Sistema de fertilizantes verdes visa reaproveitar resíduos e reduzir emissões de gases de efeito estufa

PUBLICADO EM 21 de agosto de 2023

AMES, Iowa – Pesquisadores do Centro-Oeste querem eliminar algumas das emissões de gases de efeito estufa provenientes dos fertilizantes agrícolas.

Equipas de investigação da Universidade Estatal de Iowa e da Universidade Estatal de Wichita, no Kansas, estão a unir-se para desenvolver um sistema que captura azoto residual e dióxido de carbono para produzir um fertilizante verde que reduz as emissões de óxido nitroso, um gás com efeito de estufa 300 vezes mais potente que o dióxido de carbono.

O grande objetivo do sistema, de acordo com um resumo da pesquisa, “é promover fertilizantes de nitrogênio isentos de N₂O (óxido nitroso) e CO₂ (dióxido de carbono) com resiliência econômica e consciência ambiental como uma forma inovadora de mitigar os desafios colocados às mudanças climáticas. ameaçaram as comunidades agrícolas e pecuárias do Centro-Oeste.

A National Science Foundation está apoiando o projeto com uma doação de US$ 4 milhões por quatro anos, com metade indo para o estado de Iowa e a outra metade para o estado de Wichita. O financiamento vem do Programa Estabelecido para Estimular a Pesquisa Competitiva da agência (conhecido como EPSCoR).

As bolsas EPSCoR são projetadas para construir infraestrutura e capacidades científicas em todo o país. Esta bolsa é do programa “Track 2” do EPSCoR que promove colaborações de pesquisa entre estados ou territórios. O foco actual do programa é “promover a investigação sobre as alterações climáticas e a capacidade de resiliência”.

Wenzhen Li, professor de engenharia química e biológica e bolsista do corpo docente Herbert L. Stiles, liderará o trabalho do estado de Iowa no projeto. Outros membros da equipe incluem Michael Castellano, professor William T. Frankenberger em Ciência do Solo; Liang Dong, Professor Vikram L. Dalal de Engenharia Elétrica e de Computação; e Fallys Masambuka-Kanchewa, professor assistente de educação e estudos agrícolas.

As tarefas da equipe incluirão projetar materiais, processos e reatores para a captura eletroquímica e conversão de resíduos de nitrogênio e dióxido de carbono em um fertilizante conhecido como “ureia verde”, modelar o ciclo do nitrogênio nas plantações, desenvolver e testar sensores de nitrogênio para plantações e educar os agricultores. e pecuaristas sobre o novo fertilizante.

(A uréia é um ingrediente comum em fertilizantes e produtos químicos. Os mamíferos a utilizam para excretar nitrogênio na urina; ela deve ser purificada antes de poder ser usada em fertilizantes. A uréia de alta pureza também pode ser sintetizada a partir de materiais inorgânicos.)

Os pesquisadores também querem aumentar a sustentabilidade do projeto usando energia eólica e solar para alimentar a síntese eletroquímica de seu fertilizante verde. “Queremos aproveitar a abundante energia renovável que Iowa e Kansas geram e usam atualmente”, disse Li.

Shuang Gu, professor associado de engenharia mecânica na Wichita State, liderará o projeto no Kansas. Ele trabalhará com Mark Schneegurt, professor de ciências biológicas; Janet Twomey, reitora associada da Faculdade de Engenharia para estudos de pós-graduação, pesquisa e sucesso docente e professora de engenharia industrial, de sistemas e de manufatura; e Ruowen Shen, professor assistente da Escola de Relações Públicas Hugo Wall.

As tarefas da equipe do Kansas incluirão a captura e concentração de nitrato, a separação da uréia, o estudo das comunidades microbianas do solo, a realização de avaliações do ciclo de vida dos fertilizantes verdes e a determinação dos impactos sociais dos fertilizantes verdes.

Os pesquisadores do estado de Iowa e do estado de Wichita trabalharam juntos em outros projetos, por isso fazia sentido prosseguir esta nova colaboração.

“Há uma sinergia perfeita entre a ISU em Iowa e a WSU no Kansas em termos de problemas comuns compartilhados, interesse unido na agricultura e pecuária do Centro-Oeste e complementação de experiência em pesquisa e força educacional”, disse Gu.

Li disse que o projeto fará mais do que criar um novo produto fertilizante verde. Criará todo um sistema de tecnologias e conhecimentos que poderão reduzir as emissões de óxido nitroso dos fertilizantes.

Os pesquisadores descobrirão como capturar nitrogênio e dióxido de carbono residuais do escoamento agrícola. Eles também desenvolverão tecnologia para sintetizar uréia verde a partir do nitrogênio e do dióxido de carbono coletados.