Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS. Για την καλύτερη δυνατή εμπειρία, σας συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη Λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, θα αποδώσουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Η Chelsea Wold είναι ανεξάρτητη δημοσιογράφος με έδρα τη Χάγη της Ολλανδίας και συγγραφέας του βιβλίου «Daydream: An Urgent Global Quest to Change Toilets».
Εξειδικευμένα συστήματα τουαλέτας εξάγουν άζωτο και άλλα θρεπτικά συστατικά από τα ούρα για χρήση ως λίπασμα και άλλα προϊόντα. Πίστωση εικόνας: MAK/Georg Mayer/EOOS NEXT
Το Γκότλαντ, το μεγαλύτερο νησί της Σουηδίας, έχει λίγο γλυκό νερό. Ταυτόχρονα, οι κάτοικοι αντιμετωπίζουν επικίνδυνα επίπεδα ρύπανσης από τη γεωργία και τα συστήματα αποχέτευσης που προκαλούν επιβλαβείς ανθίσεις φυκιών γύρω από τη Βαλτική Θάλασσα. Μπορούν να σκοτώσουν ψάρια και να αρρωστήσουν τους ανθρώπους.
Για να βοηθήσει στην επίλυση αυτής της σειράς περιβαλλοντικών προβλημάτων, το νησί εναποθέτει τις ελπίδες του στη μία και μοναδική απίθανη ουσία που τα δεσμεύει: τα ανθρώπινα ούρα.
Από το 2021, η ερευνητική ομάδα άρχισε να συνεργάζεται με μια τοπική εταιρεία που ενοικιάζει φορητές τουαλέτες. Στόχος είναι η συλλογή περισσότερων από 70.000 λίτρων ούρων σε διάστημα 3 ετών σε ουρητήρια χωρίς νερό και ειδικές τουαλέτες σε πολλαπλές τοποθεσίες κατά τη διάρκεια της θερινής τουριστικής περιόδου. Η ομάδα προερχόταν από το Σουηδικό Πανεπιστήμιο Γεωπονικών Επιστημών (SLU) στην Ουψάλα, το οποίο ίδρυσε μια εταιρεία που ονομάζεται Sanitation360. Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ανέπτυξαν οι ερευνητές, αποξήραναν τα ούρα σε κομμάτια που μοιάζουν με σκυρόδεμα, τα οποία στη συνέχεια άλεσαν σε σκόνη και συμπιέσαν σε κόκκους λιπάσματος που ταιριάζουν στον τυπικό γεωργικό εξοπλισμό. Οι ντόπιοι αγρότες χρησιμοποιούν το λίπασμα για την καλλιέργεια κριθαριού, το οποίο στη συνέχεια αποστέλλεται σε ζυθοποιεία για την παραγωγή μπύρας που μπορεί να επανέλθει στον κύκλο μετά την κατανάλωση.
Η Prithvi Simha, χημικός μηχανικός στο SLU και CTO της Sanitation360, δήλωσε ότι ο στόχος των ερευνητών είναι να «υπερβούν την έννοια και να εφαρμόσουν στην πράξη» την επαναχρησιμοποίηση ούρων σε μεγάλη κλίμακα. Στόχος είναι να δημιουργηθεί ένα μοντέλο που μπορεί να μιμηθεί παγκοσμίως. «Στόχος μας είναι όλοι, παντού, να κάνουν αυτή την άσκηση».
Σε ένα πείραμα στο Γκότλαντ, κριθάρι που είχε γονιμοποιηθεί με ούρα (δεξιά) συγκρίθηκε με μη γονιμοποιημένα φυτά (κέντρο) και με ανόργανα λιπάσματα (αριστερά). Πίστωση εικόνας: Jenna Senecal.
Το έργο Gotland αποτελεί μέρος μιας παρόμοιας παγκόσμιας προσπάθειας για τον διαχωρισμό των ούρων από άλλα λύματα και την ανακύκλωσή τους σε προϊόντα όπως το λίπασμα. Η πρακτική, γνωστή ως εκτροπή ούρων, μελετάται από ομάδες στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Αυστραλία, την Ελβετία, την Αιθιοπία και τη Νότια Αφρική, μεταξύ άλλων. Αυτές οι προσπάθειες ξεπερνούν κατά πολύ τα πανεπιστημιακά εργαστήρια. Ουρητήρια χωρίς νερό συνδέονται με συστήματα απόρριψης υπογείων σε γραφεία στο Όρεγκον και την Ολλανδία. Το Παρίσι σχεδιάζει να εγκαταστήσει τουαλέτες εκτροπής ούρων σε μια οικοζώνη 1.000 κατοίκων που κατασκευάζεται στο 14ο διαμέρισμα της πόλης. Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος θα τοποθετήσει 80 τουαλέτες στα κεντρικά γραφεία του στο Παρίσι, τα οποία θα ξεκινήσουν να λειτουργούν αργότερα φέτος. Οι υποστηρικτές της εκτροπής ούρων λένε ότι θα μπορούσε να βρει χρήσεις σε μέρη που κυμαίνονται από αυτοσχέδια στρατιωτικά φυλάκια έως καταυλισμούς προσφύγων, πλούσια αστικά κέντρα και εκτεταμένες παραγκουπόλεις.
Οι επιστήμονες λένε ότι η εκτροπή των ούρων, εάν εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα σε όλο τον κόσμο, θα μπορούσε να αποφέρει τεράστια οφέλη για το περιβάλλον και τη δημόσια υγεία. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι τα ούρα είναι πλούσια σε θρεπτικά συστατικά που δεν μολύνουν τα υδάτινα σώματα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λίπανση καλλιεργειών ή σε βιομηχανικές διεργασίες. Ο Simha εκτιμά ότι οι άνθρωποι παράγουν αρκετά ούρα για να αντικαταστήσουν περίπου το ένα τέταρτο των σημερινών αζωτούχων και φωσφορικών λιπασμάτων στον κόσμο. Περιέχουν επίσης κάλιο και πολλά ιχνοστοιχεία (βλ. «Συστατικά στα ούρα»). Το καλύτερο από όλα είναι ότι, μη απορρίπτοντας τα ούρα στην αποχέτευση, εξοικονομείτε πολύ νερό και μειώνετε την επιβάρυνση ενός γερασμένου και υπερφορτωμένου συστήματος αποχέτευσης.
Σύμφωνα με ειδικούς στον τομέα, πολλά εξαρτήματα εκτροπής ούρων ενδέχεται σύντομα να γίνουν ευρέως διαθέσιμα χάρη στις εξελίξεις στις τουαλέτες και στις στρατηγικές απόρριψης ούρων. Υπάρχουν όμως και μεγάλα εμπόδια για μια θεμελιώδη αλλαγή σε μια από τις πιο θεμελιώδεις πτυχές της ζωής. Οι ερευνητές και οι εταιρείες πρέπει να αντιμετωπίσουν μια πληθώρα προκλήσεων, από τη βελτίωση του σχεδιασμού των τουαλετών εκτροπής ούρων έως την ευκολότερη επεξεργασία των ούρων και τη μετατροπή τους σε πολύτιμα προϊόντα. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει συστήματα χημικής επεξεργασίας που συνδέονται με μεμονωμένες τουαλέτες ή εξοπλισμό υπογείου που εξυπηρετούν ολόκληρο το κτίριο και παρέχουν υπηρεσίες για την ανάκτηση και συντήρηση του συμπυκνωμένου ή σκληρυμένου προϊόντος που προκύπτει (βλ. «Από τα ούρα στο προϊόν»). Επιπλέον, υπάρχουν ευρύτερα ζητήματα κοινωνικής αλλαγής και αποδοχής, που συνδέονται τόσο με τους ποικίλους βαθμούς πολιτισμικών ταμπού που σχετίζονται με τα ανθρώπινα απόβλητα όσο και με βαθιά ριζωμένες συμβάσεις σχετικά με τα βιομηχανικά λύματα και τα συστήματα τροφίμων.
Καθώς η κοινωνία αντιμετωπίζει ελλείψεις ενέργειας, νερού και πρώτων υλών για τη γεωργία και τη βιομηχανία, η εκτροπή και η επαναχρησιμοποίηση των ούρων αποτελεί «μια σημαντική πρόκληση για τον τρόπο με τον οποίο παρέχουμε αποχέτευση», λέει η βιολόγος Lynn Broaddus, σύμβουλος βιωσιμότητας με έδρα τη Μινεάπολη. . «Ένα είδος που θα αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία. Στη Μινεσότα, ήταν ο πρώην Πρόεδρος της Υδρόβιας Ομοσπονδίας της Αλεξάνδρειας, Βιρτζίνια, μιας παγκόσμιας ένωσης επαγγελματιών ποιότητας νερού. «Είναι στην πραγματικότητα κάτι πολύτιμο».
Κάποτε, τα ούρα ήταν ένα πολύτιμο αγαθό. Στο παρελθόν, ορισμένες κοινωνίες τα χρησιμοποιούσαν για να λιπαίνουν τις καλλιέργειες, να κατασκευάζουν δέρματα, να πλένουν ρούχα και να παράγουν μπαρούτι. Στη συνέχεια, στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ού αιώνα, το σύγχρονο μοντέλο κεντρικής διαχείρισης λυμάτων εμφανίστηκε στη Μεγάλη Βρετανία και εξαπλώθηκε σε όλο τον κόσμο, με αποκορύφωμα την λεγόμενη ουρολογική τύφλωση.
Σε αυτό το μοντέλο, οι τουαλέτες χρησιμοποιούν νερό για την γρήγορη αποστράγγιση των ούρων, των περιττωμάτων και του χαρτιού υγείας στην αποχέτευση, αναμεμειγμένο με άλλα υγρά από οικιακές, βιομηχανικές πηγές και μερικές φορές από ομβρίες. Σε κεντρικές μονάδες επεξεργασίας λυμάτων, οι ενεργοβόρες διεργασίες χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς για την επεξεργασία των λυμάτων.
Ανάλογα με τους τοπικούς κανόνες και τις συνθήκες της μονάδας επεξεργασίας, τα λύματα που απορρίπτονται από αυτή τη διαδικασία ενδέχεται να περιέχουν σημαντικές ποσότητες αζώτου και άλλων θρεπτικών συστατικών, καθώς και ορισμένους άλλους ρύπους. Το 57% του παγκόσμιου πληθυσμού δεν είναι καθόλου συνδεδεμένο με κεντρικό σύστημα αποχέτευσης (βλ. «Λύματα από ανθρώπους»).
Οι επιστήμονες εργάζονται για να καταστήσουν τα κεντρικά συστήματα πιο βιώσιμα και λιγότερο ρυπογόνα, αλλά ξεκινώντας από τη Σουηδία τη δεκαετία του 1990, ορισμένοι ερευνητές πιέζουν για πιο θεμελιώδεις αλλαγές. Οι πρόοδοι στο τέλος του αγωγού είναι «απλώς μια ακόμη εξέλιξη του ίδιου καταραμένου πράγματος», δήλωσε η Nancy Love, περιβαλλοντική μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν στο Αν Άρμπορ. Η εκτροπή των ούρων θα είναι «μετασχηματιστική», λέει. Στη Μελέτη 1, η οποία προσομοίωσε συστήματα διαχείρισης λυμάτων σε τρεις πολιτείες των ΗΠΑ, αυτή και οι συνάδελφοί της συνέκριναν τα συμβατικά συστήματα επεξεργασίας λυμάτων με υποθετικά συστήματα επεξεργασίας λυμάτων που εκτρέπουν τα ούρα και χρησιμοποιούν ανακτημένα θρεπτικά συστατικά αντί για συνθετικά λιπάσματα. Εκτιμούν ότι οι κοινότητες που χρησιμοποιούν εκτροπή ούρων μπορούν να μειώσουν τις συνολικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου κατά 47%, την κατανάλωση ενέργειας κατά 41%, την κατανάλωση γλυκού νερού κατά περίπου το ήμισυ και τη ρύπανση από θρεπτικά συστατικά των λυμάτων κατά 64%.
Ωστόσο, η έννοια παραμένει εξειδικευμένη και περιορίζεται σε μεγάλο βαθμό σε αυτόνομες περιοχές όπως τα σκανδιναβικά οικολογικά χωριά, τα αγροτικά βοηθητικά κτίρια και οι αναπτύξεις σε περιοχές χαμηλού εισοδήματος.
Η Tove Larsen, χημικός μηχανικός στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Υδάτινων Επιστημών και Τεχνολογίας (Eawag) στο Dübendorf, λέει ότι μεγάλο μέρος της καθυστέρησης οφείλεται στις ίδιες τις τουαλέτες. Οι περισσότερες τουαλέτες εκτροπής ούρων, που εισήχθησαν για πρώτη φορά στην αγορά τη δεκαετία του 1990 και του 2000, έχουν μια μικρή λεκάνη μπροστά τους για τη συλλογή του υγρού, μια ρύθμιση που απαιτεί προσεκτική στόχευση. Άλλα σχέδια περιλαμβάνουν ποδοκίνητες μεταφορικές ταινίες που επιτρέπουν την αποστράγγιση των ούρων καθώς η κοπριά μεταφέρεται στον κάδο κομποστοποίησης ή αισθητήρες που λειτουργούν με βαλβίδες για να κατευθύνουν τα ούρα σε ξεχωριστή έξοδο.
Μια πρωτότυπη τουαλέτα που διαχωρίζει τα ούρα και τα ξηραίνει σε σκόνη δοκιμάζεται στα κεντρικά γραφεία της σουηδικής εταιρείας ύδρευσης και αποχέτευσης VA SYD στο Μάλμε. Πίστωση εικόνας: EOOS NEXT
Αλλά σε πειραματικά και επιδεικτικά έργα στην Ευρώπη, οι άνθρωποι δεν έχουν αγκαλιάσει τη χρήση τους, είπε ο Λάρσεν, παραπονούμενος ότι είναι πολύ ογκώδεις, δύσοσμες και αναξιόπιστες. «Μας αποθάρρυνε πολύ το θέμα των τουαλετών».
Αυτές οι ανησυχίες στοίχειωσαν την πρώτη μεγάλης κλίμακας χρήση τουαλετών εκτροπής ούρων, ένα έργο στην πόλη Εθεκουίνι της Νότιας Αφρικής τη δεκαετία του 2000. Ο Άντονι Οντίλι, ο οποίος σπουδάζει διοίκηση υγείας στο Πανεπιστήμιο Κουαζούλου-Νατάλ στο Ντέρμπαν, δήλωσε ότι η ξαφνική επέκταση των συνόρων της πόλης μετά το απαρτχάιντ έχει οδηγήσει τις αρχές να αναλάβουν τον έλεγχο ορισμένων φτωχών αγροτικών περιοχών χωρίς υποδομές τουαλέτας και ύδρευσης.
Μετά το ξέσπασμα χολέρας τον Αύγουστο του 2000, οι αρχές ανέπτυξαν γρήγορα αρκετές εγκαταστάσεις υγιεινής που πληρούσαν οικονομικούς και πρακτικούς περιορισμούς, συμπεριλαμβανομένων περίπου 80.000 ξηρών τουαλετών εκτροπής ούρων, οι περισσότερες από τις οποίες εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα. Τα ούρα αποστραγγίζονται στο έδαφος από κάτω από την τουαλέτα και τα περιττώματα καταλήγουν σε μια εγκατάσταση αποθήκευσης που η πόλη αδειάζει κάθε πέντε χρόνια από το 2016.
Ο Οντίλι είπε ότι το έργο έχει δημιουργήσει ασφαλέστερες εγκαταστάσεις υγιεινής στην περιοχή. Ωστόσο, η έρευνα κοινωνικών επιστημών έχει εντοπίσει πολλά προβλήματα με το πρόγραμμα. Παρά την αντίληψη ότι οι τουαλέτες είναι καλύτερες από το τίποτα, μελέτες, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων από τις μελέτες στις οποίες συμμετείχε, έδειξαν αργότερα ότι οι χρήστες γενικά τις αντιπαθούν, είπε ο Οντίλι. Πολλές από αυτές είναι κατασκευασμένες με υλικά κακής ποιότητας και είναι άβολες στη χρήση. Ενώ τέτοιες τουαλέτες θεωρητικά θα έπρεπε να αποτρέπουν τις οσμές, τα ούρα στις τουαλέτες eThekwini συχνά καταλήγουν στην αποθήκη κοπράνων, δημιουργώντας μια απαίσια μυρωδιά. Σύμφωνα με τον Οντίλι, οι άνθρωποι «δεν μπορούσαν να αναπνεύσουν κανονικά». Επιπλέον, τα ούρα πρακτικά δεν χρησιμοποιούνται.
Τελικά, σύμφωνα με τον Odili, η απόφαση για την εισαγωγή ξηρών τουαλετών που εκτρέπουν τα ούρα ήταν από πάνω προς τα κάτω και δεν έλαβε υπόψη τις προτιμήσεις των ανθρώπων, κυρίως για λόγους δημόσιας υγείας. Μια μελέτη του 20173 διαπίστωσε ότι περισσότερο από το 95% των ερωτηθέντων του eThekwini ήθελαν πρόσβαση στις βολικές, άοσμες τουαλέτες που χρησιμοποιούν οι πλούσιοι λευκοί κάτοικοι της πόλης και πολλοί σχεδίαζαν να τις εγκαταστήσουν όταν το επέτρεπαν οι συνθήκες. Στη Νότια Αφρική, οι τουαλέτες αποτελούν από καιρό σύμβολο φυλετικής ανισότητας.
Ωστόσο, ο νέος σχεδιασμός θα μπορούσε να αποτελέσει μια σημαντική ανακάλυψη στην εκτροπή των ούρων. Το 2017, με επικεφαλής τον σχεδιαστή Harald Grundl, σε συνεργασία με τον Larsen και άλλους, η αυστριακή εταιρεία σχεδιασμού EOOS (που αποσχίστηκε από την EOOS Next) κυκλοφόρησε μια παγίδα ούρων. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη στόχευσης από τον χρήστη και η λειτουργία εκτροπής ούρων είναι σχεδόν αόρατη (βλ. «Νέο είδος τουαλέτας»).
Χρησιμοποιεί την τάση του νερού να κολλάει στις επιφάνειες (που ονομάζεται φαινόμενο βραστήρα επειδή λειτουργεί σαν ένας αδέξιος βραστήρας που στάζει) για να κατευθύνει τα ούρα από το μπροστινό μέρος της τουαλέτας σε μια ξεχωριστή τρύπα (βλ. «Πώς να ανακυκλώνετε τα ούρα»). Αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates στο Σιάτλ της Ουάσινγκτον, το οποίο έχει υποστηρίξει ένα ευρύ φάσμα έρευνας σχετικά με την καινοτομία στις τουαλέτες για χώρες χαμηλού εισοδήματος, η παγίδα ούρων μπορεί να ενσωματωθεί σε όλα, από κεραμικά μοντέλα υψηλής ποιότητας με βάθρο μέχρι πλαστικές λεκάνες καθίσματος. Αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates στο Σιάτλ της Ουάσινγκτον, το οποίο έχει υποστηρίξει ένα ευρύ φάσμα έρευνας σχετικά με την καινοτομία στις τουαλέτες για χώρες χαμηλού εισοδήματος, η παγίδα ούρων μπορεί να ενσωματωθεί σε όλα, από κεραμικά μοντέλα υψηλής ποιότητας με βάθρο μέχρι πλαστικές λεκάνες καθίσματος. Αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates στο Σιάτλ της Ουάσινγκτον, το οποίο έχει υποστηρίξει ένα ευρύ φάσμα έρευνας για την καινοτομία στις τουαλέτες για άτομα με χαμηλό εισόδημα, η παγίδα ούρων μπορεί να ενσωματωθεί σε όλα, από μοντέλα με κεραμικά βάθρα μέχρι πλαστικά καθίσματα.γλάστρες. Αναπτύχθηκε με χρηματοδότηση από το Ίδρυμα Bill & Melinda Gates στο Σιάτλ της Ουάσινγκτον, το οποίο υποστηρίζει εκτεταμένη έρευνα για την καινοτομία στις τουαλέτες για άτομα με χαμηλό εισόδημα, ο συλλέκτης ούρων μπορεί να ενσωματωθεί σε όλα, από μοντέλα υψηλής ποιότητας με βάση την κεραμική έως πλαστικούς δίσκους με οριζόντια τοποθέτηση.Ο ελβετικός κατασκευαστής LAUFEN κυκλοφορεί ήδη ένα προϊόν με την ονομασία «Save!» για την ευρωπαϊκή αγορά, αν και το κόστος του είναι πολύ υψηλό για πολλούς καταναλωτές.
Το Πανεπιστήμιο του Κουαζούλου-Νατάλ και το Δημοτικό Συμβούλιο του eThekwini δοκιμάζουν επίσης εκδόσεις τουαλετών παγίδευσης ούρων που μπορούν να εκτρέψουν τα ούρα και να απομακρύνουν τα σωματίδια. Αυτή τη φορά, η μελέτη επικεντρώνεται περισσότερο στους χρήστες. Ο Όντι είναι αισιόδοξος ότι οι άνθρωποι θα προτιμήσουν τις νέες τουαλέτες εκτροπής ούρων επειδή μυρίζουν καλύτερα και είναι πιο εύχρηστες, αλλά σημειώνει ότι οι άνδρες πρέπει να κάθονται για να ουρήσουν, κάτι που αποτελεί μια τεράστια πολιτισμική αλλαγή. Αλλά αν οι τουαλέτες «υιοθετηθούν επίσης και υιοθετηθούν από γειτονιές υψηλού εισοδήματος - από άτομα από διαφορετικά εθνοτικά υπόβαθρα - αυτό θα βοηθήσει πραγματικά στην εξάπλωση», είπε. «Πρέπει πάντα να έχουμε μια φυλετική οπτική», πρόσθεσε, για να βεβαιωθούμε ότι δεν θα αναπτύξουν κάτι που θεωρείται «μόνο για μαύρους» ή «μόνο για φτωχούς».
Ο διαχωρισμός των ούρων είναι μόνο το πρώτο βήμα για τον μετασχηματισμό της υγιεινής. Το επόμενο βήμα είναι να καταλάβουμε τι πρέπει να κάνουμε γι' αυτό. Στις αγροτικές περιοχές, οι άνθρωποι μπορούν να τα αποθηκεύουν σε δεξαμενές για να σκοτώσουν τυχόν παθογόνα και στη συνέχεια να τα εφαρμόζουν σε γεωργικές εκτάσεις. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας διατυπώνει συστάσεις για αυτήν την πρακτική.
Αλλά το αστικό περιβάλλον είναι πιο περίπλοκο – εδώ παράγεται το μεγαλύτερο μέρος των ούρων. Δεν θα ήταν πρακτικό να κατασκευαστούν αρκετοί ξεχωριστοί αποχετευτικοί αγωγοί σε όλη την πόλη για να μεταφέρονται τα ούρα σε μια κεντρική τοποθεσία. Και επειδή τα ούρα αποτελούνται περίπου από 95% νερό, είναι πολύ ακριβό να αποθηκευτούν και να μεταφερθούν. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές επικεντρώνονται στην ξήρανση, τη συμπύκνωση ή με άλλο τρόπο την εξαγωγή θρεπτικών συστατικών από τα ούρα στο επίπεδο μιας τουαλέτας ή κτιρίου, αφήνοντας πίσω τους νερό.
Δεν θα είναι εύκολο, είπε η Λάρσον. Από μηχανικής άποψης, «τα ούρα είναι μια κακή λύση», είπε. Εκτός από το νερό, η πλειοψηφία είναι ουρία, μια πλούσια σε άζωτο ένωση που παράγει το σώμα ως υποπροϊόν του μεταβολισμού των πρωτεϊνών. Η ουρία είναι χρήσιμη από μόνη της: η συνθετική εκδοχή είναι ένα κοινό αζωτούχο λίπασμα (βλ. Απαιτήσεις Αζώτου). Αλλά είναι επίσης δύσκολο: όταν συνδυάζεται με νερό, η ουρία μετατρέπεται σε αμμωνία, η οποία δίνει στα ούρα τη χαρακτηριστική τους οσμή. Εάν δεν ενεργοποιηθεί, η αμμωνία μπορεί να μυρίσει, να μολύνει τον αέρα και να αφαιρέσει πολύτιμο άζωτο. Καταλυόμενη από το πανταχού παρόν ένζυμο ουρεάση, αυτή η αντίδραση, που ονομάζεται υδρόλυση ουρίας, μπορεί να διαρκέσει αρκετά μικροδευτερόλεπτα, καθιστώντας την ουρεάση ένα από τα πιο αποτελεσματικά ένζυμα που είναι γνωστά.
Ορισμένες μέθοδοι επιτρέπουν τη συνέχιση της υδρόλυσης. Οι ερευνητές της Eawag έχουν αναπτύξει μια προηγμένη διαδικασία που μετατρέπει τα υδρολυμένα ούρα σε ένα συμπυκνωμένο θρεπτικό διάλυμα. Αρχικά, στο ενυδρείο, οι μικροοργανισμοί μετατρέπουν την πτητική αμμωνία σε μη πτητικό νιτρικό αμμώνιο, ένα κοινό λίπασμα. Στη συνέχεια, ο αποστακτήρας συμπυκνώνει το υγρό. Μια θυγατρική εταιρεία με την επωνυμία Vuna, με έδρα επίσης το Ντύμπεντορφ, εργάζεται για την εμπορευματοποίηση ενός συστήματος για κτίρια και ενός προϊόντος που ονομάζεται Aurin, το οποίο έχει εγκριθεί στην Ελβετία για φυτά τροφίμων για πρώτη φορά στον κόσμο.
Άλλοι προσπαθούν να σταματήσουν την αντίδραση υδρόλυσης αυξάνοντας ή μειώνοντας γρήγορα το pH των ούρων, το οποίο συνήθως είναι ουδέτερο όταν αποβάλλεται. Στην πανεπιστημιούπολη του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν, η Love συνεργάζεται με το μη κερδοσκοπικό Ινστιτούτο Αφθονίας της Γης στο Μπράτλμπορο του Βερμόντ, για να αναπτύξει ένα σύστημα για κτίρια που αφαιρεί το υγρό κιτρικό οξύ από τις τουαλέτες εκτροπής και τις τουαλέτες χωρίς νερό. Νερό εκρήγνυται από τα ουρητήρια. Στη συνέχεια, τα ούρα συμπυκνώνονται με επαναλαμβανόμενη κατάψυξη και απόψυξη5.
Μια ομάδα SLU με επικεφαλής τον περιβαλλοντικό μηχανικό Bjorn Winneros στο νησί Gotland ανέπτυξε έναν τρόπο ξήρανσης των ούρων σε στερεά ουρία αναμεμειγμένη με άλλα θρεπτικά συστατικά. Η ομάδα αξιολογεί το τελευταίο της πρωτότυπο, μια ανεξάρτητη τουαλέτα με ενσωματωμένο στεγνωτήριο, στα κεντρικά γραφεία της σουηδικής εταιρείας ύδρευσης και αποχέτευσης VA SYD στο Μάλμε.
Άλλες μέθοδοι στοχεύουν σε μεμονωμένα θρεπτικά συστατικά στα ούρα. Θα μπορούσαν να ενσωματωθούν πιο εύκολα στις υπάρχουσες αλυσίδες εφοδιασμού για λιπάσματα και βιομηχανικά χημικά, λέει ο χημικός μηχανικός William Tarpeh, πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Love's, ο οποίος τώρα εργάζεται στο Πανεπιστήμιο Stanford στην Καλιφόρνια.
Μια συνηθισμένη μέθοδος αποκατάστασης του φωσφόρου από υδρολυμένα ούρα είναι η προσθήκη μαγνησίου, το οποίο προκαλεί την καθίζηση ενός λιπάσματος που ονομάζεται στρουβίτης. Ο Tarpeh πειραματίζεται με κόκκους προσροφητικού υλικού που μπορούν να απομακρύνουν επιλεκτικά το άζωτο ως αμμωνία6 ή τον φώσφορο ως φωσφορικό άλας. Το σύστημά του χρησιμοποιεί ένα διαφορετικό υγρό που ονομάζεται αναγεννητικό και ρέει μέσα από τα μπαλόνια αφού εξαντληθούν. Το αναγεννητικό λαμβάνει τα θρεπτικά συστατικά και ανανεώνει τις μπάλες για τον επόμενο γύρο. Πρόκειται για μια παθητική μέθοδο χαμηλής τεχνολογίας, αλλά οι εμπορικές αναγεννήσεις είναι κακές για το περιβάλλον. Τώρα η ομάδα του προσπαθεί να κατασκευάσει φθηνότερα και πιο φιλικά προς το περιβάλλον προϊόντα (βλ. «Ρύπανση του Μέλλοντος»).
Άλλοι ερευνητές αναπτύσσουν τρόπους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τοποθετώντας ούρα σε μικροβιακά κυψέλες καυσίμου. Στο Κέιπ Τάουν της Νότιας Αφρικής, μια άλλη ομάδα ανέπτυξε μια μέθοδο για την κατασκευή μη συμβατικών οικοδομικών τούβλων αναμειγνύοντας ούρα, άμμο και βακτήρια που παράγουν ουρεάση σε ένα καλούπι. Αυτά ασβεστοποιούνται σε οποιοδήποτε σχήμα χωρίς να ψηθούν. Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος εξετάζει τα ούρα των αστροναυτών ως πόρο για την κατασκευή κατοικιών στη Σελήνη.
«Όταν σκέφτομαι το ευρύ μέλλον της ανακύκλωσης ούρων και των λυμάτων, θέλουμε να είμαστε σε θέση να παράγουμε όσο το δυνατόν περισσότερα προϊόντα», δήλωσε ο Tarpeh.
Καθώς οι ερευνητές αναζητούν μια σειρά από ιδέες για την εμπορευματοποίηση των ούρων, γνωρίζουν ότι πρόκειται για μια δύσκολη μάχη, ειδικά για μια εδραιωμένη βιομηχανία. Οι εταιρείες λιπασμάτων και τροφίμων, οι αγρότες, οι κατασκευαστές τουαλετών και οι ρυθμιστικές αρχές έχουν καθυστερήσει να κάνουν σημαντικές αλλαγές στις πρακτικές τους. «Υπάρχει μεγάλη αδράνεια εδώ», δήλωσε ο Simcha.
Για παράδειγμα, στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Μπέρκλεϊ, η ερευνητική και εκπαιδευτική εγκατάσταση του LAUFEN εξοικονομεί! Αυτό περιλαμβάνει τις δαπάνες για αρχιτέκτονες, την κατασκευή και τη συμμόρφωση με τους δημοτικούς κανονισμούς - και αυτό δεν έχει γίνει ακόμη, δήλωσε ο Kevin Ona, περιβαλλοντικός μηχανικός που εργάζεται τώρα στο Πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια στο Μόργκανταουν. Είπε ότι η έλλειψη υφιστάμενων κωδίκων και κανονισμών δημιούργησε προβλήματα στη διαχείριση των εγκαταστάσεων, οπότε εντάχθηκε στην ομάδα που ανέπτυσσε νέους κώδικες.
Μέρος της αδράνειας μπορεί να οφείλεται στον φόβο της αντίστασης των αγοραστών, αλλά μια έρευνα του 2021 σε άτομα από 16 χώρες7 διαπίστωσε ότι σε μέρη όπως η Γαλλία, η Κίνα και η Ουγκάντα, η προθυμία κατανάλωσης τροφίμων εμπλουτισμένων με ούρα ήταν κοντά στο 80% (βλ. «Θα το φάνε οι άνθρωποι;»).
Η Παμ Ελάρντο, η οποία ηγείται της Διοίκησης Λυμάτων ως αναπληρώτρια διευθύντρια της Υπηρεσίας Προστασίας του Περιβάλλοντος της Νέας Υόρκης, δήλωσε ότι υποστηρίζει καινοτομίες όπως η εκτροπή ούρων, καθώς οι βασικοί στόχοι της εταιρείας της είναι η περαιτέρω μείωση της ρύπανσης και η ανακύκλωση πόρων. Αναμένει ότι για μια πόλη όπως η Νέα Υόρκη, η πιο πρακτική και οικονομικά αποδοτική μέθοδος εκτροπής ούρων θα είναι τα συστήματα εκτός δικτύου σε ανακαινισμένα ή νέα κτίρια, συμπληρωμένα από εργασίες συντήρησης και συλλογής. Εάν οι καινοτόμοι μπορούν να λύσουν ένα πρόβλημα, «θα πρέπει να εργαστούν», είπε.
Δεδομένων αυτών των εξελίξεων, η Larsen προβλέπει ότι η μαζική παραγωγή και η αυτοματοποίηση της τεχνολογίας εκτροπής ούρων μπορεί να μην είναι μακριά. Αυτό θα βελτιώσει την επιχειρηματική σκοπιμότητα αυτής της μετάβασης στη διαχείριση αποβλήτων. Η εκτροπή ούρων «είναι η σωστή τεχνική», είπε. «Αυτή είναι η μόνη τεχνολογία που μπορεί να λύσει τα προβλήματα κατανάλωσης τροφής στο σπίτι σε εύλογο χρονικό διάστημα. Αλλά οι άνθρωποι πρέπει να αποφασίσουν».
Hilton, SP, Keoleian, GA, Daigger, GT, Zhou, B. & Love, NG Environ. Hilton, SP, Keoleian, GA, Daigger, GT, Zhou, B. & Love, NG Environ.Hilton, SP, Keoleyan, GA, Digger, GT, Zhou, B. και Love, NG Environ. Χίλτον, Σπρίνγκφιλντ, Κέολιαν, Τζόρτζια, Ντάιγκερ, Τζόρτζια, Ζου, Μπ. & Λαβ, Περιβάλλον NG. Χίλτον, Σπρίνγκφιλντ, Κέολιαν, Τζόρτζια, Ντάιγκερ, Τζόρτζια, Ζου, Μπ. & Λαβ, Περιβάλλον NG.Hilton, SP, Keoleyan, GA, Digger, GT, Zhou, B. και Love, NG Environ.η επιστήμη. τεχνολογία. 55, 593–603 (2021).
Sutherland, K. et al. Αποτυπώματα εκκένωσης μιας εκτρεπόμενης τουαλέτας. Φάση 2: Κυκλοφορία του Σχεδίου Επικύρωσης UDDT της eThekwini City (Πανεπιστήμιο KwaZulu-Natal, 2018).
Mkhize, N., Taylor, M., Udert, KM, Gounden, TG & Buckley, CAJ Water Sanit. Mkhize, N., Taylor, M., Udert, KM, Gounden, TG & Buckley, CAJ Water Sanit.Mkhize N, Taylor M, Udert KM, Gounden TG. και Buckley, CAJ Water Sanit. Mkhize, N., Taylor, M., Udert, KM, Gounden, TG & Buckley, CAJ Water Sanit. Mkhize, N., Taylor, M., Udert, KM, Gounden, TG & Buckley, CAJ Water Sanit.Mkhize N, Taylor M, Udert KM, Gounden TG. και Buckley, CAJ Water Sanit.Διαχείριση Χρηματιστηρίου 7, 111–120 (2017).
Mazzei, L., Cianci, Μ., Benini, S. & Ciurli, S. Angew. Mazzei, L., Cianci, Μ., Benini, S. & Ciurli, S. Angew. Mazzei, L., Cianci, Μ., 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, Μ., Benini, S. & Churli, S. Angue.Χημική. Διεθνές Παραδείσιο Αγγλικά. 58, 7415–7419 (2019).
Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, NG ACS EST Egg. Noe-Hays , A. , Homeyer , RJ , Davis , AP & Love , NG ACS EST Egg . Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, NG ACS EST Egg. Noe-Hays , A. , Homeyer , RJ , Davis , AP & Love , NG ACS EST Egg . Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, NG ACS EST Engg. Noe-Hays , A. , Homeyer , RJ , Davis , AP & Love , NG ACS EST Egg . Noe-Hays, A., Homeyer, RJ, Davis, AP & Love, NG ACS EST Egg. Noe-Hays , A. , Homeyer , RJ , Davis , AP & Love , NG ACS EST Egg .https://doi.org/10.1021/access.1c00271 (2021 г.).