Reutilização de excrementos humanos - Reuse of human excreta

Colheita de pimentão cultivado com composto feito de excrementos humanos em um jardim experimental no Haiti

A reutilização de excrementos humanos é o uso seguro e benéfico de excrementos humanos tratados após a aplicação de etapas de tratamento adequadas e abordagens de gerenciamento de risco personalizadas para a aplicação de reutilização pretendida. Os usos benéficos dos excrementos tratados podem se concentrar no uso de nutrientes disponíveis para as plantas (principalmente nitrogênio, fósforo e potássio) que estão contidos nos excrementos tratados. Eles também podem fazer uso da matéria orgânica e da energia contida nos excrementos. Em menor grau, a reutilização do conteúdo de água dos excrementos também pode ocorrer, embora seja mais conhecida como recuperação de água de esgoto municipal . As aplicações de reutilização pretendidas para o conteúdo de nutrientes podem incluir: condicionador de solo ou fertilizante na agricultura ou atividades hortícolas . Outras aplicações de reutilização, que se concentram mais no conteúdo de matéria orgânica dos excrementos, incluem o uso como fonte de combustível ou como fonte de energia na forma de biogás .

Há um número grande e crescente de opções de tratamento para tornar os excrementos seguros e administráveis ​​para a opção de reutilização pretendida. Algumas opções incluem: Separação de urina e desidratação de fezes ( banheiros secos com separação de urina ), compostagem ( banheiros de compostagem ou processos de compostagem externos ), tecnologias de tratamento de lodo de esgoto e uma variedade de processos de tratamento de lodo fecal . Todos eles alcançam vários graus de remoção de patógenos e redução do conteúdo de água para facilitar o manuseio. Os patógenos preocupantes são bactérias entéricas, vírus, protozoários e ovos de helmintos nas fezes. Como os ovos de helmintos são os patógenos mais difíceis de destruir com processos de tratamento, eles são comumente usados ​​como um organismo indicador em esquemas de reutilização. Outros riscos à saúde e aspectos de poluição ambiental que precisam ser considerados incluem espalhar micropoluentes, resíduos farmacêuticos e nitratos no meio ambiente que podem causar poluição das águas subterrâneas e, portanto, potencialmente afetar a qualidade da água potável .

Existem diversos "fertilizantes derivados de excrementos humanos" que variam em suas propriedades e características fertilizantes, por exemplo: urina, fezes secas, fezes compostadas, lodo fecal , esgoto , lodo de esgoto .

Os nutrientes e a matéria orgânica contidos nos excrementos humanos ou nas águas residuais domésticas ( esgoto ) têm sido usados ​​na agricultura em muitos países há séculos. No entanto, essa prática é frequentemente realizada de maneira não regulamentada e insegura nos países em desenvolvimento . As Diretrizes da Organização Mundial da Saúde de 2006 estabeleceram uma estrutura que descreve como essa reutilização pode ser feita com segurança seguindo uma "abordagem de barreira múltipla". Essas barreiras podem ser a seleção de uma cultura adequada, métodos de cultivo, métodos de aplicação de fertilizantes e educação dos agricultores.

Terminologia

Os excrementos humanos, o lodo fecal e as águas residuais são frequentemente referidos como resíduos (ver também resíduos humanos ). Dentro do conceito de economia circular no saneamento, um termo alternativo que está sendo usado é "fluxos de recursos". As saídas finais dos sistemas de tratamento de saneamento podem ser chamadas de “produtos de reuso” ou “outras saídas”. Esses produtos de reutilização são fertilizantes gerais , condicionadores de solo , biomassa , água ou energia.

A reutilização de excrementos humanos concentra-se no conteúdo de nutrientes e matéria orgânica dos excrementos humanos, ao contrário da reutilização de águas residuais que se concentra no conteúdo de água. Um termo alternativo é "uso de excrementos humanos" em vez de " reutilizar ", visto que, estritamente falando, é o primeiro uso de excrementos humanos, não a segunda vez em que é usado.

Tecnologias e abordagens

Os recursos disponíveis em águas residuais e excrementos humanos incluem água, nutrientes para plantas , matéria orgânica e conteúdo de energia. Os sistemas de saneamento projetados para a recuperação segura e eficaz de recursos podem desempenhar um papel importante na gestão geral dos recursos de uma comunidade .

Recuperar os recursos embutidos nos excrementos e águas residuais (como nutrientes, água e energia) contribui para alcançar o Objetivo 6 de Desenvolvimento Sustentável e outros objetivos de desenvolvimento sustentável .

Pode ser eficiente combinar águas residuais e excrementos humanos com outros resíduos orgânicos , como esterco , alimentos e resíduos de colheitas para fins de recuperação de recursos.

Opções de tratamento

Há um grande e crescente número de opções de tratamento para tornar os excrementos seguros e administráveis ​​para a opção de reutilização pretendida. Várias tecnologias e práticas, variando em escala de uma única casa rural a uma cidade, podem ser usadas para capturar recursos potencialmente valiosos e disponibilizá-los para usos seguros e produtivos que apoiam o bem-estar humano e uma sustentabilidade mais ampla . Algumas opções de tratamento estão listadas abaixo, mas existem muitas mais:

• Separação de urina e desidratação de fezes (que é feita com banheiros secos separadores de urina )
• Compostagem ( banheiros de compostagem ou processos de compostagem externos )
• Tecnologias de tratamento de lodo de esgoto , que é instalado a jusante de várias tecnologias de tratamento de águas residuais
• Processos de tratamento de lodo fecal , como leitos de secagem de lodo, pântanos construídos .
• Digestão anaeróbica com produção de biogás
• Processo de transformação de energia
• Processador Omni

Um guia da Swedish University of Agricultural Sciences fornece uma lista de tecnologias de tratamento para recuperação de recursos de saneamento: Vermicompostagem e vermifiltração , compostagem de mosca soldado negro, cultivo de algas , célula de combustível microbiana , nitrificação e destilação de urina, precipitação de estruvita , incineração, carbonização , energia solar secagem, membranas, filtros, desidratação alcalina da urina, sanitização com amônia / tratamento com ureia, sanitização com cal.

Reutilizar opções

O tipo mais comum de reaproveitamento de excrementos é como fertilizante e condicionador de solo na agricultura. Isso também é chamado de abordagem de "fechar o ciclo" para o saneamento com a agricultura. É um aspecto central da abordagem do saneamento ecológico .

As opções de reaproveitamento dependem da forma da excreta que está sendo reaproveitada: pode ser excreta sozinha ou misturada com um pouco de água ( lodo fecal ) ou misturada com muita água (esgoto doméstico ou esgoto ).

Os tipos mais comuns de reutilização de excrementos incluem:

• Fertilizantes e água de irrigação na agricultura e horticultura: por exemplo, usando água recuperada e tratada para irrigação; usar excrementos compostados (e outros resíduos orgânicos) ou biossólidos adequadamente tratados como fertilizante e condicionador de solo ; usando urina separada na fonte tratada como fertilizante .
• Energia: por exemplo, digestão de fezes e outros resíduos orgânicos para produzir biogás ; ou produção de combustíveis.
• Outros: outras opções emergentes de reutilização de excretas incluem a produção de rações protéicas para gado usando larvas de mosca negra , recuperando matéria orgânica para uso como materiais de construção ou na produção de papel.

A recuperação de recursos do lodo fecal pode assumir várias formas, incluindo como combustível, corretivo do solo, material de construção, proteína, forragem animal e água para irrigação.

Os produtos de reutilização que podem ser recuperados dos sistemas de saneamento incluem: urina armazenada , urina concentrada, água negra sanitizada , digerido, soluções nutritivas, urina seca, estruvita, fezes secas, húmus de fossa , lodo desidratado, composto , cinzas de lodo, biochar , enriquecido com nutrientes material de filtro, algas , macrófitas , larvas da mosca do soldado negro, vermes, água de irrigação , aquicultura , biogás.

Como fertilizante

Comparação do campo de espinafre com (esquerda) e sem (direita) composto , experimentos na fazenda SOIL em Port-au-Prince, Haiti

Aplicação de urina em um campo próximo a Bonn, Alemanha, por meio de mangueira flexível próxima ao solo

Plantas de manjericão: as plantas da direita não são fertilizadas, enquanto as plantas da esquerda são fertilizadas com urina - em um solo pobre em nutrientes

Aplicação de urina em berinjelas durante um estudo abrangente de teste de aplicação de urina na Xavier University, Filipinas

Comparação com outros fertilizantes

Existe um recurso fertilizante inexplorado nos excrementos humanos. Na África, por exemplo, as quantidades teóricas de nutrientes que podem ser recuperados dos excrementos humanos são comparáveis ​​a todos os fertilizantes usados ​​atualmente no continente. Portanto, a reutilização pode apoiar o aumento da produção de alimentos e também fornecer uma alternativa aos fertilizantes químicos, que muitas vezes são inacessíveis para os pequenos agricultores. No entanto, o valor nutricional dos excrementos humanos depende em grande parte da dieta alimentar.

Os fertilizantes minerais são produzidos a partir de atividades de mineração e podem conter metais pesados. Os minérios de fosfato contêm metais pesados, como cádmio e urânio, que podem atingir a cadeia alimentar por meio de fertilizantes de fosfato mineral. Isso não se aplica aos fertilizantes à base de excretas, o que é uma vantagem.

Os elementos fertilizantes dos fertilizantes orgânicos são principalmente ligados a compostos reduzidos de carbono. Se estes já estiverem parcialmente oxidados como no composto, os minerais fertilizantes são adsorvidos nos produtos de degradação ( ácidos húmicos ) etc. Assim, eles exibem um efeito de liberação lenta e geralmente são lixiviados menos rapidamente em comparação com os fertilizantes minerais.

Urina

A urina contém grandes quantidades de nitrogênio (principalmente uréia ), bem como quantidades razoáveis ​​de potássio dissolvido . As concentrações de nutrientes na urina variam com a dieta. Em particular, o conteúdo de nitrogênio na urina está relacionado à quantidade de proteína na dieta: uma dieta rica em proteínas resulta em altos níveis de ureia na urina. O conteúdo de nitrogênio na urina é proporcional à proteína alimentar total da dieta da pessoa, e o conteúdo de fósforo é proporcional à soma da proteína alimentar total e da proteína alimentar vegetal. Oito principais espécies iónicas de urina (> 0,1 mEq G-1) são catiões de Na , K , NH4 , Ca e os aniões , Cl , SO4 , PO4 e HCO3 . A urina normalmente contém 70% do nitrogênio e mais da metade do potássio encontrado no esgoto , enquanto representa menos de 1% do volume total.

Os valores de projeto típicos para nutrientes excretados com a urina são: 4 kg de nitrogênio por pessoa por ano, 0,36 kg de fósforo por pessoa por ano e 1,0 kg de potássio por pessoa por ano (esses valores foram publicados como "valores padrão suecos propostos" em 2004). A quantidade de urina produzida por um adulto é em torno de 0,8 a 1,5 L por dia. Com base na quantidade de 1,5 L de urina por dia (ou 550 L por ano), os valores de concentração de macronutrientes são: 7300 mg / LN; 670 mg / LP; 1800 mg / L K. Estes são valores de design, mas os valores reais variam com a dieta. O conteúdo de nutrientes da urina, quando expresso com a convenção internacional de fertilizantes de N: P ₂ O ₅ : K ₂ O, é de aproximadamente 0,7: 0,15: 0,22. Isso significa que a urina é bastante diluída como fertilizante em comparação com fertilizantes de nitrogênio manufaturados, como di-amônio-fosfato . Isso também significa que os custos de transporte são altos, já que muita água precisa ser transportada.

A aplicação de urina como fertilizante tem sido chamada de "fechamento do ciclo dos fluxos de nutrientes agrícolas" ou saneamento ecológico ou ecosan . O fertilizante de urina é geralmente aplicado diluído em água porque a urina não diluída pode queimar quimicamente as folhas ou raízes de algumas plantas, principalmente se o teor de umidade do solo for baixo. A diluição também ajuda a reduzir o desenvolvimento de odores após a aplicação. Quando diluído com água (na proporção de 1: 5 para safras anuais cultivadas em contêiner com meio de cultivo fresco a cada temporada ou na proporção de 1: 8 para uso mais geral), pode ser aplicado diretamente no solo como fertilizante. O efeito da fertilização da urina é comparável ao dos fertilizantes de nitrogênio comerciais. A urina pode conter resíduos farmacêuticos ( poluentes farmacêuticos persistentes ambientais ). As concentrações de metais pesados ​​como chumbo , mercúrio e cádmio , comumente encontrados em lodo de esgoto, são muito mais baixas na urina.

As limitações gerais do uso da urina como fertilizante dependem principalmente do potencial de acúmulo de nitrogênio em excesso (devido à alta proporção desse macronutriente) e de sais inorgânicos como o cloreto de sódio , que também fazem parte dos resíduos excretados pelo sistema renal . A fertilização excessiva com urina ou outros fertilizantes de nitrogênio pode resultar em muita amônia para as plantas absorverem, condições ácidas ou outra fitotoxicidade . Parâmetros importantes a serem considerados durante a fertilização com urina incluem tolerância à salinidade da planta, composição do solo, adição de outros compostos fertilizantes e quantidade de chuva ou outra irrigação. Foi relatado em 1995 que as perdas gasosas de nitrogênio na urina eram relativamente altas e a absorção pelas plantas era menor do que com nitrato de amônio rotulado . Em contraste, o fósforo foi utilizado em uma taxa mais alta do que o fosfato solúvel. A urina também pode ser usada com segurança como fonte de nitrogênio em composto rico em carbono .

A urina humana pode ser coletada com sistemas de saneamento que utilizam mictórios ou vasos sanitários com separação de urina . Se a urina tiver que ser separada e coletada para uso como fertilizante na agricultura, isso pode ser feito com sistemas de saneamento que utilizam mictórios sem água , banheiros secos separadores de urina (UDDTs) ou vasos sanitários com descarga de separação de urina .

Os riscos à saúde decorrentes do uso da urina como fonte natural de fertilizante são geralmente considerados insignificantes, especialmente quando dispersa no solo e não na parte da planta que é consumida. A urina pode ser distribuída por meio de mangueiras perfuradas enterradas cerca de 10 cm sob a superfície do solo entre as plantas, minimizando assim o risco de odores, perda de nutrientes ou transmissão de patógenos . Existem potencialmente mais problemas ambientais (como a eutrofização resultante do influxo de efluentes ricos em nutrientes em ecossistemas aquáticos ou marinhos) e um maior consumo de energia quando a urina é tratada como parte do esgoto em estações de tratamento de esgoto em comparação com quando é usada diretamente como um recurso de fertilizante.

Nos países em desenvolvimento, o uso de esgoto bruto ou lodo fecal tem sido comum ao longo da história, mas a aplicação de urina pura em plantações ainda é bastante rara em 2021. Isso apesar de muitas publicações que defendem o uso de urina como fertilizante desde pelo menos 2001. Desde cerca de 2011, a Fundação Bill e Melinda Gates está fornecendo financiamento para pesquisas envolvendo sistemas de saneamento que recuperam os nutrientes na urina.

Fezes secas

A reutilização de fezes secas (fezes) de banheiros secos separadores de urina após o pós-tratamento pode resultar no aumento da produção agrícola por meio dos efeitos da fertilização de nitrogênio, fósforo, potássio e melhora da fertilidade do solo por meio do carbono orgânico.

Fezes compostadas

Repolho cultivado em composto à base de excreta (esquerda) e sem corretivos de solo (direita), SOLO no Haiti

O composto derivado de banheiros de compostagem (onde resíduos orgânicos de cozinha são, em alguns casos, também adicionados ao banheiro de compostagem) tem, em princípio, os mesmos usos que o composto derivado de outros produtos de resíduos orgânicos, como lodo de esgoto ou lixo orgânico municipal. Um fator limitante pode ser as restrições legais devido à possibilidade de que os patógenos permaneçam no composto. Em qualquer caso, o uso de composto de banheiros de compostagem no próprio jardim pode ser considerado seguro e é o principal método de uso para compostagem de banheiros de compostagem. Medidas higiênicas para o manuseio do composto devem ser aplicadas por todas as pessoas que estão expostas a ele, por exemplo, usando luvas e botas.

Parte da urina fará parte do composto, embora parte da urina seja perdida por meio do lixiviado e da evaporação. A urina pode conter até 90% do nitrogênio , até 50% do fósforo e até 70% do potássio presente nos excrementos humanos.

Os nutrientes no composto de um banheiro de compostagem têm uma maior disponibilidade de plantas do que o produto (fezes secas) de um banheiro seco com separação de urina .

Lodo fecal

O lodo fecal é definido como "proveniente de tecnologias de saneamento no local e não foi transportado pelo esgoto." Exemplos de tecnologias no local incluem latrinas de fossa, blocos de ablução públicos sem esgoto, fossas sépticas e banheiros secos. O lodo fecal pode ser tratado por uma variedade de métodos para torná-lo adequado para reutilização na agricultura. Isso inclui (geralmente realizado em combinação) desidratação, espessamento, secagem (em leitos de secagem de lodo), compostagem , peletização e digestão anaeróbica .

Esgoto municipal

A água recuperada pode ser reutilizada para irrigação, usos industriais, reabastecimento de cursos d'água naturais, corpos d'água, aquíferos e outros usos potáveis ​​e não potáveis. Essas aplicações, no entanto, geralmente se concentram no aspecto água, e não no aspecto de reaproveitamento de nutrientes e matéria orgânica, que é o foco do "reaproveitamento de excrementos".

Quando as águas residuais são reutilizadas na agricultura, seu conteúdo de nutrientes (nitrogênio e fósforo) pode ser útil para a aplicação adicional de fertilizantes. O trabalho do International Water Management Institute e outros levou a diretrizes sobre como a reutilização de águas residuais municipais na agricultura para irrigação e aplicação de fertilizantes pode ser implementada com segurança em países de baixa renda.

Lodo de esgoto

O uso de lodo de esgoto tratado (após o tratamento também chamado de " biossólidos ") como um condicionador de solo ou fertilizante é possível, mas é um tema controverso em alguns países (como EUA, alguns países da Europa) devido aos poluentes químicos que pode conter, como metais pesados ​​e poluentes farmacêuticos persistentes ambientais .

A Northumbrian Water, no Reino Unido, usa duas usinas de biogás para produzir o que a empresa chama de "energia de cocô" - usando lodo de esgoto para produzir energia e gerar renda. A produção de biogás reduziu seu gasto com eletricidade antes de 1996 de 20 milhões de libras esterlinas em cerca de 20%. Severn Trent e Wessex Water também têm projetos semelhantes.

Líquidos de tratamento de lodo

Os líquidos de tratamento de lodo (após digestão anaeróbica ) podem ser usados ​​como fonte de entrada para um processo de recuperação de fósforo na forma de estruvita para uso como fertilizante. Por exemplo, a empresa canadense Ostara Nutrient Recovery Technologies está comercializando um processo baseado em precipitação química controlada de fósforo em um reator de leito fluidizado que recupera estruvita na forma de pelotas cristalinas de fluxos de desidratação de lodo. O produto cristalino resultante é vendido para os setores de agricultura , gramados e plantas ornamentais como fertilizante sob o nome comercial registrado "Crystal Green".

Pico de fósforo

No caso do fósforo em particular, a reutilização de excrementos é um método conhecido para recuperar fósforo para mitigar a escassez iminente (também conhecido como " pico de fósforo ") de fósforo extraído de forma econômica. O fósforo extraído é um recurso limitado que está sendo usado para a produção de fertilizantes em uma taxa cada vez maior, o que está ameaçando a segurança alimentar mundial . Portanto, o fósforo dos fertilizantes à base de excretas é uma alternativa interessante aos fertilizantes contendo minério de fosfato extraído.

Aspectos de saúde e ambientais do uso agrícola

Patógenos

Conceito de barreira múltipla para uso seguro na agricultura

A pesquisa sobre como tornar a reutilização de urina e fezes segura na agricultura tem sido realizada na Suécia desde a década de 1990. Em 2006, a Organização Mundial da Saúde (OMS) forneceu diretrizes sobre a reutilização segura de águas residuais, excrementos e águas cinzas. O conceito de barreira múltipla para reutilização, que é a pedra angular desta publicação, levou a uma compreensão clara de como a reutilização de excrementos pode ser feita com segurança. O conceito também é usado no abastecimento de água e produção de alimentos e geralmente é entendido como uma série de etapas de tratamento e outras precauções de segurança para prevenir a disseminação de patógenos.

O grau de tratamento necessário para fertilizantes à base de excretas antes que possam ser usados ​​com segurança na agricultura depende de vários fatores. Depende principalmente de quais outras barreiras serão colocadas de acordo com o conceito de barreira múltipla. Essas barreiras podem ser a seleção de uma cultura adequada, métodos de cultivo, métodos de aplicação de fertilizantes, educação dos agricultores e assim por diante.

Por exemplo, no caso de banheiros secos separadores de urina, o tratamento secundário de fezes secas pode ser realizado em nível comunitário, em vez de domiciliar, e pode incluir compostagem termofílica, onde o material fecal é compostado a mais de 50 ° C, armazenamento prolongado com a duração de 1,5 a dois anos, tratamento químico com amônia da urina para inativar os patógenos, saneamento solar para posterior secagem ou tratamento térmico para eliminar os patógenos.

Os jardineiros de Fada N'Gourma em Burkina Faso aplicam excrementos secos depois de misturados com outro fertilizante orgânico (esterco de burro, esterco de vaca) e solo fértil puro, e depois de amadurecer por mais 2 a 4 meses

A exposição de trabalhadores agrícolas a excrementos não tratados constitui um risco significativo para a saúde devido ao seu conteúdo de patógenos . Pode haver uma grande quantidade de bactérias entéricas, vírus, protozoários e ovos de helmintos nas fezes. Esse risco também se estende aos consumidores de safras fertilizadas com excrementos não tratados. Portanto, os excrementos precisam ser tratados de forma adequada antes da reutilização, e os aspectos de saúde precisam ser gerenciados para todas as aplicações de reutilização, pois os excrementos podem conter patógenos mesmo após o tratamento.

Tratamento de excrementos para remoção de patógenos

A temperatura é um parâmetro de tratamento com uma relação estabelecida com a inativação do patógeno para todos os grupos de patógenos: temperaturas acima de 50 ° C têm o potencial de inativar a maioria dos patógenos. Portanto, a sanitização térmica é utilizada em diversas tecnologias, como compostagem termofílica e digestão anaeróbia termofílica e potencialmente na secagem ao sol. Condições alcalinas (valor de pH acima de 10) também podem desativar patógenos. Isso pode ser alcançado com a sanitização com amônia ou tratamento com cal.

O tratamento de excrementos e águas residuais para a remoção de patógenos pode ocorrer:

• no próprio banheiro (por exemplo, a urina coletada em vasos sanitários secos separadores de urina é geralmente tratada simplesmente armazenando-a em casa); ou
• em um nível semicentralizado (por exemplo, por compostagem ); ou
• em um nível totalmente centralizado em estações de tratamento de esgoto e estações de tratamento de lodo de esgoto .

Organismos indicadores

Como um organismo indicador em esquemas de reutilização, ovos de helmintos são comumente usados, pois esses organismos são os mais difíceis de destruir na maioria dos processos de tratamento. A abordagem de barreira múltipla é recomendada onde, por exemplo, níveis mais baixos de tratamento podem ser aceitáveis ​​quando combinados com outras barreiras pós-tratamento ao longo da cadeia de saneamento .

Resíduos Farmacêuticos

Os excrementos humanos contêm hormônios e resíduos farmacêuticos que poderiam, em teoria, entrar na cadeia alimentar por meio de plantações fertilizadas, mas atualmente não são totalmente removidos por estações de tratamento de águas residuais convencionais e podem entrar em fontes de água potável através de esgoto doméstico (esgoto). Na verdade, os resíduos farmacêuticos nos excrementos são melhor degradados em sistemas terrestres (solo) do que em sistemas aquáticos.

Poluição de nitrato

Apenas uma fração dos fertilizantes à base de nitrogênio é convertida para produzir matéria vegetal. O restante se acumula no solo ou se perde como escoamento. Isso também se aplica a fertilizantes à base de excretas, uma vez que também contém nitrogênio. O nitrogênio em excesso, que não é absorvido pelas plantas, é transformado em nitrato, que é facilmente lixiviado. Altas taxas de aplicação combinadas com a alta solubilidade do nitrato em água levam ao aumento do escoamento para as águas superficiais , bem como à lixiviação para as águas subterrâneas . Níveis de nitrato acima de 10 mg / L (10 ppm) em águas subterrâneas podem causar ' síndrome do bebê azul ' ( metemoglobinemia adquirida ). Os nutrientes, especialmente nitratos, nos fertilizantes podem causar problemas para os ecossistemas e para a saúde humana se forem lavados para as águas superficiais ou lixiviados através do solo para as águas subterrâneas.

Outros usos

Além do uso na agricultura, existem outros usos possíveis para os excrementos. Por exemplo, no caso do lodo fecal, ele pode ser tratado e então servir como proteína ( processo da mosca do soldado negro ), forragem , ração para peixes, materiais de construção e biocombustíveis ( biogás de digestão anaeróbica , incineração ou co-combustão de lodo seco, pirólise de lodo fecal, biodiesel de lodo fecal).

Combustível sólido, calor, eletricidade

Pesquisas em escala piloto em Uganda e Senegal mostraram que é viável usar fezes secas para combustão na indústria, desde que tenham sido secas com um mínimo de 28% de sólidos secos.

O lodo de esgoto seco pode ser queimado em instalações de incineração de lodo e gerar calor e eletricidade (o processo de transformação de resíduos em energia é um exemplo).

Descobriu-se que a recuperação de recursos de lama fecal como combustível sólido tem alto potencial de mercado na África Subsaariana .

Combustível de hidrogênio

A urina também foi investigada como uma fonte potencial de combustível de hidrogênio . A urina foi considerada uma água residual adequada para a produção de hidrogênio em alta taxa em uma célula de eletrólise microbiana (MEC).

Biogás

Usinas de biogás em pequena escala estão sendo utilizadas em muitos países, incluindo Gana, Vietnã e muitos outros. Sistemas centralizados maiores estão sendo planejados para misturar fezes de animais e humanos para produzir biogás. O biogás também é produzido durante os processos de tratamento de lodo de esgoto com digestão anaeróbia . Aqui, ele pode ser usado para aquecer os digestores e para gerar eletricidade.

O biogás é um importante recurso de transformação de energia que desempenha um grande papel na redução da poluição ambiental e, mais importante, na redução do efeito dos gases de efeito estufa causados ​​pelos resíduos. A utilização de matéria-prima, como dejetos humanos para geração de biogás, é considerada benéfica porque não requer iniciadores adicionais, como sementes de microrganismos para a produção de metano, e um suprimento de microrganismos ocorre continuamente durante a alimentação de matérias-primas.

Fonte alimentar para produção de proteína para ração animal

Instalações piloto estão sendo desenvolvidas para alimentar larvas de mosca-do-soldado com fezes. As moscas maduras seriam então uma fonte de proteína a ser incluída na produção de ração para galinhas na África do Sul.

O processamento de bio-resíduos com mosca negra (BSF) é uma tecnologia de tratamento relativamente nova que tem recebido atenção crescente nas últimas décadas. As larvas cultivadas com bio-resíduos podem ser uma matéria-prima necessária para a produção de ração animal e, portanto, podem fornecer receitas para sistemas de gestão de resíduos financeiramente aplicáveis. Além disso, quando produzidos a partir de bio-resíduos, os alimentos à base de insetos podem ser mais sustentáveis ​​do que os convencionais.

Materiais de construção

Sabe-se que a adição de matéria fecal de até 20% por peso seco em tijolos de argila não faz uma diferença funcional significativa para os tijolos.

Recuperação de metais preciosos

Uma estação de tratamento de esgoto no Japão extrai metais preciosos de lodo de esgoto . Esta ideia também foi testada pelo US Geological Survey (USGS), que descobriu que o lodo de esgoto gerado anualmente por 1 milhão de pessoas continha 13 milhões de dólares em metais preciosos.

História

A reutilização de excrementos como fertilizante para o cultivo de lavouras é praticada em muitos países há muito tempo.

Sociedade e cultura

Economia

O debate está em andamento sobre se a reutilização de excrementos é econômica. Os termos "economia de saneamento" e "recursos de banheiro" foram introduzidos para descrever o potencial de venda de produtos feitos de fezes ou urina humanas .

Venda de composto

A ONG SOIL no Haiti começou a construir banheiros secos separadores de urina e compostagem de resíduos produzidos para uso agrícola em 2006. As duas instalações de tratamento de resíduos de compostagem do SOIL atualmente transformam mais de 20.000 galões (75.708 litros) de excrementos humanos em composto orgânico de grau agrícola todos os meses . O composto produzido nessas instalações é vendido a agricultores, organizações, empresas e instituições em todo o país para ajudar a financiar as operações de tratamento de resíduos do SOIL. As safras cultivadas com este corretivo de solo incluem espinafre, pimentão, sorgo, milho e muito mais. Cada lote de composto produzido é testado para o organismo indicador E. coli para garantir que a eliminação completa do patógeno ocorreu durante o processo de compostagem termofílica .

Políticas

Ainda faltam exemplos de políticas implementadas em que o aspecto da reutilização esteja totalmente integrado na política e na defesa. Ao considerar os motivadores para a mudança de política a esse respeito, as seguintes lições aprendidas devem ser levadas em consideração: A revisão da legislação não leva necessariamente a sistemas de reutilização funcionais; é importante descrever a “paisagem institucional” e envolver todos os atores; processos paralelos devem ser iniciados em todos os níveis de governo (ou seja, nível nacional, regional e local); estratégias e abordagens específicas de cada país são necessárias; e estratégias de apoio às políticas recém-desenvolvidas precisam ser desenvolvidas).

Considerações regulatórias

Regulamentações como as Boas Práticas Agrícolas Globais podem dificultar a exportação e importação de produtos agrícolas que foram cultivados com a aplicação de fertilizantes derivados de excrementos humanos.

Uso da urina na agricultura orgânica na Europa

A União Europeia permite o uso de urina separada na fonte apenas na agricultura convencional dentro da UE, mas ainda não na agricultura orgânica. Esta é uma situação que muitos especialistas em agricultura, especialmente na Suécia, gostariam de ver mudada. Essa proibição também pode reduzir as opções de usar a urina como fertilizante em outros países, caso desejem exportar seus produtos para a UE.

Fezes secas de banheiros secos separadores de urina nos EUA

Nos Estados Unidos, a regulamentação da EPA rege o gerenciamento de lodo de esgoto, mas não tem jurisdição sobre os subprodutos de um banheiro seco com separação de urina. A supervisão desses materiais cabe aos estados.

Exemplos de países

China

O descarte do tratamento de excrementos humanos pode ser categorizado em três tipos: uso de fertilizantes, descarte e uso de biogás. Descarga é a eliminação de excrementos humanos no solo, fossa séptica ou corpo d'água. Na China, com o impacto da longa tradição, os excrementos humanos são freqüentemente usados ​​como fertilizantes para as plantações. Os principais métodos de aplicação são o uso direto em safras e frutas como aplicação basal ou superior após a fermentação em uma vala por um determinado período, composto com colmo para aplicação basal e uso direto como ração para peixes em tanques. Por outro lado, por mais que muitas pessoas confiem nos dejetos humanos como fertilizante agrícola, se os resíduos não forem devidamente tratados, o uso de solo noturno pode favorecer a disseminação de doenças infecciosas.

Índia

A urina é usada para fazer biopesticidas, além da aplicação como adubo orgânico na Índia.

Quênia

Em Mukuru, no Quênia, os moradores das favelas são os mais atingidos pelo desafio do saneamento devido à alta densidade populacional e à falta de infraestrutura de apoio. Latrinas de fossa improvisadas, conexões ilegais de banheiros aos principais sistemas de esgoto e a falta de água corrente para sustentar os vasos sanitários que podem ser lavados representam um pesadelo de saneamento em todas as favelas do Quênia. A ONG Sanergy procura fornecer banheiros decentes aos residentes de Mukuru e usa as fezes e a urina dos banheiros para fornecer fertilizante e energia para o mercado.

Uganda

A reutilização de águas residuais na agricultura é uma prática comum no mundo em desenvolvimento. Em um estudo em Kampala , embora os agricultores não estivessem usando lodo fecal, 8% dos agricultores usavam lodo de águas residuais como corretivo do solo. Composto de esterco animal e resíduos domésticos compostados são aplicados por muitos agricultores como condicionadores de solo. Por outro lado, os agricultores já estão misturando sua própria ração devido à confiança limitada na indústria de rações e na qualidade dos produtos.

A demanda de eletricidade é significativamente maior do que a geração de eletricidade e apenas uma pequena margem da população nacional tem acesso à eletricidade. Os pellets produzidos a partir do lodo fecal estão sendo utilizados na gaseificação para a produção de eletricidade. A conversão de lodo fecal em energia pode contribuir para atender às necessidades de energia presentes e futuras.

No distrito de Tororo, no leste de Uganda - uma região com graves problemas de degradação da terra - os pequenos agricultores apreciavam a fertilização com urina como uma prática de baixo custo e risco. Eles descobriram que isso poderia contribuir para aumentos significativos na produção. A importância das normas sociais e percepções culturais precisa ser reconhecida, mas essas não são barreiras absolutas para a adoção da prática.

Gana

Em Gana, a única implementação em larga escala são digestores rurais de pequena escala, com cerca de 200 usinas de biogás usando excrementos humanos e esterco animal como matéria-prima. Ligar banheiros públicos com digestores de biogás como forma de melhorar a higiene comunitária e combater doenças transmissíveis relacionadas à higiene, incluindo cólera e disenteria, também é uma solução notável em Gana.

Veja também

• Estrume
• Saneamento Ecológico
• Gestão de lodo fecal
• Nightsoil
• Recuperação de recursos
• Sanita de compostagem
• Composto

Referências

links externos

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• Documentos sobre reaproveitamento de excrementos na biblioteca da Sustainable Sanitation Alliance
• Fotos sobre reaproveitamento de excrementos no banco de dados de fotos da Sustainable Sanitation Alliance