Oamenii de știință au dezvoltat un sistem remarcabil care transformă deșeurile umane într-o resursă dublă: îngrășământ bogat în nutrienți și energie curată, oferind o soluție durabilă pentru regiunile cu resurse limitate.
Prototipul, detaliat într-un studiu condus de Universitatea Stanford și publicat în Nature Water, extrage un îngrășământ valoros din urină folosind exclusiv energia solară. În același timp, sistemul igienizează eficient apele uzate, făcându-le sigure pentru a fi deversate sau refolosite în irigații.
„Acest proiect vizează transformarea unei probleme legate de deșeuri într-o oportunitate de a obține resurse. Captăm nutrienți care altfel ar fi aruncați sau ar dăuna mediului și îi transformăm în ceva valoros – îngrășământ pentru culturi – fără a avea nevoie de acces la rețeaua electrică.”, a explicat autorul principal al studiului, William Tarpeh, profesor asistent de inginerie chimică la Stanford.
Cum funcționează sistemul care transformă urina în „aur lichid”
Azotul, un component cheie al îngrășămintelor comerciale, este produs în mod tradițional printr-un proces cu emisii ridicate de carbon. La nivel global, cantitatea de azot din urina umană este echivalentă cu aproximativ 14% din cererea anuală de îngrășăminte, reprezentând o resursă masivă, neexploatată.
Noul prototip separă amoniacul (un compus format din azot și hidrogen) din urină printr-o serie de camere cu membrane. Energia electrică generată de panouri solare pune în mișcare ionii, captând în final amoniacul sub formă de sulfat de amoniu, un îngrășământ comun.
În mod ingenios, sistemul folosește și căldura reziduală colectată din spatele panourilor solare pentru a încălzi lichidul, accelerând procesul de separare. Această răcire pasivă crește, de asemenea, eficiența panourilor solare.
„Fiecare persoană produce suficient azot în urină pentru a fertiliza o grădină, dar o mare parte a lumii depinde de îngrășăminte scumpe, importate. Nu ai nevoie de o fabrică chimică gigantică sau de o priză. Cu suficientă lumină solară, poți produce îngrășământ exact acolo unde este nevoie.”, a spus Orisa Coombs, autoarea principală a studiului.
Mai mult decât îngrășământ: energie curată și salubrizare
Studiul arată că integrarea căldurii reziduale a crescut producția de energie cu aproape 60% și a îmbunătățit eficiența recuperării amoniacului cu peste 20% față de versiunile anterioare. Aceasta este o optimizare crucială, având în vedere că aproximativ 80% din energia solară care lovește panourile se pierde sub formă de căldură.
Cercetătorii au creat și un model economic care arată că în regiuni precum Uganda, unde îngrășămintele sunt scumpe și infrastructura energetică este limitată, sistemul ar putea genera profituri de peste două ori mai mari decât în SUA.
Pe lângă producția de îngrășământ și energie, abordarea promite o salubrizare eficientă. Potrivit ONU, peste 80% din apele uzate la nivel global nu sunt tratate. Azotul din acestea poate contamina sursele de apă potabilă și poate provoca înfloriri algale devastatoare pentru ecosistemele acvatice. Prin eliminarea azotului, sistemul face lichidul rămas mult mai sigur.
Coombs lucrează deja la un prototip cu o capacitate triplă, capabil să proceseze volume mai mari de urină, mai rapid.
„Adesea considerăm apa, alimentele și energia ca sisteme complet separate, dar acesta este unul dintre acele cazuri rare în care inovația inginerească poate ajuta la rezolvarea mai multor probleme simultan. Este curat, scalabil și este alimentat literalmente de soare.”, concluzionează Coombs.
