Ученые из Финляндии изобрели способ извлечения азота и фосфора из человеческой мочи

Ученые из Финляндии изобрели способ извлечения азота и фосфора из человеческой мочи, причем сам процесс, по утверждению создателей, может быть достаточно рентабельным. Азот и фосфор являются жизненно необходимыми элементами для здорового роста и развития любой сельскохозяйственной культуры. В моче азот существует в виде мочевины, однако напрямую мочу распылять на фермах небезопасно, так как содержащиеся в ней микробы могут вызвать ряд заболеваний у человека.

Все началось с того, что Сурендра Прадхан (Surendra Pradhan), эколог из финского Университета Аалто, проводил ряд изсследований в Гане. Большие территории этой африканской страны, равно как и во многих других странах третьего мира, испытывают серьезный недостаток в станциях по очистке сточных вод. В результате человеческие отходы загрязняют местные водоемы, что провоцирует вспышки заболеваний.

К тому моменту, когда Прадхан приступил к своему проекту, уже существовали методы переработки мочи в удобрения. Одним из них являлся процесс получения из мочи кристаллов фосфата магния и аммония, известных также как струвит. Последний может быть эффективно использован в сельском хозяйстве в случае, когда требуется внесение как фосфора, так и азота. Однако не всегда требуются оба элемента одновременно. Кроме того, для многих аграриев струвит является незнакомым веществом. Поэтому, Прадхан поставил перед собой задачу создания из мочи продукта, хорошо известного потребителю — сульфата аммония.

Сперва ученые во главе с Прадханом добавили в мочу гидроксид кальция, который повысил водородный показатель pH до 12, что гарантирует уничтожение любых микробов и стерилизацию мочи. Кроме того, гидроксид кальция вступает в реакцию с мочой, выделяя фосфор в виде фосфата кальция. Последний может быть продан на рынке как богатое фосфором удобрение. Помимо фосфора, реакция также сопровождается выделением аммиака в газообразном состоянии, который отводится в отдельный резервуар с серной кислотой, что в результате приводит к образованию сульфата аммония — общего азотного удобрения.

На текущий момент еще предстоит провести ряд испытаний на предмет содержания в получаемых удобрениях потенциально вредных примесей. Среди последних особую опасность представляют некоторые металлы, высокие концентрации которых могут вызвать ряд болезней. Тем не менее, по мнению Прадхана, вероятность наличия подобных примесей весьма низка.

В случае успеха проекта новый способ переработки мочи может стать весьма прибыльным занятием. По предварительным расчетам переработка 1 тыс. литров мочи может принести прибыль в размере 2,5 долларов США.

О новом методе положительно отозвался и Хокан Йонссон (Håkan Jönsson) — инженер-эколог из шведского Университета сельского хозяйства в Уппсале. Тем не менее, по словам шведа, новый процесс все еще требует доработки — в получаемом удобрении концентрация азота заметно ниже по сравнению с коммерческим сульфатом аммония — 13% против 21%.

Для достижения наилучшего результата в новом процессе требуется, чтобы источник сырья (мочи) не был загрязнен никакими другими человеческими отходами. Добиться такого можно лишь используя новые типы унитазов, где моча и фекалии смываются по раздельным каналам. Такой тип унитазов пока что популярен лишь в Швеции и Финляндии.

Помимо Прадхана и его команды, шведская команда ученых также работает над своим собственным проектом «безотходного унитаза». В отличие от финов, шведы для повышения водородного показателя pH используют древесную золу. Использование золы останавливает химический процесс, превращающий мочевину в аммиак, и стабилизирует содержание азота в мочевине. После этого моча может быть выпарена без потерь азота, который впоследствии может быть собран и использован в качестве удобрения.

Группа Прадхана и шведская команда используют разные методы, но цель у всех одна — безопасная переработка мочи и извлечение полезных для сельского хозяйства элементов. Моча составляет всего 1% от общего обьема сточных вод, однако в ней содержится до 80% азота и 45% фосфатов. Учитывая конечность данных элементов, в первую очередь фосфора, нахождение максимального эффективного метода извлечения и повторного использования этих нутриентов является насущной задачей сегодняшнего дня.

Science News for Students