Proyecto pionero para crear el primer fertilizante de urea ecológico a partir de CO2 y compuestos nitrogenados
Sostenipra participa en un projecte que desenvoluparà un dispositiu capaç de convertir electroquímicament el diòxid de carboni (CO2) i el nitrogen (N2) en urea amb energies renovables, afavorint així una producció de fertilitzants més sostenible i menys intensiva en energia.
El Departament de Química de la UAB coordinarà durant els propers tres anys un equip multidisciplinari que integra als investigadors del grup Sostenipra de l’ICTA-UAB liderats per Laura Talens.
Els mètodes emprats habitualment per la indústria agroquímica per a produir fertilitzants sintètics consumeixen molta energia i tenen grans repercussions mediambientals i socioeconòmiques. En la transició europea cap a un model agrícola més sostenible i rendible, la urea s’ha convertit en el fertilitzant nitrogenat més popular, amb una demanda mundial d’entre 180 i 200 milions de tones l’any. No obstant això, el seu ús presenta importants inconvenients relacionats amb l’emmagatzematge i amb aspectes operatius i econòmics.
En aquest context, el projecte CONFETI validarà al laboratori una tecnologia innovadora i autosostenible per a la captura i conversió fotoelectroquímica de diòxid de carboni (CO₂) i compostos nitrogenats (N2) directament de l’aire o els gasos de combustió en urea. El sistema és una aposta per l’economia circular a través del reciclatge i la conversió del nitrat (NO3-) no consumit per la planta en amoníac mitjançant l’ús de tecnologies fotocatalítiques que funcionen amb llum solar.
El repte: producció sostenible d’urea
El sistema CONFETI s’alimentarà d’energia renovable mitjançant una combinació de piles de combustible microbianes del sòl (SMFC, de l’anglès soil microbial fuel cells) i panells solars. El sistema final combinarà tres reactors de petita escala: 1) un reactor electroquímic per a la captura, emmagatzematge i conversió de CO₂ i N2 en urea, 2) una pila de combustible microbiana del sòl capaç de generar energia a partir dels microorganismes presents en les arrels de les plantes per a realitzar les reaccions electroquímiques, i 3) un reactor fotoquímic dedicat a la reducció del nitrat (NO3-) en amoníac utilitzant tecnologia fotocatalítica amb llum solar.
L’acoblament dels tres reactors en un únic sistema autosuficient permetrà la producció del fertilitzant in situ, amb el valor afegit de minimitzar la contaminació associada a subproductes del fertilitzant com el nitrat. L’energia elèctrica necessària alimentar els dispositius electro- i fotocatalítics es generarà in situ a partir de fonts renovables.
El consorci
La implementació del concepte i el disseny del sistema final seran possibles gràcies a un consorci multidisciplinari liderat per la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i complementat per altres socis espanyols: l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-*CNM-CSIC), el Centre de Recerques Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques (CIEMAT) i l’empresa biotecnològica BIOO; a més de la Universitat d’Anvers (UANTWERPEN), de Bèlgica; la Universitat de Pisa (uniPi), d’Itàlia; el Centre Nacional de Recerca Científica (CNRS) i la Universitat de Tolosa III-Paul Sabatier (UPS), de França, i un membre associat dels Estats Units, la Universitat Estatal d’Iowa (IOWA).
L’equip inclou personal expert en captura i activació de CO2/N (UAB, CNRS-UPS), catalitzadors (IOWA, UAB), sistemes d’immobilització de bacteris (IMB-CNM-CSIC), enginyeria de circuits electrònics (uniPi), processos electroquímics (UAB, UANTWERPEN) i fotoquímica solar (CIEMAT), així com BIOO, pime especialitzada en energies renovables i en piles de combustible microbianes del sòl. Aquest esforç conjunt entre productors i usuaris, proveïdors i clients, investigadors i empreses, serà crucial per al desenvolupament d’aquesta tecnologia sense precedents.
Gonzalo Guirado, investigador del Departament de Química de la UAB i coordinador del projecte CONFETI, afirma: “esperem que el sistema resultant tingui un triple impacte social: en primer lloc, sobre el medi ambient i la salut, amb una reducció de les concentracions ambientals de CO2 associada a la seva captura i eliminació del medi. En segon lloc, la comunitat agrícola podrà fertilitzar els cultius d’una manera més senzilla, sostenible i menys costosa. En tercer lloc, la tecnologia CONFETI millorarà les rutes de producció utilitzades en la indústria agroquímica, especialment en la producció d’urea i amoníac”.
Finançat amb 4 milions d’euros, el projecte CONFETI es va iniciar formalment l’1 de novembre i treballarà durant els pròxims tres anys per fer possible una producció de fertilitzants més sostenible i menys intensiva en energia, sense matèries primeres crítiques i amb reactius químics i petjada de carboni nets zero, seguint les actuals polítiques de la UE i reptes mundials com el Pacte Verd de la UE, l’Estratègia Química per a la Sostenibilitat de la UE, el Pla d’Acció Contaminació Zero i el Reglament de Taxonomia per a Activitats Sostenibles, entre altres.
Màxima innovació en la gestió i valorització del CO₂ i el nitrogen
CONFETI, juntament amb Mi-Hy, HYDROCOW, ICONIC, ECOMO, SUPERVAL, DAM4CO2 i MINICOR, és un dels vuit projectes de recerca de la UE seleccionats per a la cartera del Consell Europeu d’Innovació (EIC per les seves sigles en anglès) sobre gestió i valorització del CO₂ i el N, l’objectiu de la qual és construir un full de ruta comú per a identificar i accelerar el desenvolupament de les tecnologies més prometedores de la UE en aquest camp per a fer front als reptes del canvi climàtic, l’escalfament global i la contaminació de l’aigua i el sòl.
Els projectes de la cartera s’han finançat en el marc del repte “Gestió i valorització del diòxid de carboni i el nitrogen” de la convocatòria de propostes HORIZON-EIC-2022-PATHFINDERCHALLENGES-01-01. Tots els projectes es van iniciar entre l’1 de setembre de 2023 i l’1 de gener de 2024 i tindran una durada màxima de 60 mesos, amb un pressupost total de 29 milions d’euros.