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Proyecto H2020 Circular Agronomics: ciclos eficientes del carbono, el nitrógeno y el fósforo en el sistema agroalimentario europeo y procesos relacionados ascendentes y descendentes para mitigar las emisiones

  • Tipo Proyecto
  • Status Completado
  • Ejecución 2018 -2023
  • Presupuesto asignado 6.999.795,5 €
  • Alcance Europeo
  • Principal fuente de financiación H2020
  • Sitio web del proyecto Circular Agronomics
Descripción de actividades

Dentro de los WP2 y WP3, se han desarrollado cinco tecnologías innovadoras para producir bioproductos y recuperar nutrientes y carbono de diferentes residuos agroalimentarios (agua), minimizando al mismo tiempo las emisiones de GEI y amoníaco (secado solar, microfiltración y fertirrigación, desgasificación al vacío, recuperación de k-estruvita y tratamiento con membranas). Algunas de ellas han alcanzado altos TRL (hasta 7) y ya están listas para su explotación. Se ha entregado un folleto de explotación y una aproximación a otros emplazamientos. Se han obtenido hasta 6 bioproductos que cumplen con el nuevo Reglamento Europeo de Fertilizantes o los requisitos de aplicación de estruvita. Hemos podido recuperar más del 83% de P en forma de estruvita de las aguas residuales de soja y hasta el 62% de N del digestato de estiércol, que permanece en el fertilizante de forma más estable. Las emisiones de amoníaco se han reducido con fertirrigación en un 86% en comparación con el negocio habitual, y durante el almacenamiento de estiércol en un 23% cuando se utiliza estiércol procedente de la alimentación de precisión frente a la convencional, mientras que el paso de acidificación durante el proceso de secado solar permitió reducir las emisiones de amoníaco hasta en un 90%. 

Para cerrar los ciclos, los productos generados en WP2 y WP3 se han probado en varios ensayos agronómicos/hortícolas dentro de WP1, y se han implementado diferentes estrategias para reducir el excedente de nutrientes y aumentar el uso de nutrientes y las reservas de C (estrategias de fertilización, especies genotípicas, inhibidores de la nitrificación, etc.). Algunos de los principales resultados son: En los ensayos de fertilización a largo plazo después de siete años de aplicación de fertilizantes orgánicos, las reservas de SOC son >20% más altas en los primeros 10 cm del suelo en comparación con el fertilizante mineral. La desgasificación al vacío del digestato limita las pérdidas de N a un pequeño coste para el rendimiento. Buen potencial para el digestato microfiltrado y el digestato acidificado seco para reemplazar el fertilizante mineral al tiempo que se reducen las emisiones de amoníaco. 

En sistemas agrícolas mixtos, el purín de leche proveniente de la alimentación de precisión no es un fertilizante tan eficiente como el de la alimentación convencional, pero el contenido proteico del cultivo es mayor. Con limitaciones de fósforo, la combinación de raigrás y festuca permite un aumento considerable del rendimiento en comparación con sus respectivos monocultivos, mientras que la estruvita como fertilizante de P (y N) mantiene el rendimiento del cultivo a la vez que mitiga considerablemente las emisiones de óxido nitroso.

Descripción contextual

Aplicando diferentes estrategias innovadoras, es posible reducir el excedente de nutrientes hasta un 20% y aumentar la eficiencia de los nutrientes y las reservas de carbono en el suelo, tanto directamente (estrategias de fertilización, especies genotípicas, inhibidores de la nitrificación, etc.) como indirectamente (reduciendo/recuperando N y P del estiércol y los residuos alimentarios [agua]). Se puede lograr una reducción de las emisiones de GEI y amoníaco de más del 15% aplicando estrategias como la alimentación, la acidificación o la fertirrigación, a la vez que se promueve el uso de fertilizantes de base biológica que se han producido eficientemente mediante las 5 tecnologías innovadoras desarrolladas (el secado solar (TRL7), la fertirrigación con digestato microfiltrado (TRL8), la desgasificación al vacío (TRL6), la recuperación de estruvita (TRL6) y el tratamiento con membranas (TRL6)).

Los fertilizantes secados con energía solar y la fertilización con digestato microfiltrado son las tecnologías más prometedoras desde el punto de vista ambiental, con el menor impacto, mientras que los sistemas de alimentación de precisión son la tecnología más rentable, con un ingreso neto agrícola un 21 % superior al del sistema convencional.

Desde una perspectiva social, los agricultores con actitudes ecocéntricas son más propensos a adoptar tecnologías que han demostrado un beneficio económico potencial. Si los agricultores adoptan estas prácticas agrícolas circulares y más sostenibles, los consumidores estarán dispuestos a pagar un precio más alto por estos productos alimenticios producidos de forma sostenible.

Objetivos

La agronomía circular (AC) proporciona una síntesis exhaustiva de soluciones prácticas para mejorar el ciclo actual del carbono (C), el nitrógeno (N) y el fósforo (P) en los agroecosistemas europeos y los procesos ascendentes y descendentes relacionados dentro de la cadena de valor de la producción alimentaria. Las soluciones propuestas constituirían un paso más para hacer de la agricultura una parte integral de una economía circular al aumentar la eficiencia de los recursos y, al mismo tiempo, abordar los desafíos ambientales asociados, como las emisiones de gases de efecto invernadero y amoníaco, así como la eutrofización de los cuerpos de agua. 

A lo largo de 7 paquetes de trabajo y 6 estudios de caso, que representan ubicaciones con diferentes condiciones biogeográficas y desafíos ambientales típicos del sector agrícola europeo, el objetivo de la AC es contribuir al desarrollo hacia economías sostenibles, resilientes e inclusivas que formen parte de sociedades circulares y de cero residuos. 

El consorcio internacional y multiactor involucrado tiene como objetivo (i) aumentar la comprensión de los flujos de C, N, P y el potencial relacionado para reducir los impactos ambientales a nivel agrícola y regional en diferentes condiciones biogeográficas; (ii) Cerrar los ciclos de la agricultura, desde la ganadería hasta la agricultura, e incrementar la reutilización de residuos y aguas residuales de la industria alimentaria para mejorar la fertilidad del suelo y aumentar la eficiencia en el uso de nutrientes; (iii) Destacar el rendimiento de diferentes prototipos de sistemas agroecológicos y aumentar la sostenibilidad de la producción alimentaria en la UE; y (iv) Contribuir a la mejora de las Políticas Agrícolas Europeas mediante recomendaciones basadas en la evidencia, dirigidas por los agricultores y relevantes para los consumidores, para la cadena agroalimentaria. La evaluación transversal social, económica y ambiental garantiza la sostenibilidad general de la solución investigada.

Resultados

En AC, se ha utilizado un enfoque innovador (imágenes hiperespectrales) para la evaluación con una resolución ultraalta (~60 μm por píxel) de diversas propiedades químicas del suelo en estado inalterado, sin mezcla, lo que permite un análisis más sensible de los cambios en el perfil del suelo. Esto ha mejorado considerablemente la comprensión de las enmiendas del suelo en relación con el secuestro de carbono. AC ha desarrollado un enfoque novedoso que combina la aplicación de fertilizante orgánico después de la siembra (de maíz, entre hileras) con inhibidores de la nitrificación. Esta combinación ha permitido un ajuste rentable de la disponibilidad de nutrientes y la demanda de la planta. El digestato microfiltrado para fertirrigación (MDF) se ha probado como un prototipo prometedor para el uso directo de digestato líquido para fertirrigación con líneas de riego por goteo, lo que aumenta la eficiencia en el uso de nutrientes, reduce las emisiones y minimiza el consumo de agua. El MDF tiene una menor demanda energética y un menor costo que la filtración por membrana. Se ha desarrollado un nuevo sistema de secado solar para producir fertilizantes de base biológica. 

En la ganadería lechera intensiva, la CA ha promovido el uso de sistemas de alimentación de precisión en vacas lecheras para ajustar los nutrientes a sus necesidades y, por lo tanto, reducir la excreción de nitrógeno en el estiércol y las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) al mejorar su eficiencia alimentaria. 

Además, como parte del enfoque de investigación de la CA, se ha investigado el aislamiento de bacteriófagos potenciales para controlar la cantidad de bacterias productoras de amoníaco en el rumen de las vacas lecheras. En las explotaciones lecheras extensivas, la CA se centra en la fisiología de las vacas y compara diferentes estrategias de alimentación a través de la cámara de respiración, lo que ha permitido combinar no solo la alimentación con los ciclos de nutrientes, sino también con los gases y emisiones de GEI, estudiando el flujo completo de nutrientes. El suero se ha separado mediante innovadoras membranas nanofibrosas electrohiladas, en comparación con tecnologías recientes (ultrafiltración, ósmosis inversa), con un tratamiento adicional del concentrado (pulido, secado) para la industria alimentaria de suero dulce y ácido. Los productos de suero ácido ya no se desperdiciarán, sino que se reutilizarán en la ganadería y la agricultura. Hemos desarrollado una novedosa tecnología de recuperación de nitrógeno, que puede integrarse en las plantas de biogás existentes mediante el tratamiento de flujo lateral. La desgasificación al vacío puede procesar fases mixtas (sólidos y líquidos; no requiere filtración ni otros pretratamientos excesivos), no requiere calor adicional y, por lo tanto, es más económica que el stripping. Se ha desarrollado un novedoso tratamiento mediante enzimas comerciales para estimular la liberación de fosfato del ácido fítico. El proceso es flexible y se adapta al tratamiento de residuos y aguas residuales de la planta de procesamiento de soja.

El proyecto tiene un impacto directo a nivel político/legal, ambiental, social, tecnológico y económico. CA ha contribuido al desarrollo de una formulación de políticas conjunta y eficaz al proporcionar recomendaciones políticas claras y basadas en la evidencia que ayudarán a los responsables políticos a identificar las barreras políticas para cerrar los ciclos de nutrientes. Además, el proyecto ha proporcionado nuevas aportaciones a los debates de mejora de la PAC, ya que nuestra investigación de vanguardia ha promovido nuevas ideas en la formulación de políticas, por ejemplo, sobre la percepción del importante papel del carbono en la agricultura, así como sobre los debates de riesgo vs. posibilidades relacionados con el uso de residuos de origen biológico. CA ha desarrollado soluciones técnicas asequibles que se ajustan a las estructuras actuales de la agricultura europea, minimizando la presión económica sobre los productores dentro del sector agrícola europeo para que los costos de producción de alimentos se mantengan estables. El análisis social dentro del WP4 ​​ha llevado al desarrollo de medidas no técnicas, como acciones políticas, hacia una mayor suficiencia en la agricultura, el consumo de alimentos y la gestión de residuos.

Coordinadores
  • INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA AGROALIMENTARIES (IRTA - CERCA)
Colaboradores
  • SOCIEDADE PORTUGUESA DE INOVACAO CONSULTADORIA EMPRESARIAL E FOMENTO DA INOVACAO SA (SPI)
  • BALTICNET PLASMATEC (BNPT)
  • NANOPROGRESS Z.S. (NANOPROGRESS)
  • LOMBARDY ENERGY CLEANTECH CLUSTER (LE2C)
  • STICHTING WATER ALLIANCE (SWA)
  • ASOCIACION CLUSTER PARA EL USO EFICIENTE DEL AGUA-ZINNAE (ZINNAE)
  • CLEAN (CLEAN)
  • ARAGON INNOVALIMEN (ARAGON FOOD CLUSTER)
  • FOOD-PROCESSING INITIATIVE E. V (FPI)