Ciclo del fosforoEL CICLO DEL FSFORO
INTRODUCCINEl smbolo P es el que se utiliza para representar al
Fsforo. El fsforo se halla ampliamente distribuido en la naturaleza
y ocupa el lugar 11 en abundancia entre los elementos de la corteza
terrestre. No se da en estado puro, sino que se encuentra
principalmente en forma de fosfato, como rocas fosfticas y apatito.
Tambin se presenta en estado combinado en los suelos frtiles y en
muchas aguas naturales. El fsforo es un elemento/nutriente esencial
para los animales y las plantas principalmente, en forma de ciertos
tipos de iones fosfato (PO43- y HPO42-), los que son esenciales
para los procesos biolgicos y por lo tanto para la vida, es por eso
que es conveniente aclarar que en nutricin mineral, cuando se habla
del Fsforo, se sintetiza para referirse a todas las sustancias que
lo contienen. Es una parte de las molculas de DNA, que llevan la
informacin gentica; molculas de ATP y ADP, que almacenan energa
qumica para el uso de los organismos en la respiracin celular;
ciertas grasas de las membranas que envuelven las clulas animales y
vegetales, y los huesos y dientes de los animales; Constituye un
factor limitante para el crecimiento de las especies vegetales. De
casi 200 fosfatos minerales diferentes, slo uno, la fluoropatita,
Ca5F(PO4)3, se extrae esencialmente de grandes depsitos secundarios
originados en los huesos de animales y que se hallan en el fondo de
mares prehistricos, y de los guanos depositados sobre rocas
antiguas.Los principales minerales que contienen fsforo son los
apatitos: stos tienen una composicin intermedia entre el
Ca4(PO4)2X2 y el Ca5(PO4)3X, donde X = F, Cl, OH, 1/2CO3 [fluoro,
cloro, hidroxo, carbonatoapatitos).Diversas formas de fsforo son
cicladas, principalmente a travs del agua, la corteza de la Tierra
y los organismos vivos, por el ciclo del fsforo sedimentario. En
este ciclo, el fsforo se mueve lentamente desde los depsitos de
fosfato en la tierra y los sedimentos de los mares someros a los
organismos vivos, y luego de regreso a la tierra y al ocano.
OBJETIVOS
1. OBJETIVO GENERAL Estudiar el ciclo del Fsforo, as como la
importancia que tiene en el medio ambiente.
1. OBJETIVOS ESPECFICOS
1. Entender como ocurre el proceso del ciclo del Fsforo paso por
paso en el medio ambiente.1. Aprender sobre los aspectos generales
del elemento fsforo1. Conocer sobre el fsforo en el suelo y en el
mar, as como la importancia en todo ser bitico (animales, plantas,
ser humano).1. Reconocer y remediar con alternativas la intervencin
del hombre al ciclo.
CICLO DEL FSFOROEl fsforo liberado por la degradacin lenta o
intemperismo de los depsitos de fosfato en las rocas, es disuelto
en el agua del suelo y tomado por las races vegetales. La mayora de
los suelos contienen slo cantidades pequeas de fsforo porque los
fosfatos son ligeramente solubles en agua y se encuentran en pocas
clases de rocas. Por tanto, el fsforo es el factor limitante para
el crecimiento de plantas en muchos suelos y ecosistemas acuticos.
Por otro lado, los animales obtienen su fsforo comiendo productores
o animales que han ingerido a su vez productores primarios. De esta
manera, los desechos animales y los productos de su descomposicin,
cuando mueren, devuelven mucho de este fsforo al suelo, a
corrientes fluviales y eventualmente al fondo del ocano, como
depsitos de roca con fosfatos ligeramente solubles.Parte del que es
arrastrado sedimenta al fondo del mar y forma rocas que tardarn
millones de aos en volver a emerger y liberar de nuevo las sales de
fsforo. Otra parte es absorbida por el plancton que, a su vez, es
comido por organismos filtradores de plancton, como algunas
especies de peces. Cuando estos peces son comidos por aves que
tienen sus nidos en tierra, devuelven parte del fsforo en las heces
(guano) a tierra.Aunque este retorno es pequeo, comparado con las
cantidades mucho ms grandes del fosfato transferido de la tierra a
los mares cada ao por los procesos naturales y las actividades
humanas. En general, en el transcurso de millones de aos, los
procesos geolgicos pueden levantar y exponer el fondo del mar;
entonces el intemperismo libera fsforo lentamente de las rocas
expuestas permitiendo que el ciclo empiece otra vez.
Importancia del Fosforo para las plantas:El fsforo es un
elemento esencial para el crecimiento de las plantas, ya que
participa en los procesos metablicos, tales como la fotosntesis, la
transferencia de energa y la sntesis y degradacin de los
carbohidratos.Dado que la mayora de nuestro fsforo est encerrado en
los sedimentos y rocas, que no est disponible para ser utilizado
por las plantas.Una gran parte del fsforo en los suelos tampoco
estar disponible para las plantas.Se debe tener especial
consideracin en este punto ya que son las plantas que proveen
alimento para los humanos y forraje para el ganado, obtienen el
fsforo y otros nutrientes minerales del suelo. La disponibilidad
del Fsforo en el suelo esta influenciado por varios factores, como
son: Humedad: las experiencias sealan que el movimiento del fsforo
aumenta con el contenido de agua del suelo. Por otra parte la
absorcin de fsforo por las plantas aumenta cuando la succin matriz
del suelo disminuye, lo que concuerda con el concepto de que la
transferencia del nutriente a las races se efecta por medio del
agua. Y como factor de la humedad de los suelos debemos considerar
la textura de estos. Textura: influye en la asimilabilidad del
fsforo tanto por el contenido de agua que el suelo puede retener
como por la contribucin a la riqueza del fsforo del suelo. Los
suelos de textura gruesa tienen menor contenido de agua que los de
textura fina a cualquier succin matriz, y por lo tanto menor
difusin del fsforo hacia la raz. Por otra parte la cantidad de
fsforo lbil o intercambiable ser menor en los suelos de textura
gruesa que los de textura fina que tienen mayor capacidad de
adsorcin de aniones. Materia orgnica: es fuente permanente de
fsforo a travs de los procesos de descomposicin y mineralizacin que
liberan nutrientes a la solucin del suelo. La materia orgnica
generalmente tiene poca capacidad para fijar fuertemente los iones
fosfato. Los suelos ricos en materia orgnica, especialmente de
fracciones activas de la misma, casi siempre exhiben relativamente
bajos niveles de fijacin de fsforo. Bacterias:Las bacterias
convierten el fosfato disponible para las plantas en formas
orgnicas que luego no estn disponibles para las plantas. Aunque
otras bacterias hacen fosfato a disposicin por la mineralizacin, la
contribucin de esto es pequea. Adsorcin: inorgnico (y disponible)
fsforo pueden ser qumicamente enlazado (adsorbido) a las partculas
del suelo, haciendo que no est disponible para las plantas. pH: La
disponibilidad de los compuestos de fsforo inorgnico soluble para
ser absorbido por las plantas, depende tambin de la acidez (pH) del
suelo.Si los suelos son menos de pH 4 o superior a pH 8, el fsforo
comienza a ser atado con otros compuestos, por lo que es menos
disponible para las plantas.Muchos cultivos de plantas necesitan ms
fsforo que se disuelve en el suelo para crecer de manera
ptima.Adems, los cultivos se cosechan generalmente con previa
remocin del suelo y sin dejar ningn residuo para posible
descomposicinde vegetacinpara reemplazar el fsforo. Por lo tanto,
los agricultores reponer el fsforo mediante la adicin de
fertilizantes ode efluentespara reemplazar el fsforo absorbido por
las plantas.
Importancia en los animalesEl fsforo tiene varias funciones
vitales en el cuerpo de los animales y se relaciona con la secrecin
de la leche, el metabolismo de la energa y el transporte de
aminocidos de los cidos grasos, la sntesis de fosfolpidos y
protenas. Como resultado, el fsforo est implicado en el metabolismo
celular, el sistema enzimtico y el sistema de amortiguacin
(componente de la saliva). Una deficiencia de fsforo disminuye el
consumo de la pastura y as la tasa de crecimiento de animales, la
eficiencia reproductiva y la produccin de leche. La suplementacin
mineral surge como alternativa factible para mantener niveles
adecuados de fsforo en los animales deficientes, garantizando de
este modo un aporte adecuado de este mineral que permita cubrir sus
requerimientos.
Importancia del Fsforo para el hombre:El fsforo es un mineral
esencial que necesitan todas las clulas de nuestro organismo para
su normal funcionamiento. La mayora del fsforo se encuentra en la
forma de fosfato (fsforo combinado con oxgeno). Es el anin (in con
carga negativa) intracelular de mayor concentracin. El 85% del
fsforo se localiza en los huesos y dientes, mientras que el 15%
restante est distribuido en los tejidos blandos. En el recin nacido
el fsforo representa el 0.5% de su organismo. Su concentracin en
sangre es de 3 a 4,5 mg/ml. El fsforo junto con elcalcio, son los
minerales ms abundantes del hueso. Se absorbe entre el 60 y 80% del
fsforo proveniente de la dieta, principalmente en el duodeno y el
yeyuno. Este mecanismo de absorcin est regulado por la vitamina D.
Su eliminacin se realiza mayormente por va renal (70 %) y por
heces. Una dieta normal tiene aproximadamente entre 800 y 1500 mg
de fsforo. Se encuentra en muchos alimentos de nuestra dieta,
principalmente en los productos lcteos, huevos, carnes y pecados.
Adems elfsforoes tambin necesario para aprovechar los beneficios
del calcio, hierro y magnesio.
Intervencin del hombre en el ciclo:Los humanos intervienen en el
ciclo del fsforo de dos maneras: Extrayendo por minera grandes
cantidades de rocas que contienen fosfatos para producir
fertilizantes inorgnicos comerciales y compuestos detergentes.
Aadiendo exceso de iones fosfato a los ecosistemas acuticos; en el
escurrimiento de desechos animales desde terrenos donde se alimenta
ganado, el de fertilizantes fosfatados comerciales desde las
tierras de cultivo, y la descarga de aguas negras municipales
tratadas o no. Como con los iones nitrato y amonio, un suministro
excesivo de este nutriente causa un crecimiento explosivo de
cianobacterias, algas y diversas plantas acuticas que alteran la
vida de los ecosistemas acuticos. Con los compuestos de fsforo que
se recogen directamente de los grandes depsitos acumulados en
algunos lugares de la tierra se abonan los terrenos de cultivo, a
veces en cantidades desmesuradas, originndose problemas de
eutrofizacin.
Prcticas que permiten mejorar la disponibilidad de fsforo:Debido
a que la mayor parte de los suelos minerales tienen una gran
capacidad para remover iones fosfato de la solucin y fijarlos en la
superficie de las partculas, se hace difcil para las races absorber
una cantidad adecuada de fsforo para satisfacer las necesidades de
las plantas. El fsforo en el fertilizante est tambin sujeto a la
fijacin en la superficie de las partculas, y probablemente solo un
10 -15% del fsforo agregado sea tomado por las plantas en el mismo
ao de la aplicacin. En consecuencia, la disponibilidad de fsforo es
un factor limitante en muchos agroecosistemas. Basndonos en los
principios del comportamiento del fsforo del suelo, una serie de
recomendaciones pueden sugerirse para mejorar el problema de la
fertilidad fosfrica. Manejo de las dosis del fertilizante
fosfatado:Si se puede agregar bastante fsforo, la capacidad de
fijacin del mismo puede saturarse, incluso en los suelos muy
fijadores. Esta puede alcanzarse con dosis masivas de fsforo (como
fertilizante fosfrico, roca fosfatada, o abono animal), o por la
adicin anual durante varios aos de ms cantidad de fsforo que la
removida por la cosecha. La rpida o la lenta acumulacin alcanzada
podr satisfacer la mayor parte de los sitios de fijacin y llevar al
suelo a niveles tan altos de fsforo que se mantendr en solucin
suficiente cantidad del mismo, a pesar de la gran capacidad de
fijacin inicial. La aplicacin de dosis masivas puede ser muy
costosa, por lo que solo se utiliza en sistemas de agricultura
intensiva. La segunda desventaja para esta opcin es la potencial
polucin del agua que se produce por la gran cantidad de fsforo
liberado hacia el agua de escurrimiento en los suelos saturados con
fsforo. Ubicacin del fertilizante fosfatado:Para favorecer la
absorcin de fsforo por las races de las plantas se debe minimizar
la oportunidad de reaccin del mismo con el suelo. Generalmente, si
el fertilizante es colocado directamente en la zona radicular,
puede utilizarse un medio a un tercio del mismo, con respecto a una
aplicacin en donde se lo mezcle excesivamente con el suelo. El
punto de ubicacin es muy usado cuando la aplicacin es manual, pero
actualmente se est desarrollando maquinaria que "inyecta" el
fertilizante para encontrar el punto de ubicacin an en los sistemas
mecanizados. Las aplicaciones en banda constituyen prcticas comunes
para la fertilizacin de arranque. Los rboles son usualmente
fertilizados con pellets. En sistemas de siembra directa, se hace
una banda superficial. Combinacin de fertilizantes amoniacales y
fosfatados:Si se usa amonio junto con el fertilizante fosfrico se
produce un gran incremento en la absorcin de fsforo por parte de la
raz, especialmente en los suelos alcalinos. Este aumento en la
absorcin est probablemente relacionado a los cidos producidos
durante los procesos Adicin de materia orgnica:Adems del fsforo
orgnico provisto para la mineralizacin, la materia orgnica del
suelo puede aumentar la disponibilidad de fsforo por reduccin de la
tendencia de la fraccin mineral a fijar el nutriente. Esto se debe
al enmascaramiento de los sitios de fijacin por el humus, los cidos
orgnicos y los quelatos de hierro y aluminio. El retorno de los
residuos, incluyendo los abonos verdes en las rotaciones de
cultivo, y la adicin de abonos de origen animal y otros desechos
descomponibles, pueden incrementar el fsforo disponible.
INTERVENCIN DEL HOMBRE EN EL CICLO DEL FSFORO"Los seres humanos
pueden alterar el ciclo del fsforo en muchos aspectos, incluso en
el corte de los bosques tropicales y mediante el uso de
fertilizantes agrcolas, Esta alteracin es llamada ANTRPICA referido
al efecto ambiental provocado por la accin del hombre. Los efectos
son mayormente consecuencias de las emisiones de grandes cantidades
de fosfatos en el ambiente debido a la minera y los cultivos.
Los humanos intervienen en el ciclo del fsforo de varias
maneras:
1. Extrayendo por minera grandes cantidades de rocas que
contienen fosfatos para producir fertilizantes inorgnicos
comerciales y compuestos detergentes. Considerando que el fsforo es
el recurso limitante de la agricultura, y ya que este recurso no
tiene reserva en la atmsfera, su extraccin se ve limitada a los
yacimientos terrestres y su produccin mundial se parece a la de una
extraccin petrolera. Con el uso actual se proyecta que se agotar
por el 2051. En este ciclo sedimentario, el fsforo se mueve
lentamente, sin embargo el hombre moviliza el fsforo cuando explota
de forma desmesurada rocas que contienen fosfato, ha alterado el
ciclo al extraer grandes cantidades de fosfato para nutrir los
suelos.
1. Otra manera que interviene el hombre es en el agua, aadiendo
exceso de iones fosfato a los ecosistemas acuticos; en el
escurrimiento de desechos animales desde terrenos donde se alimenta
ganado, el de fertilizantes fosfatados comerciales desde las
tierras de cultivo, y la descarga de aguas negras municipales
tratadas o no.
1. Como con los iones nitrato y amonio, un suministro excesivo
de este nutriente causa un crecimiento explosivo de cianobacterias,
algas y diversas plantas acuticas que alteran la vida de los
ecosistemas acuticos. Y esto se da por el incremento de materia
orgnica (desechos) producida por hogares e industrias que ha
llevado a una deficiencia en oxgeno en el medio acutico, incremento
de la concentracin de fsforo en las aguas superficiales aumenta el
crecimiento de organismos dependientes del fsforo, como son las
algas. Estos organismos usan grandes cantidades de oxgeno y
previenen que los rayos de sol entren en el agua. Esto hace que el
agua sea poco adecuada para la vida de otros organismos. El fenmeno
es comnmente conocido como eutrofizacin.
1. Debemos tener en cuenta que el Fsforo no solo tiene valor
comercial en la agricultura, si no que la importancia de esta
sustancia va creciendo de ao en ao. En la actualidad, se utiliza
este "fuego fro", como mnimo, en 120 ramas de la industria. El
fsforo ha adquirido gran valor en la preparacin de diversos
productos alimenticios, y un ejemplo es en la produccin de aguas
minerales de alta calidad, que se obtienen con ayuda del cido
fosfrico. Con sales de los cidos fosfricos, sobre todo las de
manganeso y hierro, se fabrican excelentes materiales de
recubrimiento, dotados de gran estabilidad.
Los mejores artculos de acero inoxidable se obtienen
recubrindolos con sales fosfricas. Las superficies de los aviones
pueden hacerse inoxidables empleando revestimientos fosfricos. El
"fuego fro" del fsforo en otros tiempos ha creado una de las ramas
ms importantes de la industria, la fabricacin de cerillas.
1. El ciclo del Fosforo tambin puede verse muy afectado por el
cambio climtico, ya que durante una sequa se da: Un incremento del
fsforo orgnico del suelo (es un abono orgnico de origen animal y
vegetal con un importante contenido en fsforo. Un descenso del
Fosfato inorgnico (disponible para las plantas). Esto tambin puede
deberse a la disminucin de la actividad microbiana, particularmente
de la actividad fosfatasa, como consecuencia del estrs hdrico que
es un fenmeno cada vez ms extendido que provoca un deterioro de los
recursos de agua dulce en trminos de cantidad (acuferos
sobreexplotados, ros secos, lagos contaminados) y de calidad
(eutrofizacin, contaminacin de la materia orgnica, intrusin
salina).
EXPLOTACIN DE YACIMIENTOS FOSFATICOS Y REMEDIACINLa explotacin
de yacimientos fosfticos puede ser a cielo abierto (open pit) o
subterrnea. Ms del 75% de la roca fosftica econmicamente explotable
de origen sedimentario se extrae a cielo abierto empleando desde
mtodos manuales hasta los de alta tecnologa de extraccin.Las
primeras explotaciones en pequea escala en Inglaterra, Francia,
Espaa datan de 1840. Aos ms tarde (1860) se conocen datos de
Noruega y Alemania. Entre 1863 y 1895 la roca extrada en Ontario y
Quebec se llevaba a Inglaterra para su procesamiento.
Para analizar un ejemplo completo se eligieron los yacimientos
de fosfatos de la Florida (USA). El descubrimiento se hizo en 1881
durante la prospeccin de gravas fluviales (placeres) en busca de
oro.
Actualmente se explota la "matrix" de la unidad Bone Valley Fm
(Plioceno) con un espesor promedio de 36m.Simultneamente con la
explotacin se hacen tareas de perforacin para encontrar nuevas reas
productivas. La ley de fsforo promedio es entre 15 y 18%.
Cmo comienza la explotacin?Los parmetros a tomar en cuenta para
el desarrollo de la explotacin y beneficio del depsito son:a) La
proporcin, distribucin, tamao de granos y caractersticas
texturales.b) El contenido de fosfato en los depsitos explotables
vara entre ms del 40% a menos del 5%. Es esencial el proceso de
remocin de impurezas sobre la muestra total para beneficiar y por
lo tanto aumentar la ley del concentrado.c) La relacin de los
constituyentes qumicos. Se utiliza en general como criterio de
evaluacin mineralo-metalrgica la relacin CaO/P2O5. En el caso de
apatitas puras de origen gneo esa relacin es 1,32 en tanto que en
la francolita el rango vara entre 1,66 a 1,32.d) Las caractersticas
de las menas. Por ejemplo si la relacin CaO/P2O5 es baja y los
contenidos de Fe2O3y Al2O3son elevadas sugiere que existen zonas
desfavorables dentro de la mena y esto permite plantear guas de
exploracin. Las reas desfavorables deben ser descartadas para
realizar los clculos de recursos/ reservas.e) En los depsitos de
baja ley el consumo de energa y reactivos qumicos son mayores por
tonelada de fosfatos producidos, consecuentemente el costo de
recuperacin y beneficio aumenta significativamente.Los pasos de la
explotacin:1. Lo primero que se debe hacer es limpiar el rea. Esta
tarea consiste en el retiro de plantas y otros vegetales del sector
a explotar.2. Luego se remueve la sobrecarga (nivel de arena, limo
y arcilla por encima del horizonte de fosfato). sta se apila para
ser utilizada post-explotacin (Remediacin). Para la extraccin se
utilizan dragalinas (caso IMC) con una capacidad de de 2000
tn/hora, lo que lleva a 50.000 tn/da y unas 12.000.000 de tn/ao.
Generalmente se trabajan 11 meses. Se toma uno para mantenimiento.
La dragalina tiene 65 tn de peso con un brazo de 70 mts y 50 tn de
capacidad de balde.
3. Luego de ser removida la sobrecarga se extrae el horizonte
fosftico 'matrix' de 1,5 a 4,5 m de espesor.
El material de la pala que se denomina"Matriz"es una mezcla
inconsolidada de pellets fosfticos, gravas, calizas fosfatizadas,
cuarzo, limo y arcilla.La recuperacin promedio es de 10.500
tn/ha.4. Arranque hidrulico. Se hace con mangueras a alta presin
formando as una pulpa (slurry) compuesta por agua ms material, la
cual es llevada por caeras a la primera planta.El material removido
y llevado a los "lavaderos" es pasado por clasificadores donde se
separa de la "matrix" los clastos y las arcillas.5. Luego se
realiza un tratamiento de flotacin con aminocidos. As se llega al
producto final concentrado.Qu ocurre despus de la explotacin?Una
vez que termina la explotacin, equipos de Ingenieros, bilogos,
eclogos y gelogos comienzan la remediacin es decir volver a las
condiciones casi similares a las existentes antes de la
explotacin.En 1975 la legislatura de Florida dicta una ley de
remediacin y con esto comienza una nueva era en la industria del
fsforo.El horizonte superior (estril) que haba sido removido en la
etapa inicial se usa para cubrir los terrenos minados. Se le agrega
esta sobrecarga (arena-arcilla) para emparejar el terreno, y adems
una capa de suelo que permite plantar rboles y cultivos.Tambin se
le puede dar a estos terrenos recuperados otros usos tales como:1.
canchas de golf1. reas de caza y pesca1. sitios industriales1.
plantas de energa1. autopistas1. granjas1. habitat de vida
silvestre1. pasturas1. parques1. centros comerciales1. edificios
pblicos
Tratamiento del material fosftico:Mientras algunas rocas
fosfticas (fosforitas solubles) pueden ser utilizadas sin ningn
proceso para su aplicacin directa, la gran mayora deben ser
tratadas previamente.La importancia estratgica que merece la roca
fosfrica se debe a que es la materia prima para fabricar
fertilizantes fosfatados, a travs de su producto principal el cido
fosfrico, para lo cual la roca fosftica se hace reaccionar con cido
sulfrico por va hmeda. La reaccin qumica simplificada es:
Se obtiene cido fosfrico y una gran cantidad de yeso como
subproducto, denominadafosfoyeso.La relacin molar entre el yeso y
el cido fosfrico es 5:3, y su relacin de masas es 3:1. Cada 3 tn de
yeso se produce 1 tn de cido fosfrico. Desde mediados de los 80 la
produccin anual de fosfoyeso ha sido de 40 a 47 tn metricas/ao. En
Florida central, se producen 32 M tn al ao de fosfoyeso. Las pilas
llegan a 1 billn de Tn.
La principal fuente de P asimilable proviene de la fabricacin de
los llamadossuperfosfatos.Los fertilizantes fosfatados ms
difundidos son principalmente los fosfatos de amonio, (mono y di
amnico) y el superfosfato triple. Otros fertilizantes pueden
derivarse, como los polifosfatos de amonio, fosfatosulfatos de
amonio, y otros de uso minoritario.1. Superfosfato simple (SSP):Ca
(H2PO4)2+ CaSO4. 2 H2O, con 20 % de P2O51. Superfosfato concentrado
(TSP):Ca (H2O PO4)2H2O, con 40-50 % de P2O51. Monoamonio
fosfato:NH4H2PO41. Fosfato diamnico:(NH4)2HPO4
Cmo se podra solucionar el problema del fosfoyeso?Una
posibilidad sera hacer reaccionar el yeso con carbonato de
amonio:
CaSO4. 2 H2O + CO3(NH4)2SO4(NH4)2+ CO3Ca + 2 H2O
fosfoyesoLos elementos radiactivos son concentrados en
elCO3Capor lo que no es utilizable. Aqu ms all que queda un
residuo, la cantidad de material radiactivo sera menor. Esto dara
un 30% - 60% menos de material residual. An esto no se ha puesto en
prctica.
IMPACTOS EN EL CICLO DEL FSFORO
El fenmeno de la eutrofizacinUn fenmeno de contaminacin que
viene siendo estudiado desde la dcada del 70, es conocido como
eutrofizacin. El trmino se utiliza para describir los efectos
biogeofsicos y biolgicos en un ecosistema acutico, derivados de un
incremento en el suministro y disponibilidad de nutrientes,
principalmente Nitrgeno y Fsforo, aunque tambin en ocasiones otros
minerales como Slice, Potasio, Calcio, Hierro o Manganeso. Eutrofo
se llama a un ecosistema caracterizado por una abundancia
anormalmente alta de nutrientes. Se dice que dicho ambiente se
encuentra forzado, bajo tensin o sometido a stress.En dicha
situacin, el ecosistema acutico, donde su estado de equilibrio es
alterado, reacciona, modificando su funcionamiento, acelerando
procesos indeseables.La eutrofizacin durante mucho tiempo fue
consideraba como un proceso natural, un resultado de la descarga
normal de nutrientes, sedimentos y otros materiales alctonos en los
sistemas acuticos durante millones de aos, en el cual un lago que
reciba los aportes, con el tiempo se transformaba en una cinaga, la
cual al consolidarse se converta en un sistema terrestre. Este
proceso tiene lugar en cientos de miles de aos y es irreversible.
Actualmente se habla de Eutrofizacin Cultural, la cual est asociada
a la intervencin del ser humano
Causas de la eutrofizacin cultural:Las principales causas
antropognicas de procesos de eutrofizacin se pueden agrupar de la
siguiente manera:Una de las ms antiguas causas es la descarga de
aguas servidas, las cuales son ricas en nutrientes, contribuyendo
al cambio trfico del cuerpo de agua receptor.1. El uso excesivo de
fertilizantes, que genera una contaminacin del agua
fundamentalmente mediante el aporte de nitrgeno (en forma de sales
de nitrato y amonio) y fsforo (como fosfato).1. La deforestacin y
la erosin en suelos agrcolas influyen en la carga de nutrientes, ya
que los escurrimientos al pasar por una tierra que no tiene
proteccin, lavan la capa frtil, llevndose consigo los nutrientes de
la misma.1. La presencia de gases ambientales tales como xidos de
nitrgeno (NOx) y xidos de azufre (SOx), al entrar en contacto con
el agua atmosfrica forman ion nitrato (NO3-) e ion sulfato (SO4
-2), que forman sales solubles al alcanzar el suelo con los
cationes del mismo, generando un empobrecimiento de dichos iones.
Dichas sales son volcadas fcilmente en los cuerpos de agua, dando
lugar a un proceso de eutrofizacin.Efectos del proceso de
eutrofizacinDe manera general, la eutrofizacin produce un aumento
de la biomasa y un empobrecimiento de la diversidad. En los
ecosistemas acuticos eutrofizados, se comienza a dar una alteracin
de la biota y de la diversidad biolgica, provocando una
proliferacin de algas unicelulares, algas azul-verdes
(cianobacterias) y de macrofitas en exceso. El desarrollo de algas
provoca un enturbiamiento, que impide que la luz penetre hasta las
profundidades del ecosistema. Las consecuencias directas son la
imposibilidad de llevar a cabo la fotosntesis en el fondo de dicho
cuerpo de agua y por lo tanto la no produccin de oxgeno libre; al
mismo tiempo aumenta la actividad metablica consumidora de oxgeno
de los organismos descomponedores, que empiezan a recibir
excedentes de materia orgnica generados en la superficie.El fondo
del ecosistema acutico se va convirtiendo de forma gradual en un
ambiente anaerobio, debido al aumento en la concentracin de gases
como anhdrido sulfuroso (H2S), metano (CH4) y anhdrido
carbnico(CO2), haciendo inviable la forma de vida de la mayora de
las especies que forman dicho ecosistema. Se da por tanto mortandad
masiva de peces y de biota en general, bioacumulacin de sustancias
txicas, aumentando la sedimentacin en los cuerpos de agua,
reduciendo la vida til, proliferando la aparicin de organismos
patognicos y vectores de enfermedad.
Fertilizantes Los fertilizantes qumicos son sustancias de origen
mineral, producidas ya sea por la industria qumica, o bien por la
explotacin de yacimientos naturales (fosfatos, potasa). Existen
muchas variedades de fertilizantes que se denominan segn sus
componentes. El fertilizante simple slo contiene un nutriente
principal. El fertilizante compuesto est formado por dos o ms
nutrientes principales (nitrgeno, fsforo y potasio) pudiendo
contener alguno de los cuatro nutrientes secundarios (calcio,
magnesio, sodio y azufre) o a los llamados micronutrientes (boro,
cobalto, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y zinc), tambin
esenciales para el crecimiento de las plantas, aunque en pequeas
cantidades si se compara con los nutrientes principales y
secundarios. El nombre de los fertilizantes qumicos est
normalizado, en referencia a sus tres principales componentes: NPK
(nitrgeno, fsforo, potasio). Los fertilizantes simples pueden ser
nitrogenados, o fosfatados o potsicos.Estas letras van generalmente
seguidas de cifras, representando las proporciones respectivas de
los elementos.Los fertilizantes NPK aportan tres de los
macronutrientes necesarios para el desarrollo de los vegetales. El
nitrgeno (N) es esencial para el crecimiento de las plantas,
aumenta el contenido en protenas, participa en la fotosntesis y
forma parte de todas las clulas. El fsforo (P) interviene en la
fotosntesis, en el almacenamiento y transferencia de energa, en la
divisin celular, promueve la formacin y el crecimiento de las
races. El potasio (K) contribuye a evitar organismos invasores.
Medidas que se pueden tomar en la agricultura y ganadera para
evitar la eutrofizacin:Entre algunas de las medidas que se pueden
aplicar para evitar que se produzca la eutrofizacin, estn las
siguientes:Ajustar los aportes de abonos y aplicarlos
correctamente: El exceso de abonos no conduce a mejores cosechas,
cuesta caro al agricultor y al medio ambiente. Evitar la erosin:
Debido a que es la principal causa de que los nutrientes alcancen
las aguas superficiales. Reducirla no slo significa evitar la
eutrofizacin sino tambin conservar la fertilidad del suelo. Por
ello, es muy importante tomar medidas para reducir los procesos
erosivos. Algunas de estas medidas son:a) Labrar el suelo segn las
curvas de nivel, nunca en la direccin de la pendiente.b) Mantener
el suelo cubierto de vegetacin, la cual fija el suelo y evita el
impacto de la lluvia.c) Cuando el suelo no puede tener vegetacin
cubrirlo con acolchados, por ejemplo paja.d) Practicar la
agricultura ecolgica: Basada en abonos verdes y las rotaciones de
los cultivos. Estas tcnicas favorecen una buena estructura del
suelo.e) Impedir los vertidos orgnicos: Las granjas y las
industrias agroalimentarias, producen residuos lquidos con una
elevada carga orgnica. Estos residuos tienen una gran capacidad
contaminante, por lo que se deben depurar antes de su vertido.La
mayora de estos residuos pueden ser empleados como abonos con un
mnimo de tratamientos sencillos y econmicos, como el compostaje. De
esta forma pasan de ser residuos a ser un importante recurso para
la agriculturaCompostaje significa someter la materia orgnica a un
proceso de transformacin natural hasta obtener un producto, el
compost, de gran calidad como abono orgnico, ya que adems de su
funcin como fertilizante, mejora la estructura del suelo aportando
materiales hmicos que pueden compensar las prdidas sufridas en el
mismo.El proceso es prcticamente el mismo que tiene lugar en los
suelos naturales de los bosques caducifolios con una aportacin
importante de materia orgnica y el resultado es la formacin de
compost-humus.El vermicompostaje se trata de un caso especial de
compostaje que se basa en la actividad de una variedad
extremadamente activa de lombriz de tierra (la lombriz roja de
california), capaz de consumir y digerir en poco tiempo grandes
cantidades de materia orgnica. La presencia de lombrices permite
descomponer pequeas cantidades de restos orgnicos a una gran
velocidad, evitando procesos indeseables de descomposicin anaerbica
(putrefaccin o fermentacin).
La agricultura orgnica Existe una alternativa viable social y
ambientalmente beneficiosa- que es la agricultura orgnica.Este tipo
de agricultura no es, como muchos pueden creer, un invento de los
pases del Norte, sino que se origina en la agricultura tradicional
indgena y campesina que asegur durante siglos la alimentacin de los
pueblos. Es ms, existen extensas reas en frica, Asia Amrica Latina
incluyendo a nuestro pas- donde se contina haciendo ese tipo de
agricultura.En la agricultura orgnica moderna se incorporan, adems,
elementos resultantes del avance cientfico, que enriquecen el
conocimiento tradicional y permiten un mejor uso de los recursos
para lograr una mayor produccin sin por ello resultar en impactos
ambientales de importancia.Para mostrar claramente su diferencia
con el modelo agroindustrial, la agricultura ecolgica u orgnica se
puede definir como un sistema de produccin que no usa fertilizantes
qumicos, plaguicidas sintticos ni semillas genticamente
modificadas, que minimiza la contaminacin de aire, suelo y agua, y
que optimiza la salud y la productividad de comunidades
interdependientes de plantas, animales y personas.En materia de
control de plagas, la agricultura orgnica ha desarrollado una
diversidad de tcnicas naturales para su control, que vuelven
obsoleto el uso de agrotxicos. En cuanto a las tcnicas de proteccin
de suelos utilizadas en produccin orgnica, las mismas previenen la
erosin, la compactacin, salinizacin y degradacin de los mismos,
especialmente a travs de la rotacin de los cultivos, siembra de
abonos verdes (cultivos que una vez crecidos son incorporados al
suelo) e incorporacin de materiales orgnicos que aumentan la
fertilidad del suelo y mejoran su estructura.En cuanto al tema
abordado en esta publicacin la contaminacin y eutrofizacin del
agua- resulta claro que el no uso de fertilizantes qumicos (uno de
las principales causantes de eutrofizacin) y de plaguicidas
sintticos (principal causa de contaminacin) hacen que la adopcin de
la agricultura orgnica se convierta en la mejor solucin para la
proteccin de nuestros recursos hdricos.
Remocin de nutrientes en aguas residualesEl contenido de
nutrientes en el agua provoca problemas como la eutrofizacin
acelerada en lagos, favorece el crecimiento de algas, provoca un
consumo de oxgeno adicional en los cuerpos hdricos, es txico para
los organismos acuticos superiores, reduce la eficiencia de
cloracin del agua, algunos compuestos nitrogenados son carcingenos
y otros provocan metahemoglobinemia en lactantes. Por las razones
anteriores, para lograr una calidad de agua tratada que pueda ser
dispuesta en cuerpos de agua protegidos, es necesario eliminar los
nutrientes del agua residual. Varias legislaciones en Latinoamrica
consideran este punto.En el caso de la reutilizacin del agua en
riego de reas verdes o en la agricultura, la remocin de nutrientes
no tendra sentido, ya que esos compuestos son fertilizantes que
pueden disminuir la aportacin de los productos qumicos utilizados
para ello.Para la remocin de nutrientes es posible aplicar procesos
fisicoqumicos, pero sus elevados costos y generacin de lodo no
fcilmente tratable, los hacen en muchos casos no recomendables.La
utilizacin de sistemas biolgicos para este objeto es lo ms
adecuado. Existen sistemas de tratamiento con biomasa suspendida
concebidos para la remocin simultnea de nitrgeno y fsforo.Los
sistemas con biomasa fija nicamente remueven nitrgeno. En este
ltimo caso, si se requiere la eliminacin de fsforo, puede ser
conveniente acoplar un proceso qumico.Por otra parte, es posible el
uso de sistemas extensivos como las lagunas y los humedales
artificiales para la eliminacin de nutrientes, aunque ello demanda
una considerable rea.
Para la eliminacin de nutrientes (nitrgeno y fosforo), se
recurre cada vez ms al empleo de procesos biolgicos. No obstante,
el caso del de fosforo, los procesos de precipitacin qumica,
empleado sales de hierro y de aluminio, continan siendo los de
mayor aplicacin.En la eliminacin biolgica de nitrgeno se opera de
forma secuencial, bajo condiciones xicas y anxicas, que dan como
resultado final su liberacin a la atmosfera, en forma de nitrgeno
gaseoso.Para la eliminacin biolgica del fosforo se combinan
reactores operando bajo condiciones anaerobias, xicas y anxicas,
quedando el fosforo almacenado en los microorganismos, que
posteriormente se extraen como lodos en exceso. Combinando los
procesos anteriores tambin es posible la eliminacin conjunta de
ambos nutrientes.
PRCTICAS QUE PERMITEN MEJORAR LA DISPONIBILIDAD DE FSFORO
Debido a que la mayor parte de los suelos minerales tienen una
gran capacidad para remover iones fosfato de la solucin y fijarlos
en la superficie de las partculas, se hace difcil para las races
absorber una cantidad adecuada de fsforo para satisfacer las
necesidades de las plantas. El fsforo en el fertilizante est tambin
sujeto a la fijacin en la superficie de las partculas, y
probablemente solo un 10 -15% del fsforo agregado sea tomado por
las plantas en el mismo ao de la aplicacin. En consecuencia, la
disponibilidad de fsforo es un factor limitante en muchos
agroecosistemas. Basndonos en los principios del comportamiento del
fsforo del suelo, una serie de recomendaciones pueden sugerirse
para mejorar el problema de la fertilidad fosfrica.
1. MANEJO DE LAS DOSIS DEL FERTILIZANTE FOSFATADO:Si se puede
agregar bastante fsforo, la capacidad de fijacin del mismo puede
saturarse, incluso en los suelos muy fijadores. Esta puede
alcanzarse con dosis masivas de fsforo (como fertilizante fosfrico,
roca fosfatada, o abono animal), o por la adicin anual durante
varios aos de ms cantidad de fsforo que la removida por la cosecha.
La rpida o la lenta acumulacin alcanzada podr satisfacer la mayor
parte de los sitios de fijacin y llevar al suelo a niveles tan
altos de fsforo que se mantendr en solucin suficiente cantidad del
mismo, a pesar de la gran capacidad de fijacin inicial. La
aplicacin de dosis masivas puede ser muy costosa, por lo que solo
se utiliza en sistemas de agricultura intensiva. La segunda
desventaja para esta opcin es la potencial polucin del agua que se
produce por la gran cantidad de fsforo liberado hacia el agua de
escurrimiento en los suelos saturados con fsforo.
2. UBICACIN DEL FERTILIZANTE FOSFATADO: Para favorecer la
absorcin de fsforo por las races de las plantas se debe minimizar
la oportunidad de reaccin del mismo con el suelo. Generalmente, si
el fertilizante es colocado directamente en la zona radicular,
puede utilizarse un medio a un tercio del mismo, con respecto a una
aplicacin en donde se lo mezcle excesivamente con el suelo. El
punto de ubicacin es muy usado cuando la aplicacin es manual, pero
actualmente se est desarrollando maquinaria que "inyecta" el
fertilizante para encontrar el punto de ubicacin an en los sistemas
mecanizados. Las aplicaciones en banda constituyen prcticas comunes
para la fertilizacin de arranque. Los rboles son usualmente
fertilizados con pellets. En sistemas de siembra directa, se hace
una banda superficial.
3. COMBINACIN DE FERTILIZANTES AMONIACALES Y FOSFATADOS: Si se
usa amonio junto con el fertilizante fosfrico se produce un gran
incremento en la absorcin de fsforo por parte de la raz,
especialmente en los suelos alcalinos. Este aumento en la absorcin
est probablemente relacionado a los cidos producidos durante los
procesos de nitrificacin y a los cidos que producen las races
cuando toman el nitrgeno en forma de amonio. Los fertilizantes de
fosfato mono y diamnico ofrecen esta ventaja.
4. ADICIN DE MATERIA ORGNICA: Adems del fsforo orgnico provisto
para la mineralizacin, la materia orgnica del suelo puede aumentar
la disponibilidad de fsforo por reduccin de la tendencia de la
fraccin mineral a fijar el nutriente. Esto se debe al
enmascaramiento de los sitios de fijacin por el humus, los cidos
orgnicos y los quelatos de hierro y aluminio. El retorno de los
residuos, incluyendo los abonos verdes en las rotaciones de
cultivo, el mulching con varios materiales orgnicos, y la adicin de
abonos de origen animal y otros desechos descomponibles, pueden
incrementar el fsforo disponible.
5. Control del ph del suelo: Algn control sobre la solubilidad
del fsforo puede lograrse manteniendo del pH del suelo entre 6 y 7.
Este mantenimiento es generalmente ms prctico en los suelos menos
meteorizados que en aquellos ms evolucionados de las regiones
clidas y hmedas. Un encalado oportuno puede contribuir para mejorar
la disponibilidad de fsforo en muchos casos, pero si no existe
material calizo disponible en la zona, el costo puede ser
prohibitivo.
En resumen, la mayor parte de los suelos tiene una pequea
cantidad de fsforo disponible, la cual debe ser repuesta por una
serie de procesos. El mantenimiento de suficiente fsforo disponible
en un suelo es bsicamente un programa doble: Adicin de fertilizante
fosfatado o de enmienda Algn grado de regulacin de las propiedades
de suelo que fijan tanto el fsforo adicionado como el nativo.
CONCLUSIONES
En condiciones naturales el principal aporte de minerales para
nuestros bovinos son los pastos, cuyo contenido nutritivo y mineral
es muy variable y a su vez dependiente de muchos factores tales
como la especie forrajera, grado de maduracin del mismo, contenido
mineral del suelo (si son o no fertilizados), etc., esto quiere
decir que la adecuacin de los requerimientos de los minerales en
los bovinos realizado o aportado por los pastos es muy variable,
entonces tendremos excesos o deficiencias dietarios de los
minerales en nuestros semovientes.
Los suelos deficientes de fsforo producen pasturas deficientes
en este elemento lo que conduce a encontrar rebaos de animales con
valores bajos de fsforo srico (hipofosfatemia) los cuales pueden
presentar bajas ganancias de peso as como problemas reproductivos y
bajos niveles productivos. La suplementacin mineral surge como
alternativa factible para mantener niveles adecuados de fsforo en
los animales deficientes, garantizando de este modo un aporte
adecuado de este mineral que permita cubrir sus requerimientos.
Gran parte de la investigacin ecolgica apunta ahora al logro de
un mejor entendimiento de los ciclos biogeoqumicos. La vida no
puede existir sin energa solar; tampoco puede existir sin el
ciclaje de elementos provenientes de la tierra, el agua y el
aire.
El fsforo como abono es el recurso limitante de la agricultura.
Ya que este recurso no tiene reserva en la atmsfera, su extraccin
se ve limitada a los yacimientos terrestres y la grfica de su
produccin mundial se parece a la de una extraccin petrolera, en
forma de campana. Con el uso actual se proyecta que se estar
agotando por el 2050.
El papel que juega el fsforo en el incremento del rendimiento
por hectrea es especialmente importante puesto que mucha tierra se
est utilizando para la construccin de casas, ciudades, carreteras,
aeropuertos e industrias. Los terrenos adecuados para la produccin
de alimentos tambin se estn reduciendo a medida que las zonas ms
frgiles se apartan como refugios para la vida silvestre, reservas
ecolgicas, parques recreativos o para la proteccin ambiental.El
fsforo ayuda a mantener la productividad de los suelos manteniendo
as los costos bajos. Aumenta la eficiencia de produccin al proteger
la calidad de los cultivos y al ayudar a los agricultores a
cosechar ms por hectrea. As, se requiere de menos tierra, menos
trabajo y equipo por cada kilo, caja o litro de alimento producido.
Como resultado, podemos disfrutar de una dieta ms saludable y
destinar menor cantidad de nuestros ingresos a nuestra
alimentacin.
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