Concimi fosforici minerali ottenuti dal riciclaggio

Dal 1990 l’uso di concimi fosforici in Svizzera è diminuito di quattro volte. Nel 2015 il volume d’importazione ammontava a sole 4114 tonnellate. Uno studio dell’Ufficio federale dell’ambiente relativo ai flussi di fosforo in Svizzera evidenzia che l’agricoltura è responsabile, tramite le importazioni di concimi e di foraggi, del 90 % delle importazioni di fosforo in Svizzera (Binder & Mehr, 2018). Le maggiori perdite di fosforo nell’intero «Sistema Svizzera» sono riscontrate a livello degli aumenti delle riserve nella gestione dei rifiuti (acque di scarico e fanghi di depurazione) (cfr. figura seguente). Dal divieto di spandimento dei fanghi di depurazione, introdotto nel 2006, questi sono trattati termicamente in monoinceneritori e in inceneritori per i rifiuti urbani e le ceneri vengono smaltite nelle discariche. I fanghi di depurazione sono valorizzati dall’industria del cemento cosicché il fosforo giunge nel settore edile svizzero.

Queste riserve rappresentano teoricamente grandi potenziali di sostituzione in particolare per i concimi fosforici minerali. Tramite la valorizzazione e l’utilizzo di questa fonte si può contribuire a un’estrazione sostenibile delle materie prime secondarie, permettendo alla Svizzera di coprire autonomamente il fabbisogno interno di fosforo dell’agricoltura. La nuova ordinanza sulla prevenzione e lo smaltimento dei rifiuti (OPSR), entrata in vigore nel 2016, ha dato un impulso in tal senso. Essa prevede infatti che dal 2026 il fosforo debba essere recuperato dalle acque di scarico, dai fanghi di depurazione e dalle ceneri dei fanghi di depurazione e riciclato. Dalle sostanze nutritive recuperate in questo modo si può produrre concime ottenuto dal riciclaggio, che presenta numerosi vantaggi: preserva le riserve di fosfato, evita che metalli pesanti come uranio e cadmio giungano in Svizzera tramite i concimi importati e fa sì che i contadini svizzeri non siano più esposti all’incerta evoluzione dei prezzi del commercio globale di fosfato.
 

Esiste già un’ampia gamma di metodi che permettono di recuperare il fosforo dalle acque di scarico, dai fanghi di depurazione o dalle ceneri dei fanghi di depurazione. In uno studio a cura di Ernst Basler e associati su mandato dell’UFAM, tra le tecnologie attualmente note sono state scelte e valutate quelle che in base al loro standard di sviluppo nel periodo transitorio di dieci anni dell’OPSR potrebbero entrare in linea di conto per un’attuazione in Svizzera (Spörri et al., 2017). 

Le venti tecnologie prese in esame sono state valutate riguardo alla loro sostenibilità e integrabilità nel contesto di esecuzione svizzero. I processi possono essere suddivisi nei gruppi tecnologici cristallizzazione dai fanghi di depurazione o dalle acque fangose, decomposizione degli acidi con successiva cristallizzazione, decomposizione termochimica dei fanghi di depurazione durante l’incenerimento e decomposizione degli acidi di fanghi di depurazione inceneriti.

Il livello di recupero può variare dal 15 % per i processi direttamente derivanti da mezzi liquidi al 90 % per i processi di estrazione termica. Per i processi di decomposizione degli acidi, i livelli di recupero dipendono notevolmente dagli acidi impiegati, ma permettono anche di valorizzare altri scarti ricchi di fosforo (farine animali e ossee), il che contribuisce ulteriormente alla chiusura del ciclo svizzero del fosforo. La compatibilità con le infrastrutture esistenti per la depurazione delle acque di scarico e lo smaltimento dei fanghi di depurazione nonché con le caratteristiche regionali varia considerevolmente da un gruppo tecnologico all’altro. 

In linea di principio i risultati evidenziano che per l’implementazione del recupero del fosforo in virtù dell’articolo 15 dell’OPSR, durante il periodo transitorio di dieci anni, sono a disposizione varie tecnologie.

In questo contesto l’Ufficio federale dell’agricoltura (UFAG) ha avviato il progetto «Concimi minerali ottenuti dal riciclaggio» (MinRec) finalizzato allo sviluppo di condizioni quadro giuridiche per consentire, in futuro, di omologare prodotti ottenuti dal riciclaggio utili dal profilo agronomico come concimi e quindi compiere un ulteriore passo verso la chiusura del ciclo del fosforo.

In vista dell’accettazione, in vari comparti, del fosforo secondario derivante dal recupero (concimi, derrate alimentari, industria chimica), il Politecnico federale di Zurigo ha condotto sotto la guida di Seidl (2016) uno studio sull’accettazione, da parte degli agricoltori e del settore dei concimi, del fosforo recuperato. Sono emerse differenze relative alla potenziale accettazione tra le forme di agricoltura, come ad esempio la produzione di foraggio, di cereali e di verdura. In questi settori gli attori sono decisamente più sensibili nei confronti dell’origine dei concimi. Tutti concordano invece sul fatto che le esigenze del suolo e quelle degli agricoltori sono fondamentali.

Si è constatata un’ampia accettazione nei confronti dell’idea del riciclaggio del fosforo in Svizzera. A tal proposito i fattori decisivi sono la qualità (in termini di purezza e disponibilità costante) e il prezzo che deve essere competitivo. Per gli attori interessati ai prodotti sono inoltre decisive l’applicabilità e l’efficacia. Ciò vuol dire che proprio per gli agricoltori è importante poter spandere facilmente i concimi con i macchinari a loro disposizione e che il fosforo ottenuto dal riciclaggio sia fruibile per le piante. 

Affinché l’agricoltura possa valorizzare i prodotti ottenuti dallo smaltimento delle acque di scarico e dei fanghi di depurazione come i concimi minerali fosforici, occorre adeguare l’ordinanza sui concimi (OCon), l’ordinanza sul libro dei concimi (OLCon) e l’ordinanza sulla riduzione dei rischi inerenti ai prodotti chimici (ORRPChim). Il quadro giuridico prevede norme differenziate per i concimi minerali e per quelli ottenuti dal riciclaggio. I primi sono liberamente commerciabili e non sottostanno all’obbligo di autorizzazione se corrispondono a un tipo di concime secondo l’ordinanza sul libro dei concimi (OLCon), per i secondi vige l’obbligo di notifica o del permesso (OCon). I valori limite per i metalli pesanti e le contaminazioni organiche sono disciplinati nell’ORRPChim. 

In vista di elaborare le basi per definire i valori limite per la nuova categoria di concimi MinRec, Agroscope ha realizzato uno studio relativo allo sviluppo di esigenze agronomiche ed ecologiche sulla qualità minima dei concimi (Weggler et al., 2017). Le esigenze minime per i concimi minerali ottenuti riciclando le acque di scarico comunali relative alle contaminazioni inorganiche sono state considerate nello studio di Agroscope sotto due aspetti diversi.

Per le sostanze nocive organiche non è stato possibile procedere in questo senso poiché mancano flussi di sostanze che consentono di seguire un approccio del bilancio. Per determinare i valori limite sono quindi stati utilizzati i valori di riferimento in virtù dell’O suolo secondo il principio dell’equità. Inoltre sono state calcolate le concentrazioni limite in mg/kg di sostanza secca in relazioni limite mg/kg P. Sulla base delle esigenze minime ottenute, laddove tecnicamente possibile i valori limite sono stati ridotti (Zimmermann 2018) secondo il principio ALARA («as low as reasonably achievable»). 

Nel definire le esigenze agronomiche, nello studio di Agroscope sui concimi minerali ottenuti dal riciclaggio sono stati testati vari mezzi di estrazione per stabilire la disponibilità di fosforo per le piante confrontandoli con studi relativi alla capacità di assorbimento del fosforo delle piante. In base a queste analisi è emerso che una doppia determinazione tramite l’estrazione neutrale di acido ammonico e citrico è l’approccio migliore per rendere comparabile la fruibilità per le piante dei concimi MinRec di vario genere. 

Con queste indicazioni il comparto delle acque di scarico, dei rifiuti e dei concimi possono collaborare allo sviluppo di prodotti e di canali di distribuzione che recuperano il fosforo secondario derivante dai fanghi di depurazione e dalle farine animali per restituirlo all’agricoltura. Se ne deduce che i primi concimi con fosforo di produzione svizzera entreranno nel mercato dal 2021, riducendo considerevolmente la dipendenza delle importazioni nonché gli apporti di cadmio e uranio nei campi svizzeri. Potenzialmente già tra dieci anni tutti i concimi fosforici necessari all’agricoltura potrebbero essere di produzione svizzera.