Il fosforo amico e nemico

di Giorgio Nebbia

Il grande scrittore e divulgatore americano Isaac Asimov (1920-1992), in un articolo del 1959 scrisse che la vera ‘strozzatura’ per il futuro della vita sulla Terra è costituita dall’esaurimento del fosforo. Il fosforo è, insieme all’ossigeno, all’idrogeno, al carbonio e all’azoto; uno degli elementi essenziali per la vita: i terreni ne contengono una certa quantità, per lo più sotto forma di fosfato di calcio. Il fosforo viene assorbito dai vegetali, i quali lo trasferiscono agli animali, i quali lo restituiscono al terreno attraverso gli escrementi e i propri corpi, alla fine della vita.

Il ciclo biologico del fosforo è andato avanti per milioni di anni, dalla natura, agli organismi viventi, alla natura: col passare del tempo l’aumento della popolazione umana e della richiesta di alimenti (il corpo umano ha bisogno di circa 250 grammi di fosforo all’anno) hanno spinto l’agricoltura ad aumentare e migliorare le coltivazioni; queste sottraevano crescenti quantità di fosforo dal terreno e tale fosforo doveva quindi essere aggiunto in qualche modo artificialmente al terreno.

Di fosfati di calcio ce ne sono tre, quello delle ossa è fosfato tricalcico che è pochissimo solubile in acqua; sono invece solubili in acqua il fosfato bicalcico e, ancora di più, il fosfato monocalcico. Il grande chimico Justus von Liebig (1803-1873) nel 1840 spiegò che i vegetali assorbono dal terreno il fosforo soltanto se è sotto forma di fosfati solubili e che questi si potevano ottenere dalle ossa, costituite da fosfato tricalcico, trattandole con acido solforico. Nel 1842 nacque la prima industria chimica per la produzione dei concimi fosfatici artificiali, chiamati perfosfati, e centinaia di fabbriche sono ben presto sorte, per lo più nelle zone agricole (una a Barletta).

Nel frattempo sono state cercate altre fonti di fosfati e si è scoperto che ne esistevano giacimenti negli Stati Uniti in Florida e poi nell’Africa settentrionale, in Egitto, Tunisia, Marocco, sotto forma di minerali costituiti anche loro da fosfato tricalcico adatto per la produzione di perfosfati. Altri giacimenti di fosfati sono stati trovati in varie isole del Pacifico. Ben presto si è però visto che molti giacimenti si esaurivano dopo poco tempo; si cita come esempio di crescita e declino delle risorse naturali, il caso dell’isola di Nauru, nel Pacifico, i cui abitanti sono diventati ricchissimi vendendo il fosfato di cui era costituita la loro isola e si sono poi trovati poverissimi, e anzi senza territorio, quando i giacimenti si sono esauriti.

Dall’Ottocento in avanti è stata una continua corsa allo sfruttamento dei giacimenti di fosfati più accessibili e alla ricerca di sempre nuovi giacimenti. Nello stesso tempo il fosforo, estratto in crescenti quantità dai giacimenti, usato in agricoltura e negli alimenti umani e degli animali da allevamento, è finito nei relativi escrementi che a loro volta sono finiti nei fiumi e nel mare; un ciclo, quello del fosforo, sfortunatamente, aperto e sempre in perdita. Anche i giacimenti di petrolio hanno di fronte la prospettiva di esaurimento, col crescere dei consumi, ma il pericolo può essere attenuato ricorrendo ad altre fonti di energia rinnovabili e non esauribili, come quelle del Sole e del vento; nel caso del fosforo non esistono alternative e, come diceva Asimov, la sua scarsità e mancanza futura può davvero rappresentare una strozzatura per le società umane.

Nel ciclo del fosforo ci sono altri inconvenienti: nella trasformazione dei fosfati minerali in concimi per trattamento con acido solforico si formano grandi quantità, circa due terzi della massa del minerale trattato, di residui fangosi inquinanti contenenti anche piccole quantità di radioattività dovuta alla presenza di uranio in alcuni minerali fosfatici.  Non solo: i minerali fosfatici hanno anche altre applicazioni industriali: vengono trasformati in fosfati di sodio che vengono addizionati ai detersivi come agenti di “addolcimento” delle acque perché impediscono il deposito dei sali di calcio sulle fibre durante il lavaggio. Si è però visto che il fosforo contenuto nelle fognature urbane, quello dei detersivi e degli escrementi umani, e quello degli escrementi degli allevamenti animali, finendo nei fiumi, nei laghi e nel mare provocava la comparsa di alghe che si moltiplicavano proprio nutrendosi di tali fosfati e poi si decomponevano con puzzolenti putrefazioni, con danni al turismo e alla pesca.

L’inquinamento del mare dovuto alle fogne può essere fermato con depuratori nei quali, peraltro, gli escrementi si trasformano in fanghi ricchi di fosforo, azoto e sostanze organiche; tali fanghi sono stati usati per qualche tempo in agricoltura ma le norme ecologiche ne limitano l’impiego. La soluzione può essere offerta soltanto da nuove tecnologie capaci di trattare i fanghi di depurazione per estrarne proprio i preziosi elementi azoto e fosforo, per fare di tali fanghi le nuove miniere interne di fosfati per l’agricoltura, merci che l’Italia importa in ragione di mezzo milione di tonnellate all’anno e che finora finiscono nel mare o nelle discariche di rifiuti. Una sfida per buoni chimici e per buona chimica.