Pico de fósforo - Peak phosphorus
O pico de fósforo é um conceito para descrever o momento em que a humanidade atinge a taxa máxima de produção global de fósforo como matéria-prima industrial e comercial . O termo é usado de forma equivalente ao termo mais conhecido pico petrolífero . A questão foi levantada como um debate sobre se a escassez de fósforo poderia ser iminente por volta de 2010, o que foi amplamente descartado depois que o USGS e outras organizações aumentaram as estimativas mundiais sobre os recursos de fósforo disponíveis, principalmente na forma de recursos adicionais no Marrocos . No entanto, as quantidades exatas de reserva permanecem incertas, assim como os possíveis impactos do aumento do uso de fosfato nas gerações futuras. Isso é importante porque o fosfato de rocha é um ingrediente chave em muitos fertilizantes inorgânicos . Conseqüentemente, uma escassez de fosfato de rocha (ou apenas aumentos significativos de preços) pode afetar negativamente a segurança alimentar mundial .
O fósforo é um recurso finito (limitado) que está disseminado na crosta terrestre e nos organismos vivos, mas é relativamente escasso em formas concentradas, que não estão uniformemente distribuídas pela Terra. O único método de produção com boa relação custo-benefício até hoje é a mineração de rocha fosfática , mas apenas alguns países têm reservas comerciais significativas . Os cinco primeiros são Marrocos (incluindo reservas localizadas no Saara Ocidental ), China , Egito , Argélia e Síria . As estimativas para a produção futura variam significativamente dependendo da modelagem e das suposições sobre os volumes extraíveis, mas é inevitável que a produção futura de rocha fosfática seja fortemente influenciada pelo Marrocos em um futuro previsível.
Os meios de produção comercial de fósforo, além da mineração, são poucos porque o ciclo do fósforo não inclui transporte significativo de fase gasosa. A fonte predominante de fósforo nos tempos modernos é a rocha fosfática (em oposição ao guano que o precedeu). De acordo com alguns pesquisadores, espera-se que as reservas comerciais e acessíveis de fósforo da Terra se esgotem em 50-100 anos e o pico de fósforo seja alcançado aproximadamente em 2030. Outros sugerem que os suprimentos durarão várias centenas de anos. Tal como acontece com o momento do pico petrolífero , a questão não está resolvida e os pesquisadores em diferentes campos publicam regularmente diferentes estimativas das reservas de fosfato de rocha.
Fundo
O conceito de pico de fósforo está conectado ao conceito de limites planetários . O fósforo, como parte dos processos biogeoquímicos , pertence a um dos nove "processos do sistema terrestre" que são conhecidos por terem limites. Desde que os limites não sejam ultrapassados, eles marcam a "zona de segurança" para o planeta.
Estimativas das reservas mundiais de fosfato
A determinação precisa do pico de fósforo depende do conhecimento das reservas e recursos comerciais mundiais de fosfato , especialmente na forma de rocha fosfática (um termo resumido para mais de 300 minérios de origem, composição e conteúdo de fosfato diferentes). “Reservas” referem-se ao valor assumido como recuperável a preços de mercado atuais e “recursos” referem-se aos valores estimados de tal grau ou qualidade que eles têm perspectivas razoáveis de extração econômica.
A rocha de fosfato não processada tem uma concentração de fósforo de 1,7-8,7% em massa ( pentóxido de fósforo de 4-20% ). Em comparação, a crosta terrestre contém 0,1% de fósforo em massa e a vegetação de 0,03% a 0,2%. Embora quatrilhões de toneladas de fósforo existam na crosta terrestre, atualmente não são extraíveis economicamente.
Em 2021, o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) estimou que as reservas de rocha fosfática economicamente extraíveis em todo o mundo são de 71 bilhões de toneladas, enquanto a produção mineira mundial em 2020 foi de 223 milhões de toneladas. Assumindo crescimento zero, as reservas durariam 260 anos. Isso confirma amplamente um relatório do Centro Internacional de Desenvolvimento de Fertilizantes (IFDC) de 2010, de que as reservas globais durariam várias centenas de anos. Os números das reservas de fósforo são intensamente debatidos. Gilbert sugere que houve pouca verificação externa da estimativa. Uma revisão de 2014 concluiu que o relatório do IFDC "apresenta um quadro inflacionado das reservas globais, em particular as do Marrocos, onde recursos em grande parte hipotéticos e inferidos foram simplesmente renomeados como" reservas ".
Os países com mais reservas comerciais de rocha fosfática (em bilhões de toneladas métricas): Marrocos 50, China 3.2, Egito 2.8, Argélia 2.2, Síria 1.8, Brasil 1.6, Arábia Saudita 1.4, África do Sul 1.4, Austrália 1.1, Estados Unidos 1.0, Finlândia 1.0 , Rússia 0,6, Jordânia 0,8.
A escassez de fosfato de rocha (ou apenas aumentos significativos de preços) pode afetar negativamente a segurança alimentar mundial . Muitos sistemas agrícolas dependem de suprimentos de fertilizantes inorgânicos, que usam fosfato de rocha. Sob o regime de produção de alimentos nos países desenvolvidos, a escassez de fosfato de rocha poderia levar à escassez de fertilizantes inorgânicos, o que poderia, por sua vez, reduzir a produção global de alimentos.
Os economistas apontaram que as flutuações de preço do fosfato de rocha não indicam necessariamente o pico de fósforo, uma vez que já ocorreram devido a vários fatores do lado da demanda e da oferta.
Estados Unidos
A produção de rocha fosfática nos Estados Unidos atingiu o pico em 1980, com 54,4 milhões de toneladas métricas. Os Estados Unidos foram o maior produtor mundial de rocha fosfática desde pelo menos 1900 até 2006, quando a produção dos EUA foi superada pela da China . Em 2019, os EUA produziram 10% da rocha fosfática do mundo.
Esgotamento das reservas de guano
Em 1609, Garcilaso de la Vega escreveu o livro "Comentarios Reales", no qual descreveu muitas das práticas agrícolas dos Incas anteriores à chegada dos espanhóis e introduziu o uso do guano como fertilizante. Como Garcilaso descreveu, os incas perto da costa colhiam guano. No início dos anos 1800, Alexander von Humboldt introduziu o guano como fonte de fertilizante agrícola na Europa, após tê-lo descoberto em ilhas ao largo da América do Sul . Foi relatado que, na época de sua descoberta, o guano em algumas ilhas tinha mais de 30 metros de profundidade. O guano já havia sido usado pelo povo Moche como fonte de fertilizante, minerando-o e transportando-o de volta ao Peru de barco. O comércio internacional de guano só começou depois de 1840. No início do século 20, o guano estava quase totalmente esgotado e acabou sendo superado com a descoberta de métodos de produção de superfosfato .
Conservação e reciclagem de fósforo
Visão geral
O fósforo pode ser transferido do solo de um local para outro à medida que os alimentos são transportados pelo mundo, levando o fósforo que contém. Uma vez consumido pelo homem, pode acabar no meio ambiente local (no caso da defecação a céu aberto que ainda é generalizada em escala global) ou nos rios ou no oceano via redes de esgoto e estações de tratamento de esgoto no caso de cidades conectadas a esgoto sistemas. Um exemplo de uma cultura que consome grandes quantidades de fósforo é a soja .
Em um esforço para adiar o início do pico de fósforo, vários métodos de redução e reutilização do fósforo estão em prática, como na agricultura e nos sistemas de saneamento . A Soil Association , o grupo de pressão e certificação de agricultura orgânica do Reino Unido, publicou um relatório em 2010 "A Rock and a Hard Place" encorajando mais reciclagem de fósforo. Uma solução potencial para a escassez de fósforo é uma maior reciclagem de dejetos humanos e animais de volta ao meio ambiente.
Práticas agrícolas
A redução do escoamento agrícola e da erosão do solo pode diminuir a frequência com que os agricultores precisam reaplicar o fósforo em seus campos. Métodos agrícolas, como plantio direto , terraceamento , cultivo em contorno e o uso de quebra-ventos , mostraram reduzir a taxa de esgotamento do fósforo das terras agrícolas. Esses métodos ainda dependem de uma aplicação periódica de rocha fosfática ao solo e, como tal, também foram propostos métodos para reciclar o fósforo perdido. A vegetação perene, como pastagens ou florestas, é muito mais eficiente no uso de fosfato do que terras aráveis. Faixas de pastagem e / ou floresta entre terras cultiváveis e rios podem reduzir muito as perdas de fosfato e outros nutrientes.
Os sistemas agrícolas integrados que usam fontes animais para fornecer fósforo para as lavouras existem em escalas menores, e a aplicação do sistema em uma escala maior é uma alternativa potencial para fornecer o nutriente, embora requeira mudanças significativas nos métodos modernos de fertilização de lavouras amplamente adotados .
Reutilização de excrementos
O método mais antigo de reciclagem de fósforo é por meio do reaproveitamento de esterco animal e excrementos humanos na agricultura. Por meio desse método, o fósforo dos alimentos consumidos é excretado e os excrementos animais ou humanos são posteriormente coletados e reaplicados nos campos. Embora este método tenha mantido civilizações por séculos, o sistema atual de gerenciamento de esterco não é logisticamente voltado para a aplicação em campos agrícolas em grande escala. Atualmente, a aplicação de estrume não pode atender às necessidades de fósforo da agricultura em grande escala. Apesar disso, ainda é um método eficiente de reciclar o fósforo usado e devolvê-lo ao solo.
Lodo de esgoto
As estações de tratamento de esgoto que possuem uma etapa de remoção biológica aprimorada de fósforo produzem um lodo de esgoto que é rico em fósforo. Vários processos foram desenvolvidos para extrair fósforo diretamente do lodo de esgoto, das cinzas após a incineração do lodo de esgoto ou de outros produtos do tratamento de lodo de esgoto . Isso inclui a extração de materiais ricos em fósforo, como a estruvita, de fábricas de processamento de resíduos. A estruvita pode ser feita adicionando magnésio aos resíduos. Algumas empresas como Ostara no Canadá e NuReSys na Bélgica já estão usando essa técnica para recuperar fosfato. Ostara tem oito fábricas operacionais em todo o mundo.
Pesquisas sobre métodos de recuperação de fósforo de lodo de esgoto têm sido realizadas na Suécia e na Alemanha desde cerca de 2003, mas as tecnologias atualmente em desenvolvimento ainda não são econômicas, dado o preço atual do fósforo no mercado mundial.