O fósforo, a urina e a vida

O fósforo, número 15 da tabela periódica, pode ser altamente tóxico e inflamável, mas também é essencial à vida. A importância do fósforo é tão grande que o famoso escritor Asimov em seu livro de 1974, Asimov on Chemistry afirmou que “A vida pode se multiplicar até que todo o fósforo tenha acabado… ” Isso porque o fósforo é essencial para todos os organismos vivos. Ele é a espinha dorsal do nosso DNA, bem como da molécula adenosina trifosfato (ATP). Infelizmente o fósforo na terra não é infinito.

A demanda por fósforo e nitrogênio aumentou drasticamente no século 20, pois foi encontrado um papel crucial no fertilizante usado no cultivo. Em pouco mais de 50 anos (entre 1961 e 2014), a produção de fertilizantes aumentou dez vezes devido à chamada revolução verde. A revolução verde permitiu um aumento mundial na produção agrícola, particularmente nos países em desenvolvimento. Esses países são usados para alimentar uma população global cada vez maior.

A alta demanda por nitrogênio foi atendida através da intensificação de um processo que captura nitrogênio e hidrogênio do ar fresco e o utiliza para sintetizar amônia (o principal fertilizante à base de nitrogênio). Como o ar na atmosfera da Terra é composto de 78% de nitrogênio, a produção de amônia sintética foi limitada apenas pelo seu custo.

Mas o fósforo é geralmente armazenado na forma sólida ou líquida, e a maneira mais barata de lidar com a alta demanda por fertilizantes com fósforo era extrair se das rochas fosfatadas. Rochas de fosfato são um recurso limitado e não distribuído igualmente. Os cinco principais detentores de rochas fosfáticas são Marrocos, Saara Ocidental, China, Argélia, Síria e Brasil que respondem por 84% das reservas mundiais. A Austrália detém apenas 1,6%. Como as rochas fosfáticas são um recurso finito e não renovável, a extração contínua está causando incertezas em nossos suprimentos futuros.

Uma solução é procurar outros suprimentos de fósforo, e é aí que você e eu podemos desempenhar um papel. Nossa urina é uma excelente fonte de matéria-prima para fósforo. Cada um de nós excretamos até meio quilo de fósforo por ano. Isso faz da urina a maior fonte única de fósforo nas áreas urbanas.

No século XVII, o químico alemão Hennig Brandt escolheu a urina para isolar o fósforo elementar. Em seu experimento, ele ferveu centenas de litros de urina até um xarope grosso até que um óleo vermelho se destilasse. Hennig Brandt coletou o óleo e esfriou a urina. Depois de descartar os sais formados no fundo da mistura, Hennig Brandt adicionou novamente o óleo vermelho. Ao voltar a aquecer a mistura por 16 horas, sairia uma fumaça branca, depois o óleo e, finalmente, o fósforo. Na verdade, Hennig Brandt estava procurando a lendária Pedra Filosofal que supostamente transformaria qualquer metal em ouro. Hennig Brandt pode ter falhado nisso, mas mostrou como era fácil isolar o fósforo da urina com ferramentas não sofisticadas.

As abordagens atuais para a reciclagem de fósforo de nossos resíduos são muito mais práticas e econômicas em comparação com o método de Brandt. Um número crescente de empresas busca recuperar fósforo das águas residuais, inclusive da urina. Novos fertilizantes derivados da urina entraram no mercado e a corrida começou para encontrar a tecnologia ideal para converter a urina fedorenta em um fertilizante comercial seguro e sem odor.

Na Austrália, pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Sydney desenvolveram um processo que usa a urina como matéria-prima para produzir fertilizantes e água doce. Microrganismos selecionados são usados para oxidar os compostos (fedorentos) na urina bruta e converter amônia volátil em nitratos mais estáveis. A urina tratada é então filtrada através de uma membrana, que retém os microorganismos, permitindo sua reutilização, enquanto permite a passagem do fósforo solúvel e do nitrogênio. A urina tratada e filtrada é concentrada para atingir uma concentração de nutrientes semelhante aos fertilizantes comerciais. Esse fertilizante – chamado UrVal, abreviação de “You are Valuable” – está sendo testado no Royal Botanical Garden, no cultivo de salsa. Claramente, essas novas inovações na recuperação de nutrientes a partir de resíduos nos permitem reduzir a dependência de um recurso finito (fósforo). Mas eles também poderiam nos permitir explorar a possibilidade de um dia produzir alimentos fora do planeta Terra, onde precisamos de fertilizantes. Rochas de fosfato podem não estar disponíveis nesses locais, mas teríamos bastante urina.

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Fonte:

Phys Org