El problema del fósforo

Etiquetas : fósforo, fertilizantes, fosfatos, agricultura, biología, ADN, metalurgia,

¿Por qué en Noticias?

El problema mundial del fósforo está ganando atención. Con reservas limitadas de fósforo, problemas de contaminación y perturbaciones en el mercado de fertilizantes, encontrar soluciones sostenibles se ha convertido en una prioridad fundamental.

¿Cuáles son los principales hechos relacionados con el fósforo?

Qué es :

El fósforo es un elemento químico de símbolo « P » y número atómico 15. Es un elemento esencial para la vida y tiene diversas propiedades y aplicaciones importantes.

Propiedades químicas:

El fósforo forma fácilmente compuestos con otros elementos, especialmente el oxígeno, formando diversos fosfatos.

Es muy reactivo y puede arder espontáneamente en el aire, produciendo un humo blanco.

Los compuestos de fósforo son cruciales en biología, ya que son un componente fundamental del ADN , el ARN y el ATP (trifosfato de adenosina).

Ocurrencia natural:

El fósforo se encuentra comúnmente en la corteza terrestre en forma de varios minerales de fosfato, como la apatita.

Usos industriales:

Los compuestos de fósforo se utilizan en la producción de fertilizantes, ya que son necesarios para el crecimiento de las plantas.

También se utiliza en detergentes , donde los compuestos de fosfato ayudan a descomponer y eliminar las manchas.

El fósforo se utiliza en la producción de acero y otros procesos metalúrgicos.
Fósforo en la India:

India es deficiente en disponibilidad de apatita (grupo de minerales de fosfato) y fosfato de roca.

Según el Anuario de Minerales de la India 2018, en el caso de la apatita, el país depende totalmente de las importaciones, mientras que la producción de fosfato de roca proviene solo de dos estados, a saber, Rajasthan y Madhya Pradesh.

India es el mayor importador de fósforo del mundo y lo obtiene principalmente de depósitos de África occidental contaminados con cadmio.

El arroz , un cultivo básico en la India, es particularmente propenso a la absorción de cadmio , y los agricultores indios utilizan ampliamente fertilizantes en los arrozales.

¿Cuál es la evolución histórica de la fertilización y los desafíos contemporáneos que rodean al fósforo?

Evolución histórica:

La cuestión de la fertilización de la tierra ha afectado a la agricultura desde sus inicios . Las primeras sociedades agrícolas reconocieron que los ciclos repetidos de cultivo y cosecha agotaban los nutrientes esenciales del suelo, disminuyendo el rendimiento de los cultivos.

Las comunidades indígenas idearon varios métodos de fertilización, incluido el uso de restos de peces y excrementos de pájaros (guano).

Sin embargo, importantes avances en la química durante el siglo XIX llevaron a la creación de fertilizantes sintéticos y a la identificación de elementos vitales como el nitrógeno, el fósforo y el potasio.

Estos elementos sentaron las bases de los fertilizantes químicos modernos y desempeñaron un papel fundamental en el impulso de la productividad agrícola durante la Revolución Verde de mediados del siglo XX.

En el escenario actual, existe un desafío multifacético que involucra al fósforo , un componente crucial de los fertilizantes.

Desafíos asociados con el fósforo:

Reservas limitadas y contaminación por cadmio:

El fósforo es escaso y se encuentra principalmente en formaciones geológicas específicas. Esta es una preocupación geopolítica importante.

Marruecos y la región del Sáhara Occidental poseen las mayores reservas de fósforo del mundo , pero estas reservas contienen cadmio , un metal pesado nocivo que puede acumularse en los riñones de animales y humanos cuando se consume.

La extracción y eliminación de cadmio de los recursos de fósforo son procesos costosos.

Los fertilizantes cargados de cadmio pueden contaminar los cultivos y generar riesgos potenciales para la salud, como enfermedades cardíacas.

Nota

No eliminar el cadmio de las fuentes de fósforo conlleva el riesgo de una crisis de salud pública. Por el contrario, la eliminación del cadmio podría dar lugar a mayores gastos en fertilizantes, introduciendo un complejo equilibrio entre salvaguardar la salud pública y mantener la asequibilidad agrícola.

La Unión Europea ha introducido legislación para regular los niveles de cadmio en los fertilizantes.

Interrupciones del mercado y preocupaciones asociadas:

De todos los países, sólo seis tienen reservas importantes de fósforo sin cadmio.
Entre ellos, China impuso restricciones a las exportaciones en 2020 y varias naciones de la UE dejaron de comprar a Rusia.

En consecuencia, ha habido un aumento en la demanda de fósforo seguro.
Este es uno de los factores detrás de la decisión de Sri Lanka de prohibir las importaciones de fertilizantes sintéticos en 2021 y pasar a la agricultura orgánica.
Sin embargo, esta transición provocó una repentina disminución del rendimiento de los cultivos , lo que desencadenó una crisis política y económica en el país.

Uso excesivo de fósforo: la aplicación excesiva de fertilizantes provoca la escorrentía de fósforo hacia los cuerpos de agua. El exceso de fósforo promueve la proliferación de algas , agotando el oxígeno en los cuerpos de agua y provocando la muerte de los peces.

La proliferación de algas también puede ser tóxica para los humanos y provocar problemas respiratorios y otros problemas de salud.

Minería con uso intensivo de energía: La extracción y el procesamiento de roca de fosfato requieren un uso intensivo de energía, lo que contribuye a las emisiones de gases de efecto invernadero y a la degradación ambiental.

¿Cuáles pueden ser las posibles estrategias para gestionar el uso de fósforo?

Agricultura inteligente y fertilización de precisión: implementar técnicas de agricultura de precisión que utilicen redes de sensores, inteligencia artificial y análisis de datos para optimizar el uso de fósforo en las granjas. Esto asegura que los cultivos reciban la cantidad exacta de fósforo que necesitan , reduciendo el exceso de escorrentía hacia los cuerpos de agua.

El presupuesto de la Unión 2023-24 lanzó el plan PM-PRANAM para promover el uso equilibrado de fertilizantes químicos y alternativos , generando conciencia sobre la agricultura regenerativa (RA).

Recuperación de fósforo de aguas residuales y desechos: existe la necesidad de desarrollar tecnologías avanzadas para la recuperación eficiente de fósforo de aguas residuales y diversos flujos de desechos.

Esto podría incluir el uso de procesos innovadores de filtración, precipitación e intercambio iónico para extraer y reciclar fósforo para su uso en fertilizantes u otras aplicaciones.

Ejemplo: Empresas como EasyMining están modernizando plantas de tratamiento de aguas residuales para recuperar productos de fósforo de alta calidad.

Economía circular del fósforo: existe la necesidad de establecer una economía circular para el fósforo , donde los productos que contienen fósforo estén diseñados para una fácil recuperación y reciclaje, reduciendo la necesidad de minería y reduciendo el impacto ambiental.

Marco global de gestión del fósforo: Es necesario desarrollar un marco internacional para la gestión del fósforo , similar a los acuerdos climáticos globales. Esto promovería la colaboración y los esfuerzos coordinados para abordar las preocupaciones sobre el fósforo a escala global.

Examen de servicios civiles de UPSC, pregunta del año anterior

P. Con referencia a los fertilizantes químicos en la India, considere las siguientes afirmaciones: (2020)

En la actualidad, el precio minorista de los fertilizantes químicos lo determina el mercado y no lo administra el Gobierno.

El amoníaco, que es un aporte de urea, se produce a partir del gas natural.
El azufre, que es materia prima para los fertilizantes de ácido fosfórico, es un subproducto de las refinerías de petróleo.

¿Cuál de las afirmaciones dadas anteriormente es/son correctas?

(a) solo 1
(b) solo 2 y 3
(c) solo 2
(d) 1, 2 y 3

Respuesta: B

Exp:

El Gobierno de la India subsidia los fertilizantes para garantizar que los agricultores puedan acceder fácilmente a ellos y que el país siga siendo autosuficiente en la producción agrícola. Lo mismo se ha logrado en gran medida controlando el precio de los fertilizantes y la cantidad de producción. Por tanto, la afirmación 1 no es correcta.

Se ha sintetizado amoníaco (NH3) a partir del gas natural. En este proceso, las moléculas del gas natural se reducen a carbono e hidrógeno. Luego, el hidrógeno se purifica y se hace reaccionar con nitrógeno para producir amoníaco. Este amoníaco sintético se utiliza como fertilizante, ya sea directamente como amoníaco o indirectamente después de la síntesis como urea, nitrato de amonio y fosfatos monoamónicos o diamónicos. Por tanto, la afirmación 2 es correcta.

El azufre es un importante subproducto del refinado de petróleo y del procesamiento de gas. La mayoría de los grados de petróleo crudo contienen algo de azufre, la mayor parte del cual debe eliminarse durante el proceso de refinación para cumplir con los estrictos límites de contenido de azufre en los productos refinados. Esto se hace mediante hidrotratamiento y da como resultado la producción de gas H2S, que se convierte en azufre elemental. El azufre también se puede extraer de depósitos subterráneos naturales, pero esto es más costoso que obtener petróleo y gas y en gran medida se ha descontinuado. El ácido sulfúrico se utiliza en la producción tanto de fosfato monoamónico (MAP) como de fosfato diamónico (DAP). Por tanto, la afirmación 3 es correcta.

Por tanto, la opción B es la respuesta correcta.

Fuente

#Fosforo #Fosfatos #Agricultura