Nawozy azotowe może rolnikom dać natura

Z punktu widzenia natury zaprzestanie produkcji nawozów to nawet dobra wiadomość, bo związków azotu w polskich wodach nie brakuje. Nie jesteśmy tu zresztą wyjątkiem, choć w porównaniu z bardziej na zachód i południe położonymi krajami Europy, nie jest u nas najgorzej.

Problem jest na tyle poważny i stary, że już w 1991 r. ówczesna Europejska Wspólnota Gospodarcza opracowała dyrektywę 91/676/EWG – później nowelizowaną – dotyczącą ochrony wód przed zanieczyszczeniami powodowanymi przez azotany pochodzenia rolniczego, zwaną azotanową. Polska, wchodząc do Unii Europejskiej, również ją przyjęła.

Rzeczywistość jest jednak taka, że rolnictwo wymaga nawożenia. Wobec braku nawozów sztucznych, które wytwarza się z azotu atmosferycznego (dużym kosztem, który wobec kryzysu energetycznego właśnie wzrósł), warto szukać innych źródeł. Klasycznym jest gnojowica. Ale nie tylko.

Organizmy żyjące w wodach gruntowych (tu głównie bakterie) i powierzchniowych nie umieją czytać certyfikatów rolnictwa ekologicznego i jest im wszystko jedno, czy nawóz jest sztuczny, czy naturalny. Pewną różnicę stanowi co najwyżej to, czy zawarty w nim azot występuje w formie silnie zredukowanej (amoniak, sole amonowe), czy utlenionej (azotany), ale te formy prędzej czy później przekształcają się w siebie wzajemnie – właśnie przy pomocy mikroorganizmów.

Jednym ze sposobów oczyszczania ścieków z jonów amonowych i azotanowych jest więc przepuszczanie zanieczyszczonej wody przez sztucznie skonstruowane mokradła, czyli oczyszczalnie makrofitowe.

Makrofitami określa się rośliny wodne i szuwarowe widoczne gołym okiem – w odróżnieniu od mikroglonów, np. fitoplanktonu dającego się dostrzec dopiero w formie zakwitu. Oczyszczalnie makrofitowe są już stosowane na terenach wiejskich (oczywiście tam, gdzie w ogóle ktoś zadaje sobie trud oczyszczania ścieków bytowych inaczej niż przepuszczenie przez kilka szamb, zanim trafią do rzeki).

Mogą to być po prostu oczka wodne porośnięte rzęsą. Ten rodzaj jest bardzo popularny w nieco cieplejszym klimacie (np. na południu Stanów Zjednoczonych), więc w Polsce sprawdza się gorzej. U nas lepsze są szuwary, niekiedy tworzone na zwiększających wydajność podłożach np. z selekcjonowanych warstw piasku i żwiru.

Istotną funkcję oczyszczającą pełnią także żyjące w ich strefie korzeniowo-kłączowej bakterie prowadzące denitryfikację, czyli przemiany związków azotu przyswajalnych przez mikroorganizmy i rośliny do azotu gazowego – ulatującego w powietrze, a więc wypadającego z biosfery. Wypadającego aż do czasu trafienia w strefę uderzeń piorunów czy imitującej ją fabryki nawozów azotowych. Z użyciem ich energii azot i wodór łączą się w amoniak, ewentualnie azot i tlen w jony azotanowe.

Podobną sztuczkę – i to bez wyładowań elektrycznych, a przy użyciu specjalnych enzymów – potrafią też wykonać niektóre bakterie, w tym sinice. Jeśli oczyszczoną wodę chcemy oddać do środowiska, to denitryfikacja jest pożądana. Jeśli jednak chcemy uzyskać nawóz – staje się marnotrawstwem.

Tkanki makrofitów zawierają azot pochłonięty ze ścieków. Wobec braku nawozów sztucznych, aż się więc prosi, żeby je skompostować i wykorzystać jako ten naturalny. Związki azotu są też wychwytywane ze ścieków przez specjalne hodowle fitoplanktonu (choć tu kłopotem jest ich zebranie), węgiel drzewny czy specjalnie zaprojektowane membrany, wykonane np. z nanocelulozy. Wszystko to można wykorzystać jako bionawóz.

Dotychczas takie rozwiązania są znane głównie z opracowań z pogranicza nauki i prac wdrożeniowych. Właśnie trwa jeden z finansowanych ze środków unijnych program WATERAGRI, w którym bierze udział wiele instytucji z całej Europy, w tym Instytut Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu i Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie.

Obecne działania Komisji Europejskiej także promują wykorzystywanie ścieków (odpowiednio podczyszczonych) do nawodnień rolniczych – woda z azotanami w takiej sytuacji pełniłaby podwójną rolę. Może obecny kryzys trzeba potraktować jako szansę na wyjście takich rozwiązań z laboratoriów i poletek badawczych do praktyki rolniczej.