In Europa wordt een reeks strategieën uitgeprobeerd om voedselrijk landbouwafval zoals kippenveren, koemest en plant stengels tot groenbemesting. Vol fosfor en stikstof, gerecyclede producten kunnen de uitstoot van intensieve landbouw en de afhankelijkheid van de invoer van kunstmest helpen verminderen.

De Europese landbouw produceert een overvloed aan voedsel van hoge kwaliteit, maar ook enorme hoeveelheden afval van gewassen en landbouwhuisdieren, inclusief ongeveer 1,4 miljard ton mest per jaar.

Landbouwafval barst van de voedingsstoffen, maar deze zitten vaak in complexe organische moleculen, die tijd nodig hebben om af te breken tot mineralen voor gebruik door gewassen. Mest is volumineus, moeilijk te transporteren en meestal ver van akkers ontstaan. Bijgevolg, boeren vertrouwen op kunstmest die vaak in Europa wordt geïmporteerd.

Terwijl de EU-markt voor kunstmest wordt geschat op 20-25 miljard euro per jaar, synthetische mest is goed voor 80% van de producten. De stikstof wordt gemaakt door de chemische stof uit de lucht te halen en energie uit fossiele brandstoffen te gebruiken om deze om te zetten in ammoniumzouten die planten gemakkelijk kunnen consumeren. Fosfor, het andere hoofdbestanddeel van kunstmest, is gemaakt van rotsen die voornamelijk in Marokko worden gewonnen, maar ook China en de VS.

In de tussentijd, nutriënten die op landbouwgrond worden verspreid, kunnen uitspoelen naar rivieren en meren, algenbloei en vissterfte veroorzaken, of verdampen als broeikasgassen.

'Er stromen te veel nutriënten in Europa rond, milieuproblemen veroorzaken, ' zei professor Erik Meers, een milieuchemicus aan de Universiteit Gent in België. 'Ook hebben we steeds meer kunstmest, stikstof en fosfaat, gebruikt worden.'

Jaarlijks komt naar schatting 13,6 miljoen ton stikstof en 1,8 miljoen ton fosfor via kunstmest in de Europese landbouw, maar ook de gewassen die in diervoeder worden gebruikt.

'We recyclen niet alle voedingsstoffen die we zouden kunnen hergebruiken, ' zei dr. Victor Riau Arenas, een wetenschapper aan het Institute of Agrifood Research and Technology in Catalonië, Spanje. Hij leidt een project genaamd Circular Agronomics dat tot doel heeft de recycling van nutriënten in de agrarische voedselketen te stimuleren en de uitstoot te helpen verminderen. 'We willen de lineaire keten die we nu hebben omvormen tot een circulaire keten door nutriënten te recyclen.'

Met nieuwe EU-wetgeving in maart 2019 die het gemakkelijker maakt om bemestingsproducten van gerecyclede materialen te verkopen, Dr. Riau en Prof. Meers behoren tot de onderzoekers die nu werken aan het extraheren van pure voedingsstoffen uit organisch afval om duurzame kunstmest in zakken te produceren.

microben

De eerste uitdaging is het verwerken van het afval. Kunstmest komt bij boerderijpoorten aan in zakken met minerale voedingsstoffen die klaar zijn voor gebruik. Ruw dierlijk en plantaardig afval, echter, moeten eerst door microben worden afgebroken voordat planten ze kunnen gebruiken.

'Enorme hoeveelheden nutriënten zijn in organische vorm in afval aanwezig en zijn niet efficiënt voor de plantaardige productie, ' zei prof. Meers. 'Daarom houden boeren vaak van kunstmest.'

Prof. Meers leidt een onderzoeksproject genaamd Nutri2Cycle dat verschillende benaderingen gebruikt om beide kanten van deze medaille aan te pakken:het verwerken van het landbouwafval, terwijl het wordt gebruikt om producten te maken die goed genoeg zijn om geïmporteerde kunstmest te vervangen.

Om de mest eerst te verwerken, Nutri2Cycle giet het in een grote tank, een biovergister genaamd, waar levende microben de organische stof afbreken. Een vloeibaar digestaat, die eruitziet en de consistentie heeft van koffiedik, komt uit een pijp, een vast compostachtig materiaal achterlatend met de consistentie van pap.

De volgende stap voor wetenschappers is om de vloeibare fractie te destilleren en te behandelen tot een zuivere chemische verbinding, zoals een ammoniumzout, is gemaakt. Dit is slechts een van de vele processen die door het project worden uitgevoerd.

Nutri2Cycle-project zet ook sensoren in om bio-mest in de juiste hoeveelheden toe te passen. Bijvoorbeeld, nabij-infraroodsensoren kunnen precies controleren welke voedingsstoffen op een veld terechtkomen, of een sensorsysteem kan evalueren welke stukken grasland bemesting nodig hebben en welke niet.

Circulaire economie

De aanpak is een van de 24 die Nutri2Cycle-wetenschappers in heel Europa onderzoeken. Ze willen industriële plattelandsprocessen bedenken om een ​​circulaire landbouweconomie te stimuleren. Om de lus te sluiten, andere benaderingen omvatten een proeffabriek in het Vlaamse Gewest van België die behandelde varkensmest in vloeibare vorm aan eendenkroos zal geven. Deze drijvende plant is eiwitrijk en wordt geoogst en getest als diervoeder. Andere voederbronnen die worden gekweekt uit gerecyclede voedingsstoffen, kunnen insecten of algen zijn.

Een experiment als dit zou op zijn beurt een deel van de miljoenen tonnen sojabonen die naar Europa zijn verscheept, kunnen vervangen. voornamelijk uit de Verenigde Staten, het afgelopen jaar. Soja is een eiwitrijk diervoeder. Maar het bevat ook stikstof, een cruciaal bestanddeel van eiwitten, en kan worden teruggewonnen in dierlijke mest. Hetzelfde geldt voor het geïmporteerde fosfor dat in mest wordt gebruikt.

'We hebben deze enorme stromen stikstof en fosfor die Europa binnenkomen in de vorm van geïmporteerde kunstmest en in de vorm van geïmporteerd diervoeder, ' zei prof. Meers. 'Daarmee importeren we stikstof en fosfor, die dan in de mest terechtkomt.'

Andere benaderingen die door het Nutri2Cycle-project worden onderzocht, zijn het testen van gerecycled afval van de zuivelindustrie op gewassen in Ierland. Dit afval is afkomstig van de kaasbereiding en melkverwerking en is rijk aan stikstof, magnesium en fosfor voedingsstoffen. Ze zullen ook monsters van pluimveemest testen, aardappelverwerking afvalwater en stedelijke afvalwaterzuivering op grasland voor veevoer en op maïs.

Landbouwbedrijven die bioafval gebruiken, hebben meestal onvoldoende informatie, volgens Dr. SM Ashekuzzaman, een milieuchemicus bij Teagasc, een Ierse agrarische onderzoeksorganisatie, en een wetenschapper met Nutri2Cycle. Het is moeilijk om uit bioafval te zeggen hoeveel voedingsstoffen klaar zijn voor plantgebruik, hij zegt.

'Er is een kennishiaat over hoeveel nutriënten beschikbaar zijn voor planten. We zullen deze kennis aanvullen met agronomische proeven en boeren dan beter adviseren, ' hij zei.

Precisievoeding

Om de landbouw efficiënter te maken, in Catalonië, Circular Agronomics gaat in de toekomst zonnewarmte gebruiken om mest van varkens te verwerken en te drogen tot meststof. Ze zullen ook melkkoeien nauwkeurig voeren om mest en emissies te verminderen, terwijl er in Duitsland een proeffabriek zal worden ontwikkeld om stikstof en fosfor uit afval van de voedingsindustrie terug te winnen.

Dr. Riau zegt dat aangezien veeteelt en akkerbouw momenteel verantwoordelijk zijn voor het vrijkomen van aanzienlijke hoeveelheden ammoniak en andere broeikasgassen, het verwerken van dit afval zal helpen om de uitstoot die de klimaatnoodtoestand veroorzaakt, te verminderen.

'We gaan het gebruik van kunstmest verminderen, wat de kosten zal drukken, maar ook de milieu-impact van de landbouw op de bodem en de uitspoeling van nitraten naar het grondwater, ' hij zei.