Desviar la orina de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales y reciclar el líquido rico en nutrientes para hacer fertilizantes para cultivos daría como resultado múltiples beneficios ambientales cuando se usa a escala de la ciudad. según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Michigan.

El estudio, publicado en línea el 15 de diciembre en la revista Ciencia y tecnología ambiental , modelado a gran escala, sistemas centralizados de desviación de orina y procesamiento de fertilizantes, ninguno de los cuales existe actualmente, y compararon sus impactos ambientales esperados con los métodos convencionales de tratamiento de aguas residuales y producción de fertilizantes.

Los investigadores encontraron que la desviación y el reciclaje de la orina condujeron a reducciones significativas en las emisiones de gases de efecto invernadero. energía usada, el consumo de agua dulce y el potencial de alimentar la proliferación de algas en lagos y otras masas de agua. Las reducciones variaron del 26% al 64%, dependiendo de la categoría de impacto.

"La desviación de orina tuvo constantemente menores impactos ambientales que los sistemas convencionales, "dijo el autor principal Stephen Hilton, quien realizó el estudio para su tesis de maestría en la Escuela de Medio Ambiente y Sustentabilidad de la U-M.

"Nuestros análisis indican claramente que los beneficios bien definidos (reducción de los requisitos de gestión de aguas residuales y evitación de la producción de fertilizantes sintéticos) superan los impactos ambientales de la recolección de orina, procesamiento y transporte, sugiriendo que se justifican mayores esfuerzos para desarrollar tales sistemas ".

La orina contiene los nutrientes esenciales nitrógeno, fósforo y potasio y se ha utilizado como fertilizante de cultivos durante miles de años. En años recientes, El reciclaje de orina se ha estudiado como una forma de producir fertilizantes renovables al tiempo que se reduce la cantidad de energía y productos químicos necesarios para tratar las aguas residuales.

Si bien no existen sistemas de reciclaje y desviación de orina a escala de ciudad, se están llevando a cabo varios proyectos de demostración a pequeña escala, incluyendo uno en U-M y un proyecto de Vermont dirigido por el Rich Earth Institute. Hilton utilizó datos de ambos proyectos para modelar los probables impactos ambientales de la desviación y el reciclaje de orina a escala de ciudad.

El tratamiento de aguas residuales fue uno de los principales objetivos del estudio, y datos de plantas de tratamiento en Michigan, En el análisis se utilizaron Vermont y Virginia. La planta de Virginia está ubicada en la región de la Bahía de Chesapeake y sirvió como ejemplo de plantas de tratamiento con requisitos estrictos para la eliminación de nitrógeno y fósforo.

Usando una técnica llamada evaluación del ciclo de vida, que proporciona una evaluación integral de múltiples impactos ambientales, Hilton y sus colegas compararon el desempeño de instalaciones centralizadas de desviación de orina y producción de fertilizantes a plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales y producción de fertilizantes sintéticos utilizando recursos no renovables.

La desviación y el reciclaje de orina fue el claro ganador en la mayoría de las categorías y, en algunos casos, eliminó la necesidad de ciertos productos químicos para el tratamiento de aguas residuales. A la baja, un método para producir fertilizantes derivados de la orina condujo a un aumento constante de la acidificación.

Algunas evaluaciones anteriores del ciclo de vida han comparado los impactos ambientales del reciclaje de orina con los sistemas convencionales. Pero el nuevo estudio de la U-M es el primero en incluir un modelo detallado de los procesos de tratamiento de aguas residuales, permitiendo a los investigadores comparar la cantidad de energía y sustancias químicas utilizadas en cada método.

"Este es el primer análisis en profundidad del desempeño ambiental y los beneficios del reciclaje de orina a gran escala en relación con el tratamiento convencional de aguas residuales y la producción de fertilizantes, "dijo Greg Keoleian, autor principal del artículo de ES&T y director del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M. También presidió el comité de tesis de Hilton.

Aproximadamente la mitad del suministro de alimentos del mundo depende de fertilizantes sintéticos producidos a partir de recursos no renovables. La roca fosfórica se extrae y procesa para producir fertilizante fosfatado. La producción de fertilizantes nitrogenados es un proceso intensivo en energía que utiliza gas natural y es responsable del 1,2% del uso mundial de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas.

Al mismo tiempo, Los sistemas de agua y aguas residuales consumen el 2% de la electricidad de EE. UU., siendo la eliminación de nutrientes uno de los procesos más intensivos en energía.

Se ha abogado por la desviación de la orina para recuperar y reciclar nitrógeno y fósforo como una forma de mejorar la sostenibilidad tanto de la gestión del agua como de la producción de alimentos. Tiene el potencial de reducir la cantidad de energía y productos químicos necesarios para tratar las aguas residuales mientras disminuye el flujo de nutrientes que alimentan la proliferación de algas nocivas en los lagos.

Sin embargo, La desviación y el reciclaje a gran escala requerirían sistemas para recolectar y transportar orina, procesarlo en fertilizante, luego envíe el producto final a los clientes. Cada uno de esos pasos tiene impactos ambientales.

En 2016, Los investigadores de la U-M recibieron una subvención de $ 3 millones de la National Science Foundation para estudiar el potencial de convertir la orina humana en fertilizante seguro para cultivos. El proyecto está dirigido por Nancy Love y Krista Wiggington del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la U-M e implica probar métodos avanzados de tratamiento de orina e investigar las actitudes que las personas tienen sobre el uso de fertilizantes derivados de la orina. Love es también coautor de la nueva Ciencia y tecnología ambiental papel.

Como parte del esfuerzo financiado por NSF, Se instalaron inodoros de demostración con desviación de orina en el campus norte de la U-M, junto con un laboratorio donde la orina se convierte en fertilizante. Hilton, quien fue estudiante de maestría de doble titulación en la Escuela de Medio Ambiente y Sustentabilidad de la U-M y el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, utilizó datos del proyecto para ayudar a modelar un sistema a gran escala que desvía la orina para producir fertilizante.

"Estos nuevos hallazgos son alentadores porque demuestran los posibles beneficios ambientales de los sistemas de reciclaje y desviación de orina a gran escala, sugiriendo que estamos en el camino correcto y deberíamos continuar desarrollando estas tecnologías, "dijo el coautor del estudio, Glen Daigger, profesor de ingeniería civil y ambiental de la UM y miembro del comité de tesis de Hilton.