Produeixen urea al camp amb un sistema pilot alimentat per biobateries i energia solar

El projecte europeu CONFETI, coordinat per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), ha culminat tres anys de recerca amb la posada en funcionament d’un sistema pilot capaç de produir urea, un fertilitzant nitrogenat molt utilitzat en agricultura, al mateix camp de conreu i fent servir energies renovables. Aquest adob es produeix a partir de diòxid de carboni (CO₂) i nitrats mitjançant un reactor electroquímic alimentat amb energia generada per biobateries i panells solars. La instal·lació experimental, situada en un entorn agrícola a Viladecans, integra també un reactor fotoquímic que permet obtenir amoníac, un compost bàsic de la urea, utilitzant la llum solar.

La posada en funcionament d’aquest sistema constitueix una de les principals fites del projecte, que ha traslladat al camp tecnologies desenvolupades durant el projecte per explorar alternatives als processos convencionals de producció de fertilitzants nitrogenats. El prototip ha continuat funcionant durant tot l’estiu i després dels episodis recents de pluges intenses, mentre el consorci continua estudiant-ne el rendiment en condicions reals.

«El repte principal ha estat traslladar el dispositiu del laboratori a un entorn agrícola. Ha estat una de les tasques més difícils», explica Gonzalo Guirado, professor del Departament de Química de la UAB i coordinador del projecte. «Gràcies a l’esforç de l’equip, ha estat possible validar els dispositius i els seus components al laboratori i arribar fins aquí per provar-los en un entorn real», hi afegeix.

Tecnologies sostenibles

El sistema CONFETI combina tres desenvolupaments tecnològics complementaris:

El primer és un reactor electroquímic que produeix urea a partir de CO₂ i nitrats. La reacció permet obtenir aquest fertilitzant mitjançant un procés alternatiu a les vies industrials convencionals, que requereixen un elevat consum energètic amb un alt impacte mediambiental. En aquest sentit, una de les particularitats del sistema és que el reactor està alimentat per una combinació de biobateries i panells solars. Les biobateries aprofiten l’activitat dels microorganismes i la matèria orgànica presents al terreny per generar electricitat. Un sistema electrònic gestiona aquesta energia conjuntament amb la procedent dels panells solars per alimentar el reactor electroquímic. Tots dos sistemes de generació d’energia estan en funcionament a la instal·lació pilot i constitueixen la segona innovació.

El tercer desenvolupament és un reactor fotoquímic que transforma els nitrats presents en l’aigua en amoníac, aprofitant la llum solar i un fotocatalitzador. El procés també permet separar i recuperar aquest material per reutilitzar-lo. La tecnologia està orientada a aprofitar els nitrats que els cultius no absorbeixen, amb l’objectiu de recuperar-los i tornar-los a utilitzar com a fertilitzants.

El repte de passar del laboratori al camp

La integració dels diferents dispositius en una instal·lació agrícola ha estat un dels reptes principals del projecte. A diferència de les proves de laboratori, el sistema pilot està exposat a les condicions meteorològiques i a les particularitats de l’entorn, fet que permet estudiar-ne el funcionament en circumstàncies més properes a les d’una aplicació futura.

Les proves permeten avançar en la caracterització dels diferents components i del sistema integrat, així com identificar les qüestions tècniques que caldrà abordar en les fases següents de desenvolupament.

«El que volem demostrar amb CONFETI és que hi ha una altra manera de produir fertilitzants, que fa ús de materials contaminants com el CO2 i els nitrats i els transforma en productes de valor afegit utilitzant energies verdes», assenyala Guirado. «A més, la nostra tecnologia permet produir els fertilitzants al mateix lloc on s’han d’utilitzar, de manera sostenible, i subministrar-los segons la demanda, perquè no calgui emmagatzemar-los», explica. 

Aquesta visió planteja la possibilitat de desenvolupar en el futur sistemes de producció local de fertilitzants que aprofitin recursos disponibles a l’entorn agrícola. Ara cal continuar investigant per determinar-ne la viabilitat tècnica, ambiental i econòmica d’una aplicació comercial.

Tres anys de recerca europea

CONFETI ha reunit un consorci internacional i multidisciplinari d’universitats, centres de recerca i empreses especialitzades en química, catàlisi, processos electroquímics i fotoquímics, electrònica i energies renovables.

La iniciativa ha rebut prop de quatre milions d’euros de finançament del Consell Europeu d’Innovació (EIC), en el marc del programa Horizon Europe.

Els resultats obtinguts estableixen una base tecnològica per continuar explorant alternatives de producció de fertilitzants basades en l’aprofitament del carboni i el nitrogen i en l’ús de fonts d’energia renovables.
 

Enllaç al vídeo explicatiu del projecte:
https://youtu.be/x_lbhkppTXs