Fertilizantes, energía y su impacto en la producción de alimentos

Mucha gente se ha sorprendido al ver que el precio de los fertilizantes se ha triplicado en unos pocos meses y que incluso se escucha en las noticias que habrá una falta de producto.

El término fertilizante es amplio y engloba a los productos que proporcionan nutrientes a las plantas para su crecimiento. Se refiere tanto a los fertilizantes minerales (que provienen de síntesis industrial o de extracción minera) como a los fertilizantes orgánicos (que son derivados de excrementos y subproductos de animales, industrias agroalimentarias e incluso residuos urbanos).

En concreto, el aumento de precios al que nos referimos afecta a los fertilizantes minerales y está muy relacionado con el alto consumo energético que requiere su fabricación.

Dependientes de los fertilizantes

El nitrógeno es el nutriente más empleado por los cultivos y los fertilizantes nitrogenados minerales, los más utilizados por los agricultores. Esto es principalmente cierto para los cereales, que reciben más de la mitad de los fertilizantes minerales nitrogenados y de los que depende buena parte de la nutrición de las personas y de los piensos para animales.

Así, se ha estimado que hoy en día entre un tercio y la mitad de la producción de alimentos para la humanidad depende directamente de la aplicación de los fertilizantes nitrogenados. Por lo tanto, la falta de estos fertilizantes podría desembocar en un alza del precio de los alimentos, con consecuencias impredecibles.

Estas grandes cifras tienen asociado cierto nivel de incertidumbre, pero son suficientemente sólidas para que nos hagamos varias preguntas: ¿por qué aumenta de esta forma el precio de los fertilizantes nitrogenados? ¿Pueden ser sustituidos por otros fertilizantes minerales? ¿Existen alternativas a corto y a medio plazo que puedan paliar nuestra dependencia de estos fertilizantes?

Un proceso con alta demanda energética

En primer lugar, el precio de los fertilizantes nitrogenados está intrínsicamente ligado al precio de la energía. Más concretamente, al de los combustibles fósiles que se utilizan para su síntesis.

La fabricación de los fertilizantes nitrogenados se basa en el proceso Haber-Bosch, inventado a principios del siglo XX. Este proceso consiste en la reacción de nitrógeno e hidrógeno gaseoso para producir amoníaco. Este compuesto es después utilizado para producir una gran variedad de fertilizantes nitrogenados o de fertilizantes complejos que contienen otros nutrientes además de nitrógeno.

La fuente inagotable de materia prima que sirve para la síntesis de amoníaco es el N₂, un gas inerte mayoritario en la atmósfera terrestre (78 %), formado por dos átomos de nitrógeno unidos por un fuerte enlace triple. Para que se produzca la ruptura de este enlace y acelerar la reacción con el hidrógeno, es necesaria una gran cantidad de energía que permita elevar la presión (150-200 atmósferas) y la temperatura (200-300 ℃).

La energía necesaria para llevar a cabo el proceso de Haber-Bosch se obtiene principalmente a partir de la quema de gas natural. Por eso los precios de los fertilizantes nitrogenados están íntimamente ligados a los de los combustibles fósiles. El proceso de Haber-Bosch y sus modificaciones (por ejemplo, Bosch-Meier para la síntesis de urea) producen más de 100 millones de toneladas de fertilizantes nitrogenados al año. Representan aproximadamente un 8,3 % de la energía consumida en el mundo.

El transporte y la distribución de los fertilizantes también tienen asociado un consumo de energía, aunque es muy bajo comparado con el de la síntesis.

Otros nutrientes

La extracción minera de roca fosfórica y potásica es imprescindible para la obtención de los dos macronutrientes (fósforo y potasio) necesarios para los cultivos, pero, nuevamente, su consumo energético es mucho menor que el de la síntesis de los nitrogenados.

Cada uno de los nutrientes tiene funciones específicas en la planta. Por eso, respondiendo a la segunda pregunta, no pueden ser reemplazados entre sí. Es decir, la falta de nitrógeno en un cultivo no puede suplirse con una mayor aplicación de potasio, sino que el suministro de nutrientes debe ser equilibrado.

En su conjunto, la UE es muy poco autosuficiente en fertilizantes minerales. Importa el 85 % de los fertilizantes potásicos, el 68 % de los fosfóricos y el 30 % de los nitrogenados. Una parte muy importante de estas importaciones (46 %) provienen de Rusia o Bielorrusia, al igual que el gas utilizado para sintetizar los fertilizantes nitrogenados.

Soluciones a corto plazo

Analicemos por lo tanto las alternativas a corto y medio plazo para paliar la dependencia europea de los fertilizantes.

Los más agoreros predicen una elevada caída de rendimiento de los principales cultivos debido a la escasez de fertilizantes para este año. Sin embargo, es muy probable que esa caída no sea tan elevada.

Los suelos agrícolas actúan como reservorio de nutrientes y, debido a las generosas aplicaciones de fertilizantes tan comunes en muchos casos, pueden contener un legado importante que se libere durante la presente campaña. Por lo tanto, es muy improbable que observemos pérdidas de rendimiento debidas a falta de nutrientes en los grandes cultivos durante este año.

Podría haber mermas en algunos casos en la calidad de los productos, como puede ser la disminución de proteína en trigo asociada con la absorción de nitrógeno o la menor acumulación de grasas en oleaginosas asociadas al potasio. De hecho, es un año en el que será importante que los agricultores empleen el dinero en análisis de suelo y planta para que los pocos fertilizantes disponibles se destinen solo a los campos y cultivos que más lo necesitan.

A su vez, muchos agricultores tienen una gran capacidad de adaptación y buenos conocimientos. Si se les dan las facilidades para que los apliquen, podrán adaptarse utilizando cultivos con alta capacidad de extracción de nutrientes.

Un ejemplo es el girasol, que con su potente sistema radicular es capaz de obtener elevados rendimientos aprovechando los nutrientes residuales del suelo. Ahora que la UE ha permitido el cultivo de las tierras que obliga a dejar en barbecho (5-6 % del total cultivado) y si las condiciones primaverales acompañan, veremos mucho girasol en los campos, lo que ayudará también a paliar las deficiencias del mercado creadas por el conflicto bélico en Ucrania.

Alternativas a largo plazo

Esta crisis en los productos agrarios nos debería empujar a pensar en soluciones más duraderas. El legado de los suelos podría suministrar nutrientes durante varios años en algunos casos (como el fósforo), pero en otros casos, como el nitrógeno, este legado se verá agotado en una o dos campañas.

Entre las estrategias a seguir están, en primer lugar, aquellas destinadas a mejorar la eficiencia de uso de los nutrientes por el cultivo. Es decir, la cantidad de nutriente que es realmente utilizada por la planta. Para ello es fundamental potenciar tecnologías digitales (sensores, teledetección, abonadoras de dosis variable) y tradicionales (análisis suelo y planta), que permitan aplicar la dosis de fertilizante ajustada a las necesidades del cultivo y en el momento adecuado.

Además, debemos potenciar la obtención de genotipos de cultivo con mayor capacidad de extracción de nutrientes y las interacciones planta-microorganismo que mejoren el acceso a nutrientes poco disponibles. Debemos potenciar rotaciones de cultivo en las que se introduzcan leguminosas, como una vía segura y bien adaptada a las condiciones mediterráneas para disminuir la dependencia de fertilizantes nitrogenados.

En este rediseño de los sistemas agrarios, es importante reforzar la conexión entre los sistemas de cultivo con los de producción ganadera, de forma que los residuos orgánicos de las granjas de animales se conviertan en una fuente de nutrientes mediante sistemas de economía circular.

Finalmente, a nivel de cadena alimentaria, la mejora de la eficiencia de nutrientes pasa por una disminución de las pérdidas de alimentos y una transformación a dietas con mayor proporción de alimentos vegetales frente a los animales. En este sentido, los consumidores podemos colaborar para mejorar la eficiencia de nutrientes valorizando nuestros alimentos y retomando la dieta mediterránea.

Volviendo a la síntesis de fertilizantes nitrogenados, el proceso de Haber-Bosch se ha ido perfeccionando con el tiempo y se siguen buscando alternativas que quizás mejoren la eficiencia energética. A su vez, se están produciendo avances muy significativos en la fuente de energía que lo alimenta. Hoy en día ya existen plantas piloto en las que la energía es suministrada en su mayor parte mediante renovables.

En concreto, en España, el empleo de paneles solares para alimentar una planta industrial de síntesis de amoníaco estará en funcionamiento en los próximos años. Se han denominado fertilizantes nitrogenados verdes y, aunque todavía llevará un tiempo hasta que supongan una parte importante de la producción de fertilizantes, es una tecnología ya puesta apunto y con un gran potencial a largo plazo.

Finalmente, los fertilizantes son el combustible de nuestro sistema de producción de alimentos, pero su uso responsable es fundamental. En las últimas décadas hemos aprendido mucho sobre el impacto nocivo que su abuso puede tener sobre el medio ambiente y la salud humana. La mejora de la eficiencia del uso de nutrientes en el conjunto del sistema de producción va asociada a la mejora de la eficiencia energética, y ambas son el camino para aumentar la soberanía alimentaria en la UE.

Miguel Quemada, Catedrático de Producción Agraria. ETSIAAB y CEIGRAM. Miembro del Grupo Europeo de Expertos en Nitrógeno (EUNEP), Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y José Luis Gabriel Pérez, Científico titular del INIA-CSIC especializado en sistemas agrarios sostenibles, Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.