Proyecto pionero para crear el primer fertilizante de urea ecológico a partir de CO2 y compuestos nitrogenados
El ICTA-UAB participa en un proyecto que desarrollará un dispositivo capaz de convertir electroquímicamente el dióxido de carbono (CO2) y el nitrógeno (N2) en urea con energías renovables, favoreciendo así una producción de fertilizantes más sostenible y menos intensiva en energía.
El Departamento de Química de la UAB coordinará durante los próximos tres años un equipo multidisciplinar que integra a los investigadores del grupo Sostenipra del ICTA-UAB.
Los métodos empleados habitualmente por la industria agroquímica para producir fertilizantes sintéticos consumen mucha energía y tienen grandes repercusiones medioambientales y socioeconómicas. En la transición europea hacia un modelo agrícola más sostenible y rentable, la urea se ha convertido en el fertilizante nitrogenado más popular, con una demanda mundial de entre 180 y 200 millones de toneladas al año. Sin embargo, su uso presenta importantes inconvenientes relacionados con el almacenamiento y con aspectos operativos y económicos.
En este contexto, el proyecto CONFETI validará a nivel de laboratorio una tecnología innovadora y autosostenible para la captura y conversión fotoelectroquímica de dióxido de carbono (CO2) y compuestos nitrogenados (N2) directamente del aire o los gases de combustión en urea. El sistema es una apuesta por la economía circular a través del reciclaje y la conversión del nitrato (NO3-) no consumido por la planta en amoníaco mediante el uso de tecnologías fotocatalíticas que funcionan con luz solar.
El reto: producción sostenible de urea
El sistema CONFETI se alimentará de energía renovable mediante una combinación de pilas de combustible microbianas del suelo (SMFC, del inglés soil microbial fuel cells) y paneles solares. El sistema final combinará tres reactores de pequeña escala: 1) un reactor electroquímico para la captura, almacenamiento y conversión de CO2 y N2 en urea, 2) una pila de combustible microbiana del suelo capaz de generar energía a partir de los microorganismos presentes en las raíces de las plantas para realizar las reacciones electroquímicas, y 3) un reactor fotoquímico dedicado a la reducción del nitrato (NO3-) en amoníaco utilizando tecnología fotocatalítica con luz solar.
El ensamblaje de los tres reactores en un único sistema autosuficiente permitirá la producción del fertilizante in situ, con el valor añadido de minimizar la contaminación asociada a subproductos del fertilizante como el nitrato. La energía eléctrica necesaria alimentar los dispositivos electro- y foto catalíticos se generará in situ a partir de fuentes renovables.
El consorcio
La implementación del concepto y el diseño del sistema final serán posibles gracias a un consorcio multidisciplinar liderado por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) y complementado por otros socios españoles: eEl Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC) el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y la empresa biotecnológica BIOO; además de la Universidad de Amberes (UANTWERPEN), de Bélgica; la Universidad de Pisa (uniPi), de Italia; el Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) y la Universidad de Toulouse III- Paul Sabatier (UPS), de Francia,; y un miembro asociado de Estados Unidos,: la Universidad Estatal de Iowa (IOWA).
El equipo incluye personal experto en captura y activación de CO2/N (UAB, CNRS-UPS), catalizadores (IOWA, UAB), en sistemas de inmovilización de bacterias (IMB-CNM-CSIC), ingeniería de circuitos electrónicos (uniPi), procesos electroquímicos (UAB, UANTWERPEN) y fotoquímica solar (CIEMAT), así como BIOO, pyme especializada en energías renovables y en pilas de combustible microbianas del suelo. Como resultado de este esfuerzo conjunto entre productores y usuarios, proveedores y clientes, investigadores y empresas, CONFETI logrará una tecnología sin precedentes.
Gonzalo Guirado, investigador del Departamento de Química de la UAB y coordinador del proyecto CONFETI, afirma: "eEsperamos que el sistema resultante tenga un triple impacto social: eEn primer lugar, sobre el medio ambiente y la salud, con una reducción de las concentraciones ambientales de CO2 asociada a su captura y eliminación del medio. En segundo lugar, la comunidad agrícola podrá fertilizar los cultivos de una manera más sencilla, sostenible y menos costosa. En tercer lugar, la tecnología CONFETI mejorará las rutas de producción utilizadas en la industria agroquímica, especialmente en la producción de urea y amoníaco".
Financiado con 4 millones de euros, el proyecto CONFETI se inició formalmente el 1 de noviembre y trabajará durante los próximos tres años para hacer posible una producción de fertilizantes más sostenible y menos intensiva en energía, sin materias primas críticas y con reactivos químicos y huella de carbono netos cero, siguiendo las actuales políticas de la UE y retos mundiales como el Pacto Verde de la UE, la Estrategia Química para la Sostenibilidad de la UE, el Plan de Acción Contaminación Cero y el Reglamento de Taxonomía para Actividades Sostenibles, entre otros.
Máxima innovación en la gestión y valorización del CO2 y el nitrógeno
CONFETI, junto con Mi-Hy, HYDROCOW, ICONIC, ECOMO, SUPERVAL, DAM4CO2 y MINICOR, es uno de los ocho proyectos de investigación de la UE seleccionados para la cartera del Consejo Europeo de Innovación (EIC por sus siglas en inglés) sobre gestión y valorización del CO2 y el N, cuyo objetivo es construir una hoja de ruta común para identificar y acelerar el desarrollo de las tecnologías más prometedoras de la UE en este campo para hacer frente a los retos del cambio climático, el calentamiento global y la contaminación del agua y el suelo.
Los proyectos de la cartera se han financiado en el marco del reto "Gestión y valorización del dióxido de carbono y el nitrógeno" de la convocatoria de propuestas HORIZON-EIC-2022-PATHFINDERCHALLENGES-01-01. Todos los proyectos se inician entre el 1 de septiembre de 2023 y el 1 de enero de 2024 y tendrán una duración máxima de 60 meses, con un presupuesto total de 29 millones de euros.