Фермеры полагаются на фосфорные удобрения для обогащения почвы и обеспечения обильных урожаев, но мировые извлекаемые запасы фосфоритов, из которых производятся такие удобрения, ограничены и распределены неравномерно. Технологический институт Стивенса возглавляет международные усилия по составлению карты глобального потока фосфора, большая часть которого будет поглощаться сельскохозяйственными культурами, а затем поедается и выводится в виде отходов животными и людьми, а также активизирует усилия по повторному захвату и переработке жизненно важного питательного вещества.
В апрельском выпуске журнала Earth's Future за 2019 год Дэвид Ваккари, директор отдела гражданской, экологической и морской инженерии Института Стивенса, и его команда впервые наносят на карту этот процесс в глобальном масштабе и определяют региональные «горячие точки». где существует как значительный спрос на удобрения, так и значительный потенциал повторного улавливания фосфора из отходов жизнедеятельности животных и человека.
"В идеале, 45 миллионов метрических тонн фосфорных удобрений каждый год должны полностью использоваться повторно, и мы должны использовать их максимальный потенциал для поддержки производства продуктов питания", - сказал Ваккари. «Эта работа - шаг к пониманию того, как добраться до этой точки».
Команда Ваккари, в которую входят исследователи из Китая, Австралии, Канады, Швеции и Нидерландов, объединила недавно разработанные наборы данных для сопоставления глобального производства сельскохозяйственных культур с уровнями населения и поголовья скота. Затем они разделили планету на сетку из 10-километровых блоков, что позволило получить подробную локальную информацию с беспрецедентным обзором глобальных потоков фосфора, который соединяет глобальный с локальным уровнем, требующим принятия мер. «В области, где отсутствие хорошо интегрированных данных часто препятствует как местному, так и региональному планированию, эта глобальная карта является ключевым прорывом», - сказал Ваккари.
Команда показывает, что существуют значительные неиспользованные возможности для переработки фосфора. Около 72 процентов пахотных земель со значительным производством навоза поблизости и 68 процентов пахотных земель со значительным населением поблизости находятся в регионах, которые сильно зависят от импортируемого фосфора, включая большие участки крупных развивающихся экономик, таких как Индия и Бразилия. Исследование также выявило значительные излишки отходов, богатых фосфором, в большей части Азии, Европы и Соединенных Штатов, предполагая, что как развивающиеся, так и развитые экономики могут выиграть от увеличения переработки.
"Если мы хотим серьезно заняться переработкой фосфора, то это те места, где мы собираемся получить наибольшую отдачу от затраченных средств", - сказал Ваккари.
Результаты также показывают, что в навозе животных содержится как минимум в пять раз больше фосфора, чем в человеческих отходах, что свидетельствует о том, что животноводство является обильным объектом для переработки. Почти половина сельскохозяйственных угодий в мире - около 12 процентов суши планеты - совмещены с животноводческими хозяйствами, богатыми навозом, что позволяет предположить, что во многих регионах навоз можно вносить непосредственно на поля или перерабатывать с помощью биореакторов для извлечения фосфора для эффективного использования. и экономичный транспорт на фермы.
Первоначальный автор Стив Пауэрс, исследователь из Университета штата Вашингтон, который задумал исследование, в настоящее время пытается выяснить, сколько именно фосфора можно извлечь из животных и человеческих отходов, а также найти другие возможности для более эффективного использования фосфора. использовать. «Если мы сможем перерабатывать больше этого локально доступного отработанного фосфора обратно в сельское хозяйство, мы, возможно, сможем уберечь его от мест утечки, снизив нашу зависимость от будущего импорта удобрений и горнодобывающей промышленности», - сказал Пауэрс..