Ante el declive del fósforo para la agricultura

La menor disponibilidad de fosfatos como techo para la producción alimentaria y la población mundial. El mundo se encuentra en declive de extracción de fósforo, desde el año 1989.   

(Este documento consiste básicamente en la traducción de diferentes apartados de artículos referidos al declive del fósforo, encontrados en su forma original en Energy Bulletin: Peak phosphorus: readings)

Diversas publicaciones han advertido del declive de la producción mundial de fosfatos, elemento esencial usado hoy en la agricultura moderna para garantizar el crecimiento de las plantas comestibles. Nos hacemos eco de ellas, traduciendo algunas de sus referencias.

En “Peak phosphorus”, Patrick Déry and Bart Anderson hacen una interesante aplicación de la curva de Hubbert al análisis de la extracción de fósforo en el mundo. Estiman que la producción mundial de fósforo alcanzó su techo en el año 1989 y que desde entonces, ha entrado en un declive permanente.

La Curva de Hubbert es útil para explicar el comportamiento en la obtención de un recurso natural no renovable, o renovable pero que se extrae a una tasa muy superior a su capacidad de recuperación. Así, parece claro que, en el caso de los fosfatos, un recurso mineral que se extrae de minas, estamos ante un proceso similar al del resto de los recursos minerales: en la parte ascendente de la curva de campana, se obtiene el recurso con facilidad y abundancia creciente; se llega a una meseta de extracción máxima, la parte superior de la curva; y, posteriormente, comienza un declive de su disponibilidad.

En el caso del fósforo, con una aplicación principal en la agricultura moderna para incrementar la fertilidad del suelo, diversos autores advierten que nos encontramos ya ante la parte descendente de la curva, a nivel mundial. No se acaba el recurso, sino que éste será cada vez más escaso.

En el citado artículo, el físico Patrick Déry aplica el método de Hubbert a diferentes ámbitos de producción: Nauru, el país más pequeño del mundo, situado en la Micronesia, es toda ella una gran roca de fosfato; los EE.UU., un gran productor de fosfato; y, finalmente, aplica el método al conjunto de la producción mundial.

Nos recuerdan los autores que el fósforo (P) es un elemento necesario para la vida, encontrándose éste típicamente en las rocas. Como los agricultores saben, el fósforo es uno de los tres nutrientes principales que se requieren en la agricultura industrializada de forma mineral,  para el crecimiento de las plantas: nitrógeno (N); fósforo (P), y potasio (K). Los fertilizantes se etiquetan dependiendo de la cantidad que contienen de cada uno de ellos (por ejemplo, 10-10-10). La mayoría del fósforo se obtiene de las minas de rocas de fosfato. El fosfato en crudo se usa hoy en la agricultura orgánica, mientras que los fosfatos tratados químicamente, como los superfosfatos, trifosfatos o fosfato de amonio, se usan en la agricultura convencional.
Philip H. Abelson escribe en Science:

El uso más importante de los fosfatos es el de fertilizante. El desarrollo de las cosechas agota el fosfato y otros nutrientes del suelo… la mayor parte de las granjas del mundo no tienen o no reciben la cantidad adecuada de fosfatos. Alimentar a la creciente población mundial acelerará la tasa de declive de las reservas de fosfato y… los recursos son limitados, de hecho los fosfatos están desapareciendo. Las próximas generaciones afrontarán el problema de obtener el suficiente fosfato para subsistir. Es importante anotar que el fósforo, a menudo, es un nutriente limitante en los ecosistemas naturales. Esto es, el suministro de fósforo disponible limita el tamaño de la población en esos ecosistemas.

En inglés, el autor ofrece varias referencias en torno a la importancia del fósforo en agricultura: “Understanding Phosphorus and its Use in Agriculture”, de la Asociación europea de fabricantes de fertilizantes; y “Phosphate Primer”, del Florida Institute of Phosphate Research.

Perspectiva de un cenit del fósforo.
En su sobrecogedor libro “Eating Fossil Fuels”, Dale Allen Pfeiffer nos muestra que la agricultura convencional es tan adicta al petróleo como lo es el resto de la sociedad”.

De la misma manera, el autor nos habla de que la agricultura es adicta a los fosfatos obtenidos en las minas, y que un cenit de la producción de fosfatos claramente amenazaría la producción agrícola. Y para ello, nos remite a un resumen del U.S. Geological Survey (USGS), que nos advierte que “no hay sustitutos para el fósforo en la agricultura”. Se refiere este servicio geológico al “fosfato obtenido de las minas”, ya que se trata de un recurso no renovable. No obstante, como dicen los autores, “afortunadamente, el fósforo – al contrario de lo que le ocurre al petróleo – se puede reciclar: entre las respuestas al cenit del fósforo se encuentra la recreación del ciclo de nutrientes para las plantas, por ejemplo, devolviendo el estiércol animal (incluyendo también el humano) a los suelos cultivados”. 

El uso de la “linearización de Hubbert” para el análisis de la producción de fosfatos.
La curva parabólica de Hubbert – usada inicialmente para el análisis del cenit del petróleo – puede ser usada para el análisis de la extracción de fósforo, que sigue también aproximadamente una forma de campana.

Déry aplica la Curva de Hubbert para el análisis de los fosfatos que se comercializan (entre un 26 y un 34% de los fosfatos). Otras reservas minerales de fosfatos, con menores concentraciones de este elemento, existen en la naturaleza pero, al igual que ocurre con la explotación de arenas bituminosas para la obtención de petróleo, tienen un mayor coste económico, energético y medioambiental en su extracción.

El autor usa los datos del United States Geological Survey (rock phosphate production historical data series) para dibujar la curva de producción de fosfatos, y los resultados, nos comentan, son “increíbles”: el modelo teórico de la curva logística encaja casi perfectamente con los datos reales de producción. De ahí que el autor estime que los EE.UU. han pasado ya su techo de producción en el año 1988 y el mundo en el año 1989.

El autor hace un análisis del declive en una zona especialmente significativa: la isla de Nauru, en el Pacífico Sur, la República más pequeña del mundo, con 21 km² de extensión, y que ha sido históricamente una gran productora de fosfatos. Sin embargo, como dice este documento de la CIA (CIA World Factbook), el recurso se encuentra exhausto, tras más de 90 años de explotación: su gobierno en bancarrota y su pequeña población en una situación límite de supervivencia, al no disponer de otros recursos. Curiosamente, la población de Nauru ha afrontado un grave problema de obesidad y diabetes, aunque ya los supermercados registran estanterías vacías, a la espera del siguiente barco que importa los bienes. Una tremenda lección, sin duda alguna, para quien quiera tomar nota de ella. 

Se observa que el cenit de la extracción del recurso en la citada isla tuvo lugar en el año 1973, y se comprueba en la linearización de Hubbert del periodo 1959 – 2005, el descenso de la producción por año desde entonces. Déry observa cómo las estimaciones de reservas recuperables, a través de la linearización de Hubbert, antes del cenit estimaban un volumen total aproximado de 97.000 tk, y una fecha de cenit en el año 1978, mientras que las mismas estimaciones realizadas con los datos tras el cenit, estimaban unas reservas recuperables de 72.000 tk, y una fecha de cenit en el año 1971.

El autor obtiene, a partir de estos datos, un gráfico de producción en forma de Curva de Hubbert, con fecha de cenit en el año 1973, y posterior declive permanente.

El caso de los Estados Unidos, al ser junto a China y Marruecos, uno de los grandes productores del mundo, de acuerdo con el  USGS, está más estudiado. A raíz de los datos existentes se estima que existió un techo de producción en el año 1988, con un declive permanente posterior, estimando unos recursos extraíbles (URR) de 2850 MT.

Producción mundial
Se estima, usando los datos de producción desde el año 1968 al año 2005, que el volumen total de recursos extraíbles es de unas 8000 MT, deduciendo el autor que “estamos probablemente ante un declive mundial de la extracción minera de fosfatos”.

Población y fósforo
Según el autor, y yendo aún más allá:

La agricultura convencional usa cantidades importantes de petróleo y gas para producir alimentos. Tenemos únicamente que trazar los datos de la población mundial en relación con la producción de petróleo para ver la fuerte relación existente entre ambos.

Pero no sólo importa la producción de petróleo. Los nutrientes como el nitrógeno y el fósforo son imprescindibles también para la consecución de la “Revolución verde”. El nitrógeno está presente en la atmósfera de forma abundante (el 78% de su composición). El proceso Haber – Bosch para la obtención de nitrógeno usa un uno por ciento de toda la energía consumida por los humanos (Smith, Barry E. “Nitrogenase Reveals Its Inner Secrets”, Science, 6 September 2002: Vol. 297. no. 5587, pp. 1654 – 1655). El nitrógeno también se puede fijar en el suelo usando microorganismos. Si hay suficiente energía, habrá disponibilidad de nitrógeno.

Pero el fósforo puede ser el verdadero cuello de botella para la agricultura.
El crecimiento de la población mundial ha sido solamente posible debido a que se encontraron depósitos minerales de fósforo y energía barata para extraerlos, transformarlos y transportarlos a las granjas. Cuando trazamos tanto los datos de población mundial como de producción global de fosfatos, encontramos una significativa correlación.

¿Qué implica esa correlación? Inclusive si encontramos un substituto real para los combustibles fósiles, será imposible mantener el crecimiento de la población mundial debido a que los depósitos de fosfatos están posiblemente en declive. Será imposible mantener cualquier modelo agrícola que no recicle los nutrientes.

Respuestas ante el cenit del fósforo
De alguna manera, el problema del cenit del fósforo es más complejo y difícil que el del cenit del petróleo. Existen otros recursos energéticos disponibles además del petróleo, aunque todos ellos tienen sus defectos. Además, el sol nos provee de un permanente flujo de energía.
Como se ha dicho, al contrario de los combustibles fósiles, el fósforo puede ser reciclado. Sin embargo, si tiramos el fósforo, no podremos reemplazarlo por ningún otro recurso. Actualmente estamos dilapidando los limitados suministros concentrados que existen de fosfatos. De forma habitual, los fertilizantes de fosfato se aplican sin cuidado, conduciendo a la generación de residuos y polución. La comida que proviene de la agricultura es consumida por las personas y los animales, que excretan a su vez la mayor parte del fósforo, y que después es derivada hacia las aguas residuales que, en su mayoría van hacia el mar o se dispersan de cualquier otra manera.

La respuesta clave ante el cenit del fósforo es recrear el ciclo de los nutrientes. F.H.King en su texto clásico: Farmers of Forty Centuries: Organic Farming in China, Korea and Japan, describe cómo el retorno del estiércol humano y animal al suelo permite a la agricultura asiática mantener su productividad durante milenios.

Conclusión personal
El mundo ha emprendido un uso intensivo de un recurso no renovable como los fosfatos, hasta llegar a su cenit de extracción y posterior declive. Es el momento de las estrategias de “ahorro y eficiencia”, que se prodigan en tiempos de creciente escasez. La fuente “renovable” de fósforo, a través de la agricultura tradicional y las heces de los animales y humanos tiene un poder importante pero, previsiblemente, muy inferior a la hora de incrementar el rendimiento agropecuario, en relación con la “inyección” de minerales fósiles extraídos a través de la minería mundial. Así pues, la Ley de Liebig actúa para hacer del límite físico de fosfatos un verdadero cuello de botella del crecimiento y reproducción de la población mundial.

El desarrollo de la agricultura orgánica tradicional, pese a todo, es la vía más humana de afrontar ese natural descenso en la disponibilidad de los fosfatos a nivel mundial, porque es la fórmula más local, que menos precisa de insumos del exterior, y la que es, por tanto, más sostenible.

Más referencias
Phosphate Depletion
Closing the loop on phosphorus
USGS: Phosphate rock
The reuse of phosphorus

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