Global material analysis on phosphorus flows, supply horizon and impact assessment on phosphorus depletion

Different problems are daily discuss on environmental aspects such acid rain, eutrophication, global warming and an others problems. Rarely do we find some discussions about phosphorus problematic. Through the years the phosphorus as been a real problem and must be more discussed. On this thesis was done a global material flow analysis of phosphorus, based on data from the year 2004, the production of phosphate rock in that year was 18.9 million tones, almost this amount it was used as fertilizer on the soil and the plants only can uptake, on average, 20% of the input of fertilizer to grow up, the remainder is lost for the phosphorus soil. In the phosphorus soil there is equilibrium between the phosphorus available to uptake from the plants and the phosphorus associate with other compounds, this equilibrium depends of the kind of soil and is related with the soil pH. A reserve inventory was done and we have 15,000 million tones as reserve, the amount that is economical available. The reserve base is estimated in 47,000 million tones. The major reserves can be found in Morocco and Western Sahara, United Sates, China and South Africa. The reserve estimated in 2009 was 15,000 million tone of phosphate rock or 1,963 million tone of P. If every year the mined phosphate rock is around 22 Mt/yr (phosphorus production on 2008 USGS 2009), and each year the consumption of phosphorus increases because of the food demand, the reserves of phosphate rock will be finished in about 90 years, or maybe even less. About the value/impact assessment was done a qualitative analysis, if on the future we don’t have more phosphate rock to produce fertilizers, it is expected a drop on the crops yields, each depends of the kind of the soil and the impact on the humans feed and animal production will not be a relevant problem. We can recovery phosphorus from different waste streams such as ploughing crop residues back into the soil, Food processing plants and food retailers, Human and animal excreta, Meat and bone meal, Manure fibre, Sewage sludge and wastewater. Some of these examples are developed in the paper.

Nestes últimos anos as questões ambientais são cada vez mais estudadas, diariamente fala-se em problemas tais como o aquecimento global, emissão de gases poluentes, poluição de águas. Por outro lado, a depleção de recursos naturais tem menos impacto na comunicação social. A quantidade de fósforo existente no nosso planeta versos a sua utilização constitui hoje em dia um grande problema ambiental. As reservas de fósforo existentes são finitas tais como a do petróleo, e a extracção do fósforo tem sido crescente de acordo com as necessidades mundiais. O fósforo é um componente essencial para o crescimento das plantas e grande parte do fósforo produzido é utilizado na agricultura como fertilizante. No entanto o ciclo natural do fósforo é muito lento podendo levar um milhão de anos para formar e existir fósforo sob a forma disponível para extracção. Por esta razão, na presente tese a Análise de Fluxo Material (MFA) feita só é considerado no ciclo do fósforo a quantidade anual extraída, a produção dos diversos produtos contendo fósforo, e os principais fluxos de uso do fósforo. O grande objectivo da elaboração do MFA foi ter uma noção da ordem de grandeza de fósforo perdido no ambiente, para posteriormente estudar os impactos ao nível do crescimento das plantas bem como nos humanos e animais. O MFA realizado permite concluir que no ano de 2009 a reserva de fósforo em rocha com potencial para ser extraída foi estimada em 15.000 Mt de fósforo, e a produção deste elemento foi de 1.963 Mt, o que significa que as reservas de fósforo terminarão em 90 anos, ou talvez menos. Nesta tese foram avaliadas hipóteses para os possíveis impactos no caso de não haver fósforo para fertilizar os solos, caso as reservas de fósforo terminem dentro deste século, como previsto por dados estatísticos das reservas existentes e da sua produção anual. Foi avaliado o impacto causado no crescimento das plantas, se houver um défice de fósforo na terra onde a planta está a desenvolver-se, os dados de diferentes testes comprovam que influenciará o crescimento das plantas, principalmente o crescimento das raízes. No entanto numa entrevista com um especialista nesta área, este é da opinião que a planta irá adaptar-se desenvolvendo as raízes de modo a procurar fósforo noutros níveis da terra, portanto não terá grande impacto. Estudou-se também o impacto na produção de agrícola e em discussão com diferentes especialistas agrónomos, de um modo genérico, ao longo do tempo a produção irá decair, pois existe ainda uma quantidade de fósforo disponível no solo (disponibilidade depende predominantemente do pH), quando terminar o fósforo disponível no solo a disponibilidade irá depender da capacidade de adaptação da planta em desenvolver raízes de modo a procurar fósforo noutras camadas da terra. Inicialmente na equipa de estudo onde estava inserida, supôs-se que se há menos fósforo disponível para a planta nos solos, logo a planta também teria menos fósforo. As plantas contendo menos fósforo iriam causar um impacto na alimentação dos humanos e animais. Mas, diferentes agrónomos são da opinião que a quantidade de fósforo irá manter-se igual nas e mesmo que houvesse um decréscimo os humanos consomem mais fósforo do que realmente necessitam diariamente. Portanto é necessário procurar soluções pois o maior impacto será na produção agrícola, o que provavelmente irá gerar também conflitos socioeconómicos. Com vista a minimizar os consumos de fósforo, recuperar fósforo em fluxos que são perdidos para a natureza, já existem em diferentes partes no mundo métodos de reciclagem/recuperação. A Suécia é um bom exemplo, pois tem sanitas próprias para separar a urina das fezes, de modo a recuperar a urina e utilizá-la directamente como fertilizante, visto a urina conter uma elevada percentagem em fósforo. Outro caso de sucesso, é uma empresa que desenvolveu um fungo que é capaz de transformar o fósforo que esteja não disponível para a planta no solo numa forma disponível para absorção da planta. É obvio que a depleção dos recursos do fósforo é um problema a nível ambiental, mas ainda há vários estudos que podem vir a ser feitos e também é essencial a divulgação desta problemática à sociedade, para uma tomada de consciência colectiva.