Desviar a urina das estações de tratamento de águas residuais municipais e reciclar o líquido rico em nutrientes para fazer fertilizantes agrícolas resultaria em vários benefícios ambientais quando usado na escala da cidade, de acordo com um novo estudo liderado pela Universidade de Michigan.

O estudo, publicado online em 15 de dezembro no jornal Ciência e Tecnologia Ambiental , modelado em grande escala, sistemas centralizados de separação de urina e processamento de fertilizantes - nenhum dos quais existe atualmente - e compararam seus impactos ambientais esperados com os métodos convencionais de tratamento de águas residuais e produção de fertilizantes.

Os pesquisadores descobriram que a separação e a reciclagem da urina levaram a reduções significativas nas emissões de gases de efeito estufa, uso de energia, consumo de água doce e o potencial para alimentar a proliferação de algas em lagos e outros corpos d'água. As reduções variaram de 26% a 64%, dependendo da categoria de impacto.

"A separação de urina consistentemente teve impactos ambientais menores do que os sistemas convencionais, "disse o autor principal Stephen Hilton, que conduziu o estudo para sua dissertação de mestrado na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M.

"Nossas análises indicam claramente que os benefícios bem definidos - requisitos de gestão de águas residuais reduzidos e produção de fertilizantes sintéticos evitada - excedem os impactos ambientais da coleta de urina, processamento e transporte, sugerindo que esforços adicionais para desenvolver tais sistemas são necessários. "

A urina contém os nutrientes essenciais nitrogênio, fósforo e potássio e tem sido usado como fertilizante de plantações por milhares de anos. Nos últimos anos, a reciclagem da urina tem sido estudada como uma forma de produzir fertilizantes renováveis ​​e, ao mesmo tempo, reduzir a quantidade de energia e produtos químicos necessários para tratar as águas residuais.

Embora não existam sistemas de separação e reciclagem de urina em escala urbana, vários projetos de demonstração de pequena escala estão em andamento, incluindo um na U-M e um projeto de Vermont liderado pelo Rich Earth Institute. Hilton usou dados de ambos os projetos para modelar os prováveis ​​impactos ambientais da separação e reciclagem de urina em escala urbana.

O tratamento de águas residuais foi o principal foco do estudo, e dados de estações de tratamento em Michigan, Vermont e Virginia foram usados ​​na análise. A planta de Virginia está localizada na região da Baía de Chesapeake e serviu como um exemplo de plantas de tratamento com requisitos rígidos para remoção de nitrogênio e fósforo.

Usando uma técnica chamada avaliação do ciclo de vida, que fornece uma avaliação abrangente de vários impactos ambientais, Hilton e seus colegas compararam o desempenho de grande escala, instalações centralizadas de separação de urina e produção de fertilizantes para estações convencionais de tratamento de águas residuais e a produção de fertilizantes sintéticos usando recursos não renováveis.

A separação e a reciclagem de urina foram as vencedoras claras na maioria das categorias e, em alguns casos, eliminou a necessidade de certos produtos químicos para o tratamento de águas residuais. No lado negativo, um método para fazer fertilizantes derivados da urina levou a aumentos consistentes na acidificação.

Algumas avaliações anteriores do ciclo de vida compararam os impactos ambientais da reciclagem da urina aos sistemas convencionais. Mas o novo estudo U-M é o primeiro a incluir modelagem detalhada dos processos de tratamento de águas residuais, permitindo aos pesquisadores comparar a quantidade de energia e produtos químicos usados ​​em cada método.

"Esta é a primeira análise aprofundada do desempenho ambiental e dos benefícios da reciclagem de urina em grande escala em relação ao tratamento convencional de águas residuais e produção de fertilizantes, "disse Greg Keoleian, autor sênior do artigo ES&T e diretor do Center for Sustainable Systems na U-M School for Environment and Sustainability. Ele também presidiu o comitê de tese de Hilton.

Cerca de metade da oferta mundial de alimentos depende de fertilizantes sintéticos produzidos a partir de recursos não renováveis. A rocha fosfática é extraída e processada para fazer fertilizante fosfatado. A produção de fertilizantes de nitrogênio é um processo de uso intensivo de energia que usa gás natural e é responsável por 1,2% do uso mundial de energia e pelas emissões de gases de efeito estufa associadas.

Ao mesmo tempo, os sistemas de água e esgoto consomem 2% da eletricidade dos EUA, com a remoção de nutrientes sendo um dos processos mais intensivos em energia.

O desvio de urina para recuperar e reciclar nitrogênio e fósforo tem sido defendido como uma forma de melhorar a sustentabilidade da gestão da água e da produção de alimentos. Ele tem o potencial de reduzir a quantidade de energia e produtos químicos necessários para tratar águas residuais enquanto diminui o fluxo de nutrientes que alimentam a proliferação de algas nocivas em lagos.

Contudo, o desvio e a reciclagem em grande escala exigiriam sistemas para coletar e transportar urina, processá-lo em fertilizante, em seguida, envie o produto final aos clientes. Cada uma dessas etapas tem impactos ambientais.

Em 2016, Os pesquisadores da U-M receberam uma bolsa de US $ 3 milhões da National Science Foundation para estudar o potencial de conversão de urina humana em fertilizante de cultivo seguro. O projeto é liderado por Nancy Love e Krista Wiggington do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da U-M e envolve o teste de métodos avançados de tratamento de urina e a investigação das atitudes que as pessoas têm sobre o uso de fertilizantes derivados da urina. O amor também é co-autor do novo Ciência e Tecnologia Ambiental papel.

Como parte do esforço financiado pela NSF, Sanitários de demonstração separadores de urina foram instalados no Campus Norte da U-M, junto com um laboratório onde a urina é convertida em fertilizante. Hilton, que foi aluno de mestrado dual na Escola de Meio Ambiente e Sustentabilidade da U-M e no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, usaram dados do projeto para ajudar a modelar um sistema em grande escala que desvia a urina para fazer fertilizantes.

"Essas novas descobertas são encorajadoras porque demonstram os benefícios ambientais potenciais dos sistemas de separação e reciclagem de urina em grande escala, sugerindo que estamos no caminho certo e devemos continuar a desenvolver essas tecnologias, "disse o co-autor do estudo, Glen Daigger, professor de engenharia civil e ambiental da U-M e membro do comitê de tese de Hilton.