Phosphore, numéro 15 du tableau périodique, peut être hautement toxique et inflammable et a été utilisé dans la guerre comme dispositif incendiaire, mais il est aussi essentiel à la vie.

Comme l'a dit le célèbre écrivain scientifique Isaac Asimov dans son livre de 1974, Asimov sur la chimie :« La vie peut se multiplier jusqu'à ce que tout le phosphore ait disparu et alors il y a un arrêt inexorable que rien ne peut empêcher.

C'est parce que le phosphore est essentiel à tous les organismes vivants. Il forme l'épine dorsale de notre ADN ainsi que la molécule d'adénosine triphosphate (ATP) qui se trouve dans les cellules et capte l'énergie chimique des aliments que nous mangeons.

Nous n'avons pas encore trouvé un seul être vivant qui n'ait pas besoin de phosphore pour survivre. Mais nous n'avons pas une réserve infinie de phosphore, et c'est là qu'intervient ma recherche.

La demande de phosphore augmente

La demande de phosphore et d'azote a considérablement augmenté au 20e siècle, car il s'est avéré qu'il jouait un rôle crucial dans les engrais utilisés pour la croissance des cultures.

En un peu plus de 50 ans (entre 1961 et 2014), la production d'engrais a décuplé grâce à la révolution dite verte.

Cela a permis une augmentation mondiale de la production agricole, en particulier dans le monde en développement, qui servait à nourrir une population mondiale sans cesse croissante.

La forte demande d'azote a été satisfaite par la montée en puissance d'un procédé qui capte l'azote et l'hydrogène de l'air frais et l'utilise pour synthétiser l'ammoniac (le principal engrais à base d'azote). Comme l'air de l'atmosphère terrestre est composé à 78 % d'azote, la production d'ammoniac synthétique n'était limitée que par son coût.

Mais le phosphore est généralement stocké sous forme solide ou liquide, et le moyen le moins cher de faire face à la forte demande d'engrais phosphorés était de les extraire des roches phosphatées.

Les roches phosphatées sont une ressource à la fois limitée et inégalement répartie. Les cinq principaux détenteurs de roches phosphatées – le Maroc et le Sahara occidental, Chine, Algérie, Syrie, et le Brésil, qui représentent 84 % des réserves mondiales. L'Australie ne détient que 1,6%.

Comme les roches phosphatées sont une ressource limitée et non renouvelable, l'extraction continue entraîne des incertitudes sur nos approvisionnements futurs.

Les petites réserves de phosphore

Une solution consiste à rechercher d'autres apports de phosphore, et c'est là que toi et moi pouvons jouer un rôle. Notre urine est une excellente source de matière première pour le phosphore.

Chacun de nous excrète jusqu'à un demi-kilo de phosphore par an, juste à travers nos urines. Cela fait de l'urine la plus grande source de phosphore des zones urbaines.

Au XVIIe siècle, le chimiste allemand Hennig Brandt a choisi l'urine pour isoler le phosphore élémentaire. Dans son expérience, il fit bouillir des centaines de litres d'urine en un sirop épais jusqu'à ce qu'une huile rouge s'en dégage.

Il a recueilli l'huile et refroidi l'urine. Après avoir jeté les sels formés au fond du mélange, il rajouta l'huile rouge. En réchauffant le mélange pendant 16 heures, une fumée blanche en sortirait, puis l'huile, et enfin le phosphore.

Il recherchait en fait la légendaire pierre philosophale qui transformerait soi-disant n'importe quel métal en or. Il a peut-être échoué là-dedans, mais il montra combien il était facile d'isoler le phosphore de l'urine avec des outils peu sophistiqués.

Réduire, réutilisation, recycler

Les approches actuelles du recyclage du phosphore de nos déchets sont bien plus pratiques et économiques que la méthode de Brandt.

De plus en plus d'entreprises cherchent à récupérer le phosphore des eaux usées, y compris par l'urine.

De nouveaux engrais dérivés de l'urine sont entrés sur le marché et la course est lancée pour trouver la technologie optimale pour convertir l'urine malodorante en un produit sûr, engrais commercial non odorant.

En Australie, Des chercheurs de l'Université de technologie de Sydney ont mis au point un procédé qui utilise l'urine comme matière première pour produire des engrais et de l'eau douce. Des micro-organismes sélectionnés sont utilisés pour oxyder les composés (malodorants) de l'urine brute et convertir l'ammoniac volatil en nitrates plus stables.

L'urine traitée est ensuite filtrée à travers une membrane, qui retient les micro-organismes permettant leur réutilisation, tout en laissant passer le phosphore et l'azote solubles. L'urine traitée et filtrée est concentrée pour atteindre une concentration en nutriments similaire à celle des engrais commerciaux.

Maintenant, cet engrais, nommé UrVal, abréviation de « You are Valuable », est actuellement testé au Royal Botanical Garden dans la culture du persil.

Clairement, ces nouvelles innovations en matière de récupération des nutriments à partir des déchets permettent de réduire la dépendance à une ressource limitée (le phosphore).

Mais ils pourraient aussi nous permettre d'explorer la possibilité de produire un jour de la nourriture en dehors de la planète Terre où nous avons besoin d'engrais. Les roches phosphatées peuvent ne pas être disponibles dans de tels endroits, mais nous aurions beaucoup d'urine.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.