentes mediante tratamento de corrente lateral. A desgasificación ao baleiro pode procesar fases mixtas (sólidos e líquidos; non require filtración nin outro pretratamento excesivo), non require calor adicional e, polo tanto, é máis económica que a separación por arrastre. Desenvolveuse un novo tratamento que emprega encimas comerciais para estimular a liberación de fosfato do ácido fítico. O proceso é flexible e adáptase ao tratamento de residuos e augas residuais da planta de procesamento de soia.
O proxecto ten un impacto directo en cuestións políticas/legais, ambientais, sociais, tecnolóxicas e económicas. A CA contribuíu ao desenvolvemento dunha formulación de políticas eficaz e colaborativa ao proporcionar recomendacións políticas claras e baseadas na evidencia que axudarán aos responsables políticos a identificar os obstáculos políticos para pechar os ciclos de nutrientes. Ademais, o proxecto achegou novas achegas aos debates sobre a mellora da PAC, xa que a nosa investigación de vangarda fomentou novas perspectivas na formulación de políticas, por exemplo, sobre a percepción do importante papel do carbono na agricultura, así como sobre o risco fronte ás posibilidades relacionadas co uso de residuos de orixe biolóxica. CA desenvolveu solucións técnicas accesibles que se encaixan nas estruturas actuais da agricultura europea, minimizando a presión económica sobre os produtores do sector agrícola europeo para que os custos de produción de alimentos se manteñan estables. A análise social dentro do WP4 levou ao desenvolvemento de medidas non técnicas, como accións políticas, cara a unha maior suficiencia na agricultura, o consumo de alimentos e a xestión de residuos.
- INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA AGROALIMENTARIES (IRTA - CERCA)
Proxectos relacionados
