Cómo aprovechar los nutrientes de los lodos de depuradora para la agricultura mediante la Inteligencia Artificial
Evitar el exceso de fertilizantes, mejorar la salud de los suelos agrícolas y su capacidad de secuestrar carbono, al mismo tiempo que se fomenta la economía circular de la gestión de residuos, son algunos de los objetivos de un nuevo proyecto que llevará a cabo el Grupo de Investigación Aplicada en Agroquímica y Medioambiente GIAAMA de la Universidad de Miguel Hernández de Elche (UMH). El proyecto OPTIFANGS, financiado por la Agencia Valenciana de Innovación, servirá para mejorar la gestión de los lodos producidos por las depuradoras para su aplicación agraria mediante técnicas digitales punteras que incluyen la Inteligencia Artificial y el desarrollo de una nariz electrónica. Además de los investigadores del Centro de Investigación e Innovación Agroalimentario y Agroambiental de la UMH, participarán la empresa Agricultores de la Vega de Valencia y la empresa Telenatura S.L.
El suelo se muere
Según explica el catedrático de Edafología de la UMH y líder del estudio Raúl Moral, hoy en día, la Unión Europea se enfrenta a un gran problema, la contaminación de los suelos y el riesgo de desertificación de muchas zonas. España se ve gravemente afectada por este fenómeno: el 40% de los suelos se han declarado en estado grave y otro 40% con una erosión moderada. Una de las áreas en las que más progresa la destrucción de los suelos es en la zona mediterránea. Los principales causantes son la acumulación de metales pesados, la contaminación por nitratos y la salinidad y toxicidad de algunos iones.
Ante esta problemática, la reutilización de nutrientes provenientes de residuos se propone como solución efectiva y, al mismo tiempo, más consecuente con unas prácticas sostenibles. Además, la minería de nutrientes a partir de residuos se ha potenciado en los últimos años debido al ascenso del precio de los fertilizantes.
Cómo aprovechar los lodos de depuradora en agricultura
Para la fertilización agrícola son clave dos elementos químicos naturalmente presentes en un suelo sano: el nitrógeno y el fósforo. Éstos elementos se encuentran, también, en los lodos de la depuradora. Los lodos consisten en una mezcla de agua y sólidos separada del agua residual, como resultado de procesos naturales o artificiales. Según los datos del Registro Nacional de Lodos, en España se producen anualmente alrededor de 1.200.000 toneladas de materia seca a partir de lodos de depuradora. Por lo tanto, la aplicación de estos lodos (conocidos como EDAR) en el campo supone un aprovechamiento doble: por un lado, se gestionan los residuos, en vez de descartarlos como desechos, y por otro se valorizan los nutrientes disponibles en ellos.
El profesor Moral explica que la materia orgánica es el componente mayoritario en los lodos EDAR, siendo clave en el uso agronómico. Sin embargo, su estudio es complejo. En el marco del proyecto OPTIFANGS, los investigadores utilizarán técnicas instrumentales avanzadas como la espectroscopía en el infrarrojo cercano o NIRS (Near Infrared Reflectance Spectroscopy), la espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) y el análisis térmico. El uso de estas técnicas permite obtener una ‘huella dactilar’ del material analizado con la cual extraer una estimación suficientemente precisa de la composición agronómica y ambiental del material en concreto.
Posteriormente, se realizará el modelizado del lodo analizado en diferentes condiciones, lo que facilitará las decisiones de manejo y dosificación en tiempo real y mejorará significativamente la optimización del proceso. Para este análisis, se utilizará la quimiometría, que es una disciplina de la inteligencia artificial (IA) que fusiona el valor de las inteligencias ‘química’ y ‘analítica’ y que permite la extracción de características como el preprocesamiento basado en datos en la optimización del modelo.
Además, en el marco del proyecto se desarrollará una nariz electrónica, un dispositivo para identificar y medir compuestos orgánicos volátiles y gases producidos por la aplicación agronómica de los lodos de depuradora.
El desarrollo de estas herramientas permitirá una gestión descentralizada de los lodos que tendrá un menor impacto ambiental. Asimismo, los resultados esperados apuntan a una reducción del 25% del exceso de nutrientes que no son absorbidos por los cultivos vinculados a los lodos EDAR, un aumento del 12% del carbono secuestrado en los suelos enmendados, la mitigación de emisiones y olores a bajo coste; así como la esperanza de la implantación de este sistema OPTIFANGS en países de nuestro entorno.
El proyecto OPTIFANGS cuenta con una inversión inicial de 503.496,12 euros, financiados por la Agencia Valenciana de Innovación (AVI) y la Unión Europea en el marco del Programa del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) Comunitat Valenciana 2021-2027.