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Chelsea Wold é um jornalista freelancer com sede em Haia, Holanda e autor de Daydream: uma busca global urgente para trocar de banheiros.
Os sistemas de banheiros especializados extraem nitrogênio e outros nutrientes da urina para uso como fertilizante e outros produtos. Crédito da imagem: Mak/Georg Mayer/Eoos Próximo
Gotland, a maior ilha da Suécia, tem pouca água fresca. Ao mesmo tempo, os moradores estão enfrentando níveis perigosos de poluição por sistemas de agricultura e esgoto que estão causando flores de algas prejudiciais ao redor do Mar Báltico. Eles podem matar peixes e deixar as pessoas doentes.
Para ajudar a resolver esta série de problemas ambientais, a ilha está fixando suas esperanças em uma substância improvável que os liga: a urina humana.
A partir de 2021, a equipe de pesquisa começou a trabalhar com uma empresa local que aluga banheiros portáteis. O objetivo é coletar mais de 70.000 litros de urina durante um período de três anos em mictórios sem água e banheiros dedicados em vários locais durante a temporada turística de verão. A equipe veio da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas (SLU) em Uppsala, que girou de uma empresa chamada Sanetition360. Usando um processo que os pesquisadores desenvolveram, eles secaram a urina em pedaços de concreto, que depois aterraram em pó e pressionaram grânulos de fertilizantes que se encaixam em equipamentos agrícolas padrão. Os agricultores locais usam o fertilizante para cultivar cevada, que é enviada às cervejarias para produzir cerveja que pode voltar ao ciclo após o consumo.
Prithvi Simha, engenheiro químico da SLU e CTO do Saneation360, disse que o objetivo dos pesquisadores é "ir além do conceito e colocar em prática" a reutilização da urina em larga escala. O objetivo é fornecer um modelo que possa ser emulado em todo o mundo. "Nosso objetivo é para todos, em todos os lugares, fazer esse exercício."
Em um experimento em Gotland, a cevada fertilizada na urina (à direita) foi comparada com plantas não fertilizadas (centro) e com fertilizantes minerais (à esquerda). Crédito da imagem: Jenna Senecal.
O projeto Gotland faz parte de um esforço mundial semelhante para separar a urina de outras águas residuais e reciclá -lo em produtos como fertilizantes. A prática, conhecida como desvio de urina, está sendo estudada por grupos nos Estados Unidos, Austrália, Suíça, Etiópia e África do Sul, entre outros. Esses esforços vão muito além dos laboratórios universitários. Os mictórios sem água estão conectados a sistemas de descarte de porão em escritórios no Oregon e na Holanda. Paris planeja instalar banheiros que desviam a urina em uma ecozona de 1.000 residentes sendo construída no 14º arrondissement da cidade. A Agência Espacial Europeia colocará 80 banheiros na sede de Paris, que começarão as operações ainda este ano. Os proponentes de desvio de urina dizem que pode encontrar usos em lugares que variam de postos avançados improvisados ​​a campos de refugiados, ricos centros urbanos e favelas.
Os cientistas dizem que o desvio da urina, se implantado em larga escala em todo o mundo, poderia trazer enormes benefícios ao meio ambiente e à saúde pública. Isso ocorre em parte porque a urina é rica em nutrientes que não poluem os corpos d'água e podem ser usados ​​para fertilizar culturas ou em processos industriais. Simha estima que os seres humanos produzam urina suficiente para substituir cerca de um quarto dos atuais fertilizantes de nitrogênio e fosfato do mundo; Ele também contém potássio e muitos elementos de traço (consulte "Constituintes na urina"). O melhor de tudo, ao não lavar a urina no ralo, você economiza muita água e reduz o ônus em um sistema de esgoto envelhecido e sobrecarregado.
De acordo com especialistas no campo, muitos componentes de desvio de urina podem em breve se tornar amplamente disponíveis, graças aos avanços nos banheiros e estratégias de descarte de urina. Mas também existem grandes obstáculos à mudança fundamental em um dos aspectos mais fundamentais da vida. Pesquisadores e empresas precisam abordar uma infinidade de desafios, desde melhorar o design de banheiros de desvio de urina até facilitar o processamento da urina e se transformar em produtos valiosos. Isso pode incluir sistemas de tratamento químico conectados a banheiros individuais ou equipamentos de porão que servem todo o edifício e prestando serviços para a recuperação e manutenção do produto concentrado ou endurecido resultante (consulte "da urina ao produto"). Além disso, existem questões mais amplas de mudança social e aceitação, ligadas a graus variados de tabus culturais associados a resíduos humanos e a convenções profundas sobre os sistemas de águas residuais e alimentos industriais.
À medida que a sociedade enfrenta a escassez de energia, água e matérias-primas para agricultura e indústria, o desvio e a reutilização da urina é "um grande desafio para a forma como fornecemos saneamento", diz a bióloga Lynn Broaddus, consultora de sustentabilidade baseada em Minneapolis. . “Um gênero que se tornará cada vez mais importante. Minnesota, ele era o ex -presidente da Federação Aquática de Alexandria, Virgínia, uma Associação Mundial de Profissionais de Qualidade da Água. "Na verdade, é algo de valor."
Era uma vez, a urina era uma mercadoria valiosa. No passado, algumas sociedades o usavam para fertilizar colheitas, fazer couro, lavar roupas e fazer pólvora. Então, no final do século XIX e início do século XX, o modelo moderno de gestão centralizado de águas residuais surgiu na Grã-Bretanha e se espalhou por todo o mundo, culminando na chamada cegueira urinária.
Neste modelo, os banheiros usam água para drenar rapidamente urina, fezes e papel higiênico no ralo, misturados com outros fluidos de fontes industriais domésticas e às vezes esgotos de tempestades. Nas plantas de tratamento de águas residuais centralizadas, os processos intensivos em energia usam microorganismos para tratar as águas residuais.
Dependendo das regras e condições locais da estação de tratamento, as águas residuais descarregadas desse processo ainda podem conter quantidades significativas de nitrogênio e outros nutrientes, bem como alguns outros contaminantes. 57% da população mundial não está conectada a um sistema de esgoto centralizado (consulte "Segimento humano").
Os cientistas estão trabalhando para tornar os sistemas centralizados mais sustentáveis ​​e menos poluentes, mas começando com a Suécia na década de 1990, alguns pesquisadores estão pressionando por mudanças mais fundamentais. Os avanços no final do oleoduto são "apenas mais uma evolução da mesma coisa", disse Nancy Love, engenheiro ambiental da Universidade de Michigan em Ann Arbor. A urina desviada será "transformadora", diz ela. No Estudo 1, que simulou sistemas de gerenciamento de águas residuais em três estados dos EUA, ela e seus colegas compararam sistemas convencionais de tratamento de águas residuais com sistemas hipotéticos de tratamento de águas residuais que desviam a urina e usam nutrientes recuperados em vez de fertilizantes sintéticos. Eles estimam que as comunidades que usam desvio de urina podem reduzir as emissões gerais de gases de efeito estufa em 47%, o consumo de energia em 41%, o consumo de água doce em cerca de metade e a poluição dos nutrientes das águas residuais em 64%. tecnologia usada.
No entanto, o conceito permanece nicho e amplamente limitado a áreas autônomas, como ecologicamente corretas, dependências rurais e desenvolvimentos em áreas de baixa renda.
Tove Larsen, um engenheiro químico do Instituto Federal Suíço de Ciência e Tecnologia Aquática (EAWAG) em Dübendorf, diz que grande parte do backlog é causada pelos próprios banheiros. Introduzido pela primeira vez no mercado nas décadas de 1990 e 2000, a maioria dos banheiros de desvio de urina tem uma pequena bacia na frente deles para coletar o fluido, um cenário que requer direcionamento cuidadoso. Outros projetos incluem correias transportadoras operadas por pés que permitem que a urina escorra à medida que o estrume é transportado para a lixeira, ou sensores que operam válvulas para direcionar a urina para uma saída separada.
Um protótipo de banheiro que separa a urina e a seca em pó está sendo testado na sede da empresa sueca de água e esgoto VA Syd em Malmö. Crédito da imagem: EOOS Próximo
Mas em projetos experimentais e de demonstração na Europa, as pessoas não adotaram seu uso, disse Larsen, reclamando que são muito volumosas, fedorentas e não confiáveis. "Ficamos realmente adiados pelo tópico dos banheiros."
Essas preocupações assombraram o primeiro uso em larga escala de banheiros de desvio de urina, um projeto na cidade sul-africana de Ethekwini nos anos 2000. Anthony Odili, que estuda a gestão da saúde da Universidade de KwaZulu-Natal em Durban, disse que a súbita expansão das fronteiras pós-apartheid da cidade resultou em autoridades que assumem algumas áreas rurais ruins sem infraestrutura de banheiro e água.
Após o surto de cólera em agosto de 2000, as autoridades rapidamente implantaram várias instalações de saneamento que atendiam a restrições financeiras e práticas, incluindo cerca de 80.000 banheiros secos que desviam a urina, a maioria dos quais ainda está em uso hoje. A urina drena para o solo debaixo do banheiro, e as fezes acabam em uma instalação de armazenamento que a cidade esvaziou a cada cinco anos desde 2016.
Odili disse que o projeto criou instalações de saneamento mais seguras na área. No entanto, a pesquisa em ciências sociais identificou muitos problemas com o programa. Apesar da noção de que os banheiros são melhores que nada, estudos, incluindo alguns dos estudos em que ele participou, mais tarde mostraram que os usuários geralmente não gostam, disse Odili. Muitos deles são construídos com materiais de baixa qualidade e são desconfortáveis ​​de usar. Enquanto esses banheiros devem teoricamente impedir odores, a urina em banheiros de etekwini geralmente acaba no armazenamento fecal, criando um cheiro terrível. Segundo Odili, as pessoas "não podiam respirar normalmente". Além disso, a urina praticamente não é usada.
Por fim, de acordo com Odili, a decisão de introduzir banheiros secos de desvio de urina foi de cima para baixo e não levou em consideração as preferências das pessoas, principalmente por razões de saúde pública. Um estudo de 2017 descobriu que mais de 95% dos entrevistados da Ethekwini queriam acesso aos banheiros convenientes e inodorosos usados ​​pelos ricos residentes brancos da cidade e muitos planejavam instalá -los quando as condições permitidas. Na África do Sul, os banheiros têm sido um símbolo de desigualdade racial.
No entanto, o novo design pode ser um avanço no desvio urinário. Em 2017, liderado pelo designer Harald Grundl, em colaboração com Larsen e outros, a empresa de design austríaco Eoos (saiu da EOOS Next) lançou uma armadilha de urina. Isso elimina a necessidade de o usuário buscar e a função de desvio da urina é quase invisível (consulte "Novo tipo de banheiro").
Ele usa a tendência da água para grudar nas superfícies (chamadas de efeito de chaleira, porque age como uma chaleira embaraçosa) para direcionar a urina da frente do banheiro para um buraco separado (consulte "Como reciclar a urina"). Desenvolvido com financiamento da Bill & Melinda Gates Foundation em Seattle, Washington, que apoiou uma ampla faixa de pesquisa sobre inovação em banheiros para ambientes de baixa renda, a armadilha da urina pode ser incorporada a tudo, desde modelos de pedestal de cerâmica de ponta até panelas de agachamento de plástico. Desenvolvido com financiamento da Bill & Melinda Gates Foundation em Seattle, Washington, que apoiou uma ampla faixa de pesquisa sobre inovação em banheiros para ambientes de baixa renda, a armadilha da urina pode ser incorporada a tudo, desde modelos de pedestal de cerâmica de ponta até panelas de agachamento de plástico. Desenvolvido com financiamento da Bill & Melinda Gates Foundation em Seattle, Washington, que apoiou uma ampla gama de pesquisas de inovação em banheiros de baixa renda, a armadilha da urina pode ser incorporada em tudo, desde modelos com pedestais de cerâmica a agachamentos de plástico.vasos. Desenvolvido com financiamento da Bill & Melinda Gates Foundation em Seattle, Washington, que apóia uma extensa pesquisa em inovação de banheiros de baixa renda, o coletor de urina pode ser incorporado em tudo, desde modelos de cerâmica de ponta a bandejas de agachamento de plástico.O fabricante suíço Laufen já está lançando um produto chamado "Save!" Para o mercado europeu, embora seu custo seja alto demais para muitos consumidores.
A Universidade de KwaZulu-Natal e o Conselho da Cidade de Ethekwini também estão testando versões de banheiros de armadilha de urina que podem desviar a urina e eliminar matéria de partículas. Desta vez, o estudo se concentra mais nos usuários. Odie está otimista de que as pessoas preferem os novos banheiros de desvio de urina porque cheiram melhor e são mais fáceis de usar, mas ele observa que os homens precisam sentar-se para urinar, o que é uma enorme mudança cultural. Mas se os banheiros "também forem adotados e adotados por bairros de alta renda-por pessoas de diferentes origens étnicas-isso realmente ajudará a se espalhar", disse ele. "Sempre precisamos ter uma lente racial", acrescentou, para garantir que eles não desenvolvam algo que seja visto como "apenas preto" ou "pobre".
A separação da urina é apenas o primeiro passo na transformação do saneamento. A próxima parte é descobrir o que fazer sobre isso. Nas áreas rurais, as pessoas podem armazená -lo em cubas para matar patógenos e depois aplicá -lo às terras agrícolas. A Organização Mundial da Saúde faz recomendações para essa prática.
Mas o ambiente urbano é mais complicado - é aqui que a maior parte da urina é produzida. Não seria prático construir vários esgotos separados em toda a cidade para entregar urina a um local central. E como a urina é de cerca de 95 % de água, é muito caro armazenar e transportar. Portanto, os pesquisadores estão se concentrando na secagem, concentração ou extração de nutrientes da urina no nível de um banheiro ou edifício, deixando a água para trás.
Não será fácil, disse Larson. Do ponto de vista da engenharia, "mijar é uma solução ruim", disse ela. Além da água, a maioria é a uréia, um composto rico em nitrogênio que o corpo produz como subproduto do metabolismo das proteínas. A uréia é útil por si só: a versão sintética é um fertilizante nitrogênio comum (consulte Requisitos de nitrogênio). Mas também é complicado: quando combinado com a água, a uréia se transforma em amônia, o que dá urina a seu odor característico. Se não estiver ligado, a amônia pode cheirar, poluir o ar e tirar nitrogênio valioso. Catalisado pela enzima onipresente Urease, essa reação, chamada hidrólise de uréia, pode tomar vários microssegundos, tornando a urease uma das enzimas mais eficientes conhecidas.
Alguns métodos permitem que a hidrólise continue. Os pesquisadores da EAWAG desenvolveram um processo avançado que transforma a urina hidrolisada em uma solução nutriente concentrada. Primeiro, no aquário, os microorganismos convertem amônia volátil em nitrato de amônio não volátil, um fertilizante comum. O destilador então concentra o líquido. Uma subsidiária chamada Vuna, também sediada em Dübendorf, está trabalhando para comercializar um sistema para edifícios e um produto chamado Aurin, que foi aprovado na Suíça para plantas alimentares pela primeira vez no mundo.
Outros tentam interromper a reação de hidrólise, aumentando ou diminuindo rapidamente o pH da urina, que geralmente é neutra quando excretada. No campus da Universidade de Michigan, o Love está em parceria com o Instituto de Abundância da Terra sem fins lucrativos em Brattleboro, Vermont, para desenvolver um sistema para edifícios que remove o ácido cítrico líquido de banheiros e banheiros sem água. A água entra em erupção de urinários. A urina é então concentrada por congelamento repetido e Thawing5.
Uma equipe da SLU liderada pelo engenheiro ambiental Bjorn Winneros, na ilha de Gotland, desenvolveu uma maneira de secar a urina em uréia sólida misturada com outros nutrientes. A equipe avalia seu mais recente protótipo, um banheiro independente com secador embutido, na sede da empresa sueca de água e esgoto VA Syd em Malmö.
Outros métodos visam nutrientes individuais na urina. Eles poderiam ser mais facilmente integrados às cadeias de suprimentos existentes para fertilizantes e produtos químicos industriais, diz o engenheiro químico William Tarpeh, um ex -bolsista de pós -doutorado da Love's Who agora na Universidade de Stanford, na Califórnia.
Um método comum de restaurar o fósforo da urina hidrolisada é a adição de magnésio, que causa a precipitação de um fertilizante chamado estruvito. Tarpeh está experimentando grânulos de material adsorvente que pode remover seletivamente o nitrogênio como amônia6 ou fósforo como fosfato. Seu sistema usa um fluido diferente chamado regenerante que flui pelos balões depois que eles acabam. O regenerante pega os nutrientes e renova as bolas para a próxima rodada. Este é um método passivo e de baixa tecnologia, mas os regenerados comerciais são ruins para o meio ambiente. Agora, sua equipe está tentando criar produtos mais baratos e ecológicos (consulte “Poluição do futuro”).
Outros pesquisadores estão desenvolvendo maneiras de gerar eletricidade colocando a urina em células de combustível microbianas. Na Cidade do Cabo, na África do Sul, outra equipe desenvolveu um método para fazer tijolos de construção não convencionais misturando bactérias de urina, areia e produção de urease em um molde. Eles calcificam em qualquer forma sem disparar. A Agência Espacial Europeia está considerando a urina dos astronautas como um recurso para a construção de moradias na lua.
"Quando penso no futuro amplo da reciclagem de urina e reciclagem de águas residuais, queremos poder produzir o maior número possível de produtos", disse Tarpeh.
À medida que os pesquisadores buscam uma série de idéias para a urina comodificação, eles sabem que é uma batalha difícil, especialmente para uma indústria entrincheirada. Empresas de fertilizantes e alimentos, agricultores, fabricantes de banheiros e reguladores têm demorado a fazer mudanças significativas em suas práticas. "Há muita inércia aqui", disse Simcha.
Por exemplo, na Universidade da Califórnia, Berkeley, a instalação de pesquisa e educação do Laufen Save! Isso inclui gastos com arquitetos, construção e cumprimento com os regulamentos municipais - e isso ainda não foi feito, disse Kevin Ona, um engenheiro ambiental que agora trabalha na West Virginia University, em Morgantown. Ele disse que a falta de códigos e regulamentos existentes criou problemas para o gerenciamento das instalações, então ingressou no grupo que estava desenvolvendo novos códigos.
Parte da inércia pode ser devido ao medo da resistência ao comprador, mas uma pesquisa de 2021 de pessoas em 16 países7 descobriu que em lugares como França, China e Uganda, a disposição de consumir alimentos fortificados pela urina era próxima de 80% (ver as pessoas comem? ').
Pam Elardo, que lidera a Administração de Águas Residuais como vice -administrador da Agência de Proteção Ambiental da Cidade de Nova York, disse que apóia inovações como o desvio de urina, como os principais objetivos de sua empresa são reduzir ainda mais a poluição e reciclar recursos. Ela espera que, para uma cidade como Nova York, o método mais prático e econômico de desviar a urina seja sistemas fora da rede em edifícios de modernização ou novos edifícios, complementados pelas operações de manutenção e coleta. Se os inovadores podem resolver um problema, "eles devem funcionar", disse ela.
Dados esses avanços, Larsen prevê que a produção e a automação em massa da tecnologia de desvio de urina podem não estar longe. Isso melhorará o caso de negócios para essa transição para o gerenciamento de resíduos. O desvio urinário "é a técnica certa", disse ela. “Esta é a única tecnologia que pode resolver problemas alimentares em casa em uma quantidade razoável de tempo. Mas as pessoas têm que se decidir. ”
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Mkhize, N., Taylor, M., Udert, Km, Gounden, TG & Buckley, caj Sineting Water. Mkhize, N., Taylor, M., Udert, Km, Gounden, TG & Buckley, caj Sineting Water.Mkhize N, Taylor M, Udert KM, Gounden TG. e Buckley, caj a água Siniting. Mkhize, N., Taylor, M., Udert, Km, Gounden, TG & Buckley, CAJ Water Sinet。 Mkhize, N., Taylor, M., Udert, Km, Gounden, TG & Buckley, caj Sineting Water.Mkhize N, Taylor M, Udert KM, Gounden TG. e Buckley, caj a água Siniting.Gerenciamento de Exchange 7, 111-120 (2017).
Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Ciurli, S. Angew. Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Ciurli, S. Angew. Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Churli, S. Angue. Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Ciurli, S. Angew。 Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Ciurli, S. Angew。 Mazzei, L., Cianci, M., Benini, S. & Churli, S. Angue.Químico. Inglês do Paraíso Internacional. 58, 7415-7419 (2019).
Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg。 Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg. Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, ng acs est engg.https://doi.org/10.1021/access.1c00271 (2021 г.).