La estudiante de maestría en ingeniería civil de la Universidad de Ciudad del Cabo (UCT), Suzanne Lambert, presentó el primer ladrillo biológico del mundo cultivado a partir de orina humana. señalando un cambio de paradigma innovador en la recuperación de residuos.

Los bioladrillos se crean mediante un proceso natural llamado precipitación microbiana de carbonato. No es diferente a la forma en que se forman las conchas marinas, dijo el supervisor de Lambert, el Dr. Dyllon Randall, profesor titular de ingeniería de la calidad del agua.

En este caso, la arena suelta está colonizada por bacterias que producen ureasa. Una enzima la ureasa descompone la urea en la orina mientras produce carbonato de calcio a través de una compleja reacción química. Esto cementa la arena en cualquier forma, si es una columna sólida, o ahora, por primera vez, un edificio de ladrillo rectangular.

Durante los últimos meses, Lambert y la estudiante con honores de ingeniería civil Vukheta Mukhari han estado trabajando arduamente en el laboratorio probando varias formas de bio-ladrillos y resistencias a la tracción para producir un material de construcción innovador. Mukhari está co-supervisado por el profesor Hans Beushausen, también del departamento de ingeniería civil. Beushausen está ayudando a probar los productos.

El desarrollo también es una buena noticia para el medio ambiente y el calentamiento global, ya que los bioladrillos se fabrican en moldes a temperatura ambiente. Los ladrillos normales se hornean a temperaturas de alrededor de 1 400 ° C y producen grandes cantidades de dióxido de carbono.

La resistencia de los bioladrillos dependería de las necesidades del cliente.

"Si un cliente quisiera un ladrillo más fuerte que un 40 por ciento de piedra caliza, permitiría que las bacterias fortalezcan el sólido al 'cultivarlo' durante más tiempo, dijo Randall.

"Cuanto más tiempo permita que las pequeñas bacterias fabriquen el cemento, más fuerte será el producto. Podemos optimizar ese proceso ".

Trabajo fundacional

El concepto de usar urea para cultivar ladrillos se probó en los Estados Unidos hace algunos años utilizando soluciones sintéticas. pero el ladrillo de Lambert usa orina humana real por primera vez, con importantes consecuencias para el reciclaje y el reciclaje de residuos. Su trabajo se basa en la investigación fundamental de Jules Henze, un estudiante suizo que pasó cuatro meses trabajando con Randall en este concepto en 2017.

"Es lo que me encanta de la investigación. Se construye sobre los cimientos de otros trabajos, dijo Randall.

Fertilizantes como subproductos

Además, el proceso de bioladrillos produce como subproductos nitrógeno y potasio, que son componentes importantes de los fertilizantes comerciales.

Químicamente hablando, la orina es oro líquido, según Randall. Representa menos del 1 por ciento de las aguas residuales domésticas (en volumen) pero contiene el 80 por ciento del nitrógeno, 56 por ciento del fósforo y 63 por ciento del potasio de estas aguas residuales.

Aproximadamente el 97 por ciento del fósforo presente en la orina se puede convertir en fosfato de calcio, el ingrediente clave de los fertilizantes que sustenta la agricultura comercial en todo el mundo. Esto es significativo porque las reservas naturales de fosfato del mundo se están agotando.

Cero desperdicio

Los fertilizantes se producen como parte del proceso por fases utilizado para producir los bio-ladrillos.

Primero, la orina se recolecta en urinarios que producen fertilizantes novedosos y se usa para hacer un fertilizante sólido. El líquido restante se usa luego en el proceso biológico para hacer crecer el bio-ladrillo.

"Pero en ese proceso, solo buscamos dos componentes:los iones de carbonato y el calcio. Lo último que hacemos es tomar el producto líquido restante del proceso de bio-ladrillos y hacer un segundo fertilizante, " él explicó.

El esquema general daría como resultado efectivamente un desperdicio cero, con la orina completamente convertida en tres productos útiles.

"Nadie lo miró en términos de todo el ciclo y el potencial de recuperar múltiples productos valiosos. La siguiente pregunta es cómo hacerlo de una manera optimizada para que se puedan generar ganancias a partir de la orina".

También hay que considerar la logística; recolección y transporte de orina a una recuperación de recursos. Randall ha analizado estas oportunidades en un artículo de revisión reciente sobre la orina. Otro de los alumnos de su maestría está investigando la logística de transporte de la recogida y el tratamiento de la orina con unos resultados muy prometedores.

La aceptación social es otra consideración.

"En este momento solo estamos tratando con la recolección de orina de los urinarios masculinos porque eso es socialmente aceptado. Pero ¿qué pasa con la otra mitad de la población?"

En el período previo a la presentación del bio-ladrillo, Ambos estudiantes expresaron optimismo sobre el potencial de innovación en el espacio de la sostenibilidad.

"Este proyecto ha sido una gran parte de mi vida durante el último año y medio, y veo mucho potencial para la aplicación del proceso en el mundo real. No puedo esperar a que el mundo esté listo para ello ", Dijo Lambert.

"Trabajar en este proyecto ha sido una experiencia reveladora. Dado el progreso realizado en la investigación aquí en la UCT, crear un material de construcción verdaderamente sostenible es ahora una posibilidad, "Añadió Mukhari.

Randall dijo que el trabajo está creando cambios de paradigma con respecto a cómo la sociedad ve los desechos y el reciclaje de esos desechos.

"En este ejemplo, se toma algo que se considera un desperdicio y se obtienen varios productos a partir de él. Se puede usar el mismo proceso para cualquier flujo de desperdicio. Se trata de repensar las cosas, " él dijo.