Published May 10, 2022 | Version v1
Publication Open

Conversion of waste into organo-mineral fertilizers: current technological trends and prospects

Creators

  • 1. Cadi Ayyad University
  • 2. OCP Group (Morocco)
  • 3. Université Mohammed VI Polytechnique

Description

Abstract One of agriculture's most important goals is finding the proper equilibrium between sustainability and intensification of production. The exponential growth of the world population, climate variability, and soil degradation are essential factors that require the development of novel agricultural practices to achieve food security. In this context, organo-mineral fertilization has been proposed as a promising approach. Such a concept is based on novel fertilizers formulations combining organic and mineral resources features, which could simultaneously address soil fertility and health issues. The manufacturing processes of organo-mineral fertilizers (OMF) are highly versatile and revolve around the co-processing of organic and mineral matrices. OMF's peculiarity resides in using systemic methodologies for waste valorization to generate cost-effective and eco-friendly products in alignment with the bio-circular economy. Despite their advantages, OMF adoption by farmers is still not satisfactory, which could be attributed to the difficulty of accessibility and a stagnant market. This work critically reviews recent advances in the organo-mineral fertilization concept. Our review provides an in-depth understanding of the chemical, biological, and thermal methodologies used for OMF generation through mineral and organic matrices co-processing. We also discuss the positive effect of such products on the plant-soil system by focusing on the mechanism of action. Furthermore, this review scrutinizes the innovation profile of OMF based on trends of patent submission during the last 20 years. It also provides future research and development pathways based on current drawbacks and limitations of the industry. Graphical abstract

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص أحد أهم أهداف الزراعة هو إيجاد التوازن المناسب بين الاستدامة وتكثيف الإنتاج. يعد النمو الهائل لسكان العالم وتقلب المناخ وتدهور التربة من العوامل الأساسية التي تتطلب تطوير ممارسات زراعية جديدة لتحقيق الأمن الغذائي. في هذا السياق، تم اقتراح الإخصاب العضوي المعدني كنهج واعد. يعتمد هذا المفهوم على تركيبات الأسمدة الجديدة التي تجمع بين ميزات الموارد العضوية والمعدنية، والتي يمكن أن تعالج في وقت واحد خصوبة التربة والقضايا الصحية. عمليات تصنيع الأسمدة العضوية المعدنية (OMF) متعددة الاستخدامات للغاية وتدور حول المعالجة المشتركة للمصفوفات العضوية والمعدنية. تكمن خصوصية OMF في استخدام منهجيات منهجية لتقييم النفايات لتوليد منتجات فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة بما يتماشى مع الاقتصاد الدائري الحيوي. على الرغم من مزاياها، لا يزال اعتماد المزارعين لـ OMF غير مرضٍ، والذي يمكن أن يعزى إلى صعوبة الوصول وركود السوق. يستعرض هذا العمل بشكل نقدي التطورات الحديثة في مفهوم الإخصاب العضوي المعدني. توفر مراجعتنا فهمًا متعمقًا للمنهجيات الكيميائية والبيولوجية والحرارية المستخدمة لتوليد OMF من خلال المعالجة المشتركة للمصفوفات المعدنية والعضوية. كما نناقش التأثير الإيجابي لهذه المنتجات على نظام التربة النباتية من خلال التركيز على آلية العمل. علاوة على ذلك، تفحص هذه المراجعة ملف الابتكار في OMF بناءً على اتجاهات تقديم براءات الاختراع خلال العشرين عامًا الماضية. كما يوفر مسارات البحث والتطوير المستقبلية بناءً على العيوب والقيود الحالية للصناعة. ملخص رسومي

Translated Description (French)

Résumé L'un des objectifs les plus importants de l'agriculture est de trouver le bon équilibre entre durabilité et intensification de la production. La croissance exponentielle de la population mondiale, la variabilité du climat et la dégradation des sols sont des facteurs essentiels qui nécessitent le développement de nouvelles pratiques agricoles pour atteindre la sécurité alimentaire. Dans ce contexte, la fertilisation organo-minérale a été proposée comme une approche prometteuse. Un tel concept est basé sur de nouvelles formulations d'engrais combinant des caractéristiques de ressources organiques et minérales, qui pourraient simultanément aborder les problèmes de fertilité et de santé des sols. Les procédés de fabrication des engrais organo-minéraux (OMF) sont très polyvalents et tournent autour du co-traitement des matrices organiques et minérales. La particularité de l'OMF réside dans l'utilisation de méthodologies systémiques pour la valorisation des déchets afin de générer des produits rentables et respectueux de l'environnement en alignement avec l'économie bio-circulaire. Malgré leurs avantages, l'adoption de l'OMF par les agriculteurs n'est toujours pas satisfaisante, ce qui pourrait être attribué à la difficulté d'accessibilité et à la stagnation du marché. Ce travail passe en revue de manière critique les progrès récents dans le concept de fertilisation organo-minérale. Notre examen fournit une compréhension approfondie des méthodologies chimiques, biologiques et thermiques utilisées pour la production d'OMF par le co-traitement de matrices minérales et organiques. Nous discutons également de l'effet positif de ces produits sur le système plante-sol en nous concentrant sur le mécanisme d'action. En outre, cette revue examine le profil d'innovation de l'OMF en fonction des tendances de la soumission de brevets au cours des 20 dernières années. Il fournit également de futures voies de recherche et de développement basées sur les inconvénients et les limites actuels de l'industrie. Résumé graphique

Translated Description (Spanish)

Resumen Uno de los objetivos más importantes de la agricultura es encontrar el equilibrio adecuado entre la sostenibilidad y la intensificación de la producción. El crecimiento exponencial de la población mundial, la variabilidad climática y la degradación del suelo son factores esenciales que requieren el desarrollo de nuevas prácticas agrícolas para lograr la seguridad alimentaria. En este contexto, la fertilización organo-mineral se ha propuesto como un enfoque prometedor. Tal concepto se basa en nuevas formulaciones de fertilizantes que combinan características de recursos orgánicos y minerales, que podrían abordar simultáneamente la fertilidad del suelo y los problemas de salud. Los procesos de fabricación de fertilizantes organo-minerales (OMF) son altamente versátiles y giran en torno al coprocesamiento de matrices orgánicas y minerales. La peculiaridad de OMF reside en el uso de metodologías sistémicas para la valorización de residuos para generar productos rentables y ecológicos en alineación con la economía biocircular. A pesar de sus ventajas, la adopción de OMF por parte de los agricultores aún no es satisfactoria, lo que podría atribuirse a la dificultad de accesibilidad y a un mercado estancado. Este trabajo revisa críticamente los avances recientes en el concepto de fertilización organo-mineral. Nuestra revisión proporciona una comprensión profunda de las metodologías químicas, biológicas y térmicas utilizadas para la generación de OMF a través del coprocesamiento de matrices minerales y orgánicas. También discutimos el efecto positivo de dichos productos en el sistema planta-suelo centrándonos en el mecanismo de acción. Además, esta revisión analiza el perfil de innovación de OMF en función de las tendencias de presentación de patentes durante los últimos 20 años. También proporciona futuras vías de investigación y desarrollo basadas en los inconvenientes y limitaciones actuales de la industria. Resumen gráfico

Files

s11157-022-09619-y.pdf.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3eaf3cf52640a0f9fecbf3c69e32cd0b
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحويل النفايات إلى أسمدة عضوية معدنية: الاتجاهات والتوقعات التكنولوجية الحالية
Translated title (French)
Conversion des déchets en engrais organo-minéraux : tendances et perspectives technologiques actuelles
Translated title (Spanish)
Conversión de residuos en fertilizantes organominerales: tendencias y perspectivas tecnológicas actuales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4280503825
DOI
10.1007/s11157-022-09619-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4285555896 (Other)
https://openalex.org/W4285123789 (Other)
https://openalex.org/W4282921144 (Other)
https://openalex.org/W4210592807 (Other)
https://openalex.org/W3196037140 (Other)
https://openalex.org/W3123416775 (Other)
https://openalex.org/W2753506988 (Other)
https://openalex.org/W2393629067 (Other)
https://openalex.org/W2351943697 (Other)
https://openalex.org/W2178008939 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1439263426
  • https://openalex.org/W1508770250
  • https://openalex.org/W1806215642
  • https://openalex.org/W186506733
  • https://openalex.org/W1966185778
  • https://openalex.org/W1973573104
  • https://openalex.org/W1973630232
  • https://openalex.org/W1974949186
  • https://openalex.org/W1975199478
  • https://openalex.org/W1975205707
  • https://openalex.org/W1975564953
  • https://openalex.org/W1986099347
  • https://openalex.org/W2000804079
  • https://openalex.org/W2009447111
  • https://openalex.org/W2014377068
  • https://openalex.org/W2015065509
  • https://openalex.org/W2015900548
  • https://openalex.org/W2016858005
  • https://openalex.org/W2020908629
  • https://openalex.org/W2026706482
  • https://openalex.org/W2035179978
  • https://openalex.org/W2047858448
  • https://openalex.org/W2063243193
  • https://openalex.org/W2071460783
  • https://openalex.org/W2072293533
  • https://openalex.org/W2073852890
  • https://openalex.org/W2074287365
  • https://openalex.org/W2076319857
  • https://openalex.org/W2081273645
  • https://openalex.org/W2082858257
  • https://openalex.org/W2086192094
  • https://openalex.org/W2087772313
  • https://openalex.org/W2088453862
  • https://openalex.org/W2109732026
  • https://openalex.org/W2110471415
  • https://openalex.org/W2111269145
  • https://openalex.org/W2120383433
  • https://openalex.org/W2134490314
  • https://openalex.org/W2136044410
  • https://openalex.org/W2139345545
  • https://openalex.org/W2139993655
  • https://openalex.org/W2142246893
  • https://openalex.org/W2144553596
  • https://openalex.org/W2152700797
  • https://openalex.org/W2154682264
  • https://openalex.org/W2168921100
  • https://openalex.org/W2215209940
  • https://openalex.org/W2269035393
  • https://openalex.org/W2290936155
  • https://openalex.org/W2297618734
  • https://openalex.org/W2346739714
  • https://openalex.org/W2474585534
  • https://openalex.org/W2511099259
  • https://openalex.org/W2524935463
  • https://openalex.org/W2533119548
  • https://openalex.org/W2604825933
  • https://openalex.org/W2607201709
  • https://openalex.org/W2768923442
  • https://openalex.org/W2783258346
  • https://openalex.org/W2791639458
  • https://openalex.org/W2796679098
  • https://openalex.org/W2804247117
  • https://openalex.org/W2807392376
  • https://openalex.org/W2810817210
  • https://openalex.org/W2886990722
  • https://openalex.org/W2888709111
  • https://openalex.org/W2898841754
  • https://openalex.org/W2900881236
  • https://openalex.org/W2901039552
  • https://openalex.org/W2904863111
  • https://openalex.org/W2918770178
  • https://openalex.org/W2951861535
  • https://openalex.org/W2964259942
  • https://openalex.org/W2969050919
  • https://openalex.org/W2971055709
  • https://openalex.org/W2979887842
  • https://openalex.org/W2982461507
  • https://openalex.org/W2984403635
  • https://openalex.org/W2985916692
  • https://openalex.org/W2991364881
  • https://openalex.org/W2994098238
  • https://openalex.org/W2998754753
  • https://openalex.org/W3006556012
  • https://openalex.org/W3008597976
  • https://openalex.org/W3017780125
  • https://openalex.org/W3042504948
  • https://openalex.org/W3055516953
  • https://openalex.org/W3093562107
  • https://openalex.org/W3147310442
  • https://openalex.org/W3159598538
  • https://openalex.org/W3164870794
  • https://openalex.org/W3165263459
  • https://openalex.org/W3204297959
  • https://openalex.org/W3217593495
  • https://openalex.org/W4205594495
  • https://openalex.org/W4206106511
  • https://openalex.org/W4206617956
  • https://openalex.org/W4212942309
  • https://openalex.org/W4300009529
  • https://openalex.org/W438309275