La reutilización de excrementos humanos es el uso seguro y beneficioso de excrementos humanos tratados después de aplicar pasos de tratamiento adecuados y enfoques de gestión de riesgos personalizados para la aplicación de reutilización prevista. Los usos beneficiosos de los excrementos tratados pueden centrarse en el uso de los nutrientes disponibles para las plantas (principalmente nitrógeno, fósforo y potasio) que están contenidos en los excrementos tratados. También pueden aprovechar la materia orgánica y la energía contenida en las excretas. En menor medida, también podría tener lugar la reutilización del contenido de agua de las excretas, aunque esto se conoce más como recuperación de agua de aguas residuales municipales . Las aplicaciones de reutilización previstas para el contenido de nutrientes pueden incluir: acondicionador de suelo o fertilizante en actividades agrícolas o hortícolas . Otras aplicaciones de reutilización, que se centran más en el contenido de materia orgánica de los excrementos, incluyen el uso como fuente de combustible o como fuente de energía en forma de biogás .
Existe un número grande y creciente de opciones de tratamiento para hacer que los excrementos sean seguros y manejables para la opción de reutilización prevista. [1] Las opciones incluyen desviación de orina y deshidratación de heces ( inodoros secos con desviación de orina ), compostaje ( inodoros de compostaje o procesos de compostaje externos ), tecnologías de tratamiento de lodos de depuradora y una variedad de procesos de tratamiento de lodos fecales . Todos logran diversos grados de eliminación de patógenos y reducción del contenido de agua para facilitar su manipulación. Los patógenos de interés son las bacterias entéricas, los virus, los protozoos y los huevos de helmintos en las heces. [2] Como los huevos de helmintos son los patógenos más difíciles de destruir con procesos de tratamiento, se utilizan comúnmente como organismo indicador en esquemas de reutilización. Otros riesgos para la salud y aspectos de la contaminación ambiental que deben considerarse incluyen la propagación de microcontaminantes, residuos farmacéuticos y nitratos en el medio ambiente, que podrían causar contaminación de las aguas subterráneas y, por lo tanto, afectar potencialmente la calidad del agua potable .
Existen varios "fertilizantes derivados de excrementos humanos" que varían en sus propiedades y características fertilizantes, por ejemplo: orina, heces secas, heces compostadas, lodos fecales, aguas residuales , lodos de depuradora .
Los nutrientes y la materia orgánica contenidos en los excrementos humanos o en las aguas residuales domésticas se han utilizado en la agricultura en muchos países durante siglos. Sin embargo, esta práctica a menudo se lleva a cabo de manera no regulada e insegura en los países en desarrollo . Las directrices de la Organización Mundial de la Salud de 2006 han establecido un marco que describe cómo se puede realizar esta reutilización de forma segura siguiendo un "enfoque de barreras múltiples". [3] Tales barreras podrían ser la selección de un cultivo adecuado, métodos agrícolas, métodos de aplicación de fertilizantes y educación de los agricultores.
Los excrementos humanos, los lodos fecales y las aguas residuales a menudo se denominan desechos (ver también desechos humanos ). Dentro del concepto de economía circular en saneamiento, un término alternativo que se está utilizando es "flujos de recursos". [4] : 10 Los productos finales de los sistemas de tratamiento de saneamiento pueden denominarse "productos de reutilización" u "otros productos". [4] : 10 Estos productos de reutilización son fertilizantes generales, acondicionadores de suelo , biomasa , agua o energía.
La reutilización de excrementos humanos se centra en el contenido de nutrientes y materia orgánica de los excrementos humanos, a diferencia de la reutilización de aguas residuales que se centra en el contenido de agua. Un término alternativo es "uso de excrementos humanos" en lugar de " reutilización ", ya que estrictamente hablando es el primer uso de excrementos humanos, no la segunda vez que se utiliza. [3]
Los recursos disponibles en las aguas residuales y los excrementos humanos incluyen agua, nutrientes vegetales , materia orgánica y contenido energético. Los sistemas de saneamiento diseñados para la recuperación segura y eficaz de los recursos pueden desempeñar un papel importante en la gestión general de los recursos de una comunidad .
Recuperar los recursos incrustados en las excretas y las aguas residuales (como nutrientes, agua y energía) contribuye a alcanzar el Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 y otros objetivos de desarrollo sostenible . [5]
Puede resultar eficaz combinar aguas residuales y excrementos humanos con otros residuos orgánicos como estiércol y residuos de alimentos y cultivos con fines de recuperación de recursos. [6]
Existe un número grande y creciente de opciones de tratamiento para hacer que los excrementos sean seguros y manejables para la opción de reutilización prevista. [1] Se pueden utilizar diversas tecnologías y prácticas, que varían en escala desde un solo hogar rural hasta una ciudad, para capturar recursos potencialmente valiosos y ponerlos a disposición para usos seguros y productivos que apoyen el bienestar humano y una sostenibilidad más amplia . Algunas opciones de tratamiento se enumeran a continuación, pero hay muchas más: [1]
Una guía de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas proporciona una lista de tecnologías de tratamiento para la recuperación de recursos sanitarios: vermicompostaje y vermifiltración , compostaje con mosca soldado negra, cultivo de algas , pilas de combustible microbianas , nitrificación y destilación de orina, precipitación de estruvita , incineración, carbonización , energía solar. secado, membranas, filtros, deshidratación alcalina de orina, [7] [8] desinfección con amoníaco/tratamiento con urea y desinfección con cal. [4] Otras investigaciones involucran procesos de oxidación avanzada mediante rayos UV para degradar los contaminantes orgánicos presentes en la orina antes de su reutilización [9] o la deshidratación de la orina mediante el uso de ácidos. [10]
La reutilización más común de excrementos es como fertilizante y acondicionador de suelos en la agricultura. A esto también se le llama un enfoque de "cerrar el círculo" para el saneamiento con la agricultura. Es un aspecto central del enfoque de saneamiento ecológico .
Las opciones de reutilización dependen de la forma de la excreta que se reutiliza: puede ser excreta sola o mezclada con un poco de agua (lodos fecales) [11] o mezclada con mucha agua (aguas residuales domésticas o cloacas).
Los tipos más comunes de reutilización de excretas incluyen: [6]
La recuperación de recursos a partir de lodos fecales puede adoptar muchas formas, incluso como combustible, enmienda del suelo, material de construcción, proteínas, forraje para animales y agua para riego. [11]
Los productos de reutilización que se pueden recuperar de los sistemas de saneamiento incluyen: orina almacenada , orina concentrada, aguas negras desinfectadas , digestato, soluciones nutritivas, orina seca, estruvita, heces secas, humus de pozo , lodos deshidratados, compost, cenizas de lodos, biocarbón , enriquecidos con nutrientes. material filtrante, algas , macrófitos , larvas de mosca soldado negra, lombrices, agua de riego , acuicultura y biogás. [4]
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Hay un recurso fertilizante sin explotar en los excrementos humanos. En África, por ejemplo, las cantidades teóricas de nutrientes que pueden recuperarse de los excrementos humanos son comparables con todo el uso actual de fertilizantes en el continente. [6] : 16 Por lo tanto, la reutilización puede respaldar una mayor producción de alimentos y también proporcionar una alternativa a los fertilizantes químicos, que a menudo es inasequible para los pequeños agricultores. Sin embargo, el valor nutricional de las excretas humanas depende en gran medida del aporte dietético. [2]
Los fertilizantes minerales se elaboran a partir de actividades mineras y pueden contener metales pesados. Los minerales de fosfato contienen metales pesados como el cadmio y el uranio, que pueden llegar a la cadena alimentaria a través de fertilizantes minerales de fosfato. [12] Esto no se aplica a los fertilizantes a base de excrementos (a menos que, para empezar, la comida humana estuviera contaminada más allá de los límites seguros), lo cual es una ventaja.
Los elementos fertilizantes de los fertilizantes orgánicos se encuentran en su mayor parte compuestos carbonosos reducidos. Si estos ya están parcialmente oxidados, como ocurre en el compost, los minerales fertilizantes se absorben en los productos de degradación ( ácidos húmicos ), etc. Por lo tanto, presentan un efecto de liberación lenta y, en comparación con los fertilizantes minerales, generalmente se lixivian más lentamente. [13] [14]
La orina contiene grandes cantidades de nitrógeno (principalmente en forma de urea ), así como cantidades razonables de potasio disuelto . [15] Las concentraciones de nutrientes en la orina varían según la dieta. [16] En particular, el contenido de nitrógeno en la orina está relacionado con la cantidad de proteínas en la dieta: una dieta rica en proteínas produce niveles altos de urea en la orina. El contenido de nitrógeno en la orina es proporcional a la proteína alimentaria total en la dieta de la persona, y el contenido de fósforo es proporcional a la suma de la proteína alimentaria total y la proteína alimentaria vegetal. [17] : 5 Las ocho principales especies iónicas de la orina (> 0,1 meq L−1) son los cationes Na , K , NH 4 , Ca y los aniones Cl , SO 4 , PO 4 y HCO 3 . [18] La orina normalmente contiene el 70% del nitrógeno y más de la mitad del potasio que se encuentra en las aguas residuales, mientras que constituye menos del 1% del volumen total. [15] La cantidad de orina producida por un adulto es de alrededor de 0,8 a 1,5 litros por día. [3]
La aplicación de orina como fertilizante ha sido denominada "cerrar el ciclo de flujos de nutrientes agrícolas" o saneamiento ecológico o ecosan . El fertilizante de orina generalmente se aplica diluido con agua porque la orina sin diluir puede quemar químicamente las hojas o raíces de algunas plantas, causando daños a las plantas, [19] particularmente si el contenido de humedad del suelo es bajo. La dilución también ayuda a reducir el desarrollo de olores después de la aplicación. Cuando se diluye con agua (en una proporción de 1:5 para cultivos anuales cultivados en contenedores con sustrato de cultivo fresco cada temporada o en una proporción de 1:8 para un uso más general), se puede aplicar directamente al suelo como fertilizante. [20] [21] Se ha descubierto que el efecto fertilizador de la orina es comparable al de los fertilizantes nitrogenados comerciales. [22] [23] La orina puede contener residuos farmacéuticos ( contaminantes farmacéuticos persistentes ambientales ). [24] Las concentraciones de metales pesados como plomo , mercurio y cadmio , que se encuentran comúnmente en los lodos de depuradora, son mucho más bajas en la orina. [25]
Los valores de diseño típicos para los nutrientes excretados con la orina son: 4 kg de nitrógeno por persona por año, 0,36 kg de fósforo por persona por año y 1,0 kg de potasio por persona por año. [17] : 5 Basado en la cantidad de 1,5 L de orina por día (o 550 L por año), los valores de concentración de macronutrientes son los siguientes: 7,3 g/LN; 0,67 g/LP; 1,8 g/L K. [17] : 5 [26] : 11 Estos son valores de diseño, pero los valores reales varían según la dieta. [15] [a] El contenido de nutrientes de la orina, cuando se expresa con la convención internacional de fertilizantes de N:P 2 O 5 :K 2 O, es aproximadamente 7:1.5:2.2. [26] [b] Dado que la orina está bastante diluida como fertilizante en comparación con los fertilizantes nitrogenados fabricados en seco, como el fosfato diamónico , los costos relativos de transporte de la orina son altos ya que es necesario transportar una gran cantidad de agua. [26]
Las limitaciones generales al uso de orina como fertilizante dependen principalmente del potencial de acumulación de exceso de nitrógeno (debido a la alta proporción de ese macronutriente), [20] y de sales inorgánicas como el cloruro de sodio , que también forman parte de los desechos excretados por el organismo. sistema renal . La fertilización excesiva con orina u otros fertilizantes nitrogenados puede provocar demasiado amoníaco para que las plantas lo absorban, condiciones ácidas u otras fitotoxicidades . [24] Los parámetros importantes a considerar al fertilizar con orina incluyen la tolerancia a la salinidad de la planta, la composición del suelo, la adición de otros compuestos fertilizantes y la cantidad de lluvia u otro tipo de riego. [16] En 1995 se informó que las pérdidas gaseosas de nitrógeno en la orina eran relativamente altas y la absorción por las plantas era menor que con el nitrato de amonio marcado . [ cita necesaria ] Por el contrario, el fósforo se utilizó a una tasa mayor que el fosfato soluble. [18] La orina también se puede utilizar de forma segura como fuente de nitrógeno en abonos ricos en carbono. [21]
La orina humana se puede recolectar con sistemas sanitarios que utilizan urinarios o inodoros con desviación de orina . Si la orina se va a separar y recolectar para usarla como fertilizante en la agricultura, esto se puede hacer con sistemas de saneamiento que utilicen urinarios sin agua, inodoros secos con desviación de orina (UDDT) o inodoros con descarga de desviación de orina . [26] Durante el almacenamiento, la urea en la orina es rápidamente hidrolizada por la ureasa , creando amoníaco . [28] Se puede realizar un tratamiento adicional con orina recolectada para estabilizar el nitrógeno y concentrar el fertilizante. [29] Una solución de baja tecnología para el olor es agregar ácido cítrico o vinagre al recipiente de recolección de orina, de modo que la ureasa se inactive y el amoníaco que se forme sea menos volátil. [27] Además de la concentración, se pueden utilizar procesos químicos simples para extraer sustancias puras: nitrógeno en forma de nitratos (similar a los lechos de nitro medievales ) y fósforo en forma de estruvita . [29]
Los riesgos para la salud derivados del uso de orina como fuente de fertilizante generalmente se consideran insignificantes, especialmente cuando se dispersa en el suelo y no en la parte de la planta que se consume. La orina se puede distribuir a través de mangueras perforadas enterradas a ~10 cm bajo la superficie del suelo entre las plantas de cultivo, minimizando así el riesgo de olores, pérdida de nutrientes debido a la votalización o transmisión de patógenos . [30] Hay potencialmente más problemas ambientales (como la eutrofización resultante de la afluencia de efluentes ricos en nutrientes a los ecosistemas acuáticos o marinos) y un mayor consumo de energía cuando la orina se trata como parte de las aguas residuales en plantas de tratamiento de aguas residuales en comparación con cuando se utiliza. directamente como recurso fertilizante. [31] [32]
En los países en desarrollo, el uso de aguas residuales sin tratar o lodos fecales ha sido común a lo largo de la historia, sin embargo, la aplicación de orina pura a los cultivos sigue siendo bastante rara en 2021. Esto a pesar de muchas publicaciones que abogan por el uso de orina como fertilizante desde al menos 2001. [22] [33] Desde aproximadamente 2011, la Fundación Bill y Melinda Gates proporciona financiación para investigaciones que involucran sistemas de saneamiento que recuperan los nutrientes de la orina. [34]
Según los "valores predeterminados propuestos por Suecia" de 2004, un adulto sueco medio excreta 0,55 kg de nitrógeno, 0,18 kg de fósforo y 0,36 kg de potasio en forma de heces al año. La masa anual es de 51 kg húmedos y 11 kg secos, por lo que las heces húmedas tendrían un valor de % de NPK de 1,1:0,8:0,9. [17] : 5 [a] [c]
La reutilización de las heces secas (heces) de los inodoros secos que desvían la orina después del tratamiento posterior puede dar como resultado una mayor producción de cultivos a través de los efectos fertilizantes del nitrógeno, fósforo, potasio y una mayor fertilidad del suelo a través del carbono orgánico. [35]
El abono derivado de los retretes de compostaje (donde en algunos casos también se añaden residuos orgánicos de cocina al retrete de compostaje) tiene, en principio, los mismos usos que el abono derivado de otros productos de desecho orgánicos, como los lodos de depuradora o los residuos orgánicos municipales. Un factor limitante pueden ser las restricciones legales debido a la posibilidad de que queden patógenos en el compost. En cualquier caso, el uso de abono procedente de retretes de compostaje en el propio jardín puede considerarse seguro y es el principal método de utilización del abono procedente de retretes de compostaje. Todas aquellas personas que estén expuestas a él deben aplicar medidas higiénicas para la manipulación del compost, por ejemplo usando guantes y botas.
Parte de la orina formará parte del abono, aunque otra parte se perderá por lixiviación y evaporación. La orina puede contener hasta un 90 por ciento del nitrógeno , hasta un 50 por ciento del fósforo y hasta un 70 por ciento del potasio presente en las excretas humanas. [36]
Los nutrientes del abono de un inodoro de compostaje tienen una mayor disponibilidad para las plantas que las heces secas de un típico inodoro seco con desviación de orina. Sin embargo, los dos procesos no son mutuamente excluyentes: algunos sanitarios de compostaje desvían la orina (para evitar la sobresaturación de agua y nitrógeno) y las heces secas aún se pueden convertir en abono. [37]
Los lodos fecales se definen como "provenientes de tecnologías de saneamiento in situ y no han sido transportados a través de una alcantarilla". Ejemplos de tecnologías in situ incluyen letrinas de pozo, sanitarios públicos sin alcantarillado, fosas sépticas y baños secos. Los lodos fecales pueden tratarse mediante diversos métodos para hacerlos aptos para su reutilización en la agricultura. Estos incluyen (generalmente realizados en combinación) deshidratación, espesamiento, secado (en lechos de secado de lodos), compostaje , peletización y digestión anaeróbica . [38]
El agua recuperada se puede reutilizar para riego, usos industriales, reposición de cursos de agua naturales, cuerpos de agua, acuíferos y otros usos potables y no potables. Estas aplicaciones, sin embargo, se centran normalmente en el aspecto del agua, no en el aspecto de reutilización de nutrientes y materia orgánica, que es el foco de la "reutilización de excrementos".
Cuando las aguas residuales se reutilizan en la agricultura, su contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) puede ser útil para la aplicación adicional de fertilizantes. [39] El trabajo del Instituto Internacional para el Manejo del Agua y otros ha dado lugar a directrices sobre cómo la reutilización de aguas residuales municipales en la agricultura para riego y aplicación de fertilizantes puede implementarse de manera segura en países de bajos ingresos. [40] [3]
El uso de lodos de depuradora tratados (después del tratamiento también llamados " biosólidos ") como acondicionador del suelo o fertilizante es posible pero es un tema controvertido en algunos países (como EE.UU. y algunos países de Europa) debido a los contaminantes químicos que pueden contener. como metales pesados y contaminantes farmacéuticos persistentes en el medio ambiente.
Northumbrian Water en el Reino Unido utiliza dos plantas de biogás para producir lo que la empresa llama "energía de caca": utiliza lodos de depuradora para producir energía y generar ingresos. La producción de biogás ha reducido en aproximadamente un 20% el gasto en electricidad anterior a 1996, que ascendía a 20 millones de libras esterlinas . Severn Trent y Wessex Water también tienen proyectos similares. [41]
Los líquidos de tratamiento de lodos (después de la digestión anaeróbica) se pueden utilizar como fuente de entrada para un proceso de recuperación de fósforo en forma de estruvita para su uso como fertilizante. Por ejemplo, la empresa canadiense Ostara Nutrient Recovery Technologies comercializa un proceso basado en la precipitación química controlada de fósforo en un reactor de lecho fluidizado que recupera estruvita en forma de gránulos cristalinos a partir de corrientes de deshidratación de lodos. El producto cristalino resultante se vende a los sectores de agricultura , césped y plantas ornamentales como fertilizante bajo el nombre comercial registrado "Crystal Green". [42]
En el caso del fósforo en particular, la reutilización de excrementos es un método conocido para recuperar fósforo y mitigar la inminente escasez (también conocida como " pico de fósforo ") de fósforo extraído económicamente. El fósforo extraído es un recurso limitado que se está utilizando para la producción de fertilizantes a un ritmo cada vez mayor, lo que amenaza la seguridad alimentaria mundial . Por lo tanto, el fósforo de los fertilizantes a base de excrementos es una alternativa interesante a los fertilizantes que contienen mineral de fosfato extraído. [43]
Desde la década de 1990 se llevan a cabo en Suecia investigaciones sobre cómo hacer que la reutilización de orina y heces sea segura en la agricultura. [16] En 2006, la Organización Mundial de la Salud (OMS) proporcionó directrices sobre la reutilización segura de aguas residuales, excrementos y aguas grises. [3] El concepto de barreras múltiples para la reutilización, que es la piedra angular de esta publicación, ha llevado a una comprensión clara de cómo la reutilización de excretas se puede realizar de forma segura. El concepto también se utiliza en el suministro de agua y la producción de alimentos, y generalmente se entiende como una serie de pasos de tratamiento y otras precauciones de seguridad para prevenir la propagación de patógenos.
El grado de tratamiento necesario para los fertilizantes a base de excrementos antes de que puedan utilizarse de forma segura en la agricultura depende de varios factores. Depende principalmente de qué otras barreras se pondrán según el concepto de barreras múltiples. Tales barreras podrían ser la selección de un cultivo adecuado, métodos agrícolas, métodos de aplicación de fertilizantes, educación de los agricultores, etc. [44]
Por ejemplo, en el caso de los sanitarios secos con desviación de orina, el tratamiento secundario de las heces secas se puede realizar a nivel comunitario en lugar de a nivel doméstico y puede incluir compostaje termófilo en el que la materia fecal se composta a más de 50 °C, almacenamiento prolongado con una duración de 1,5 a dos años, tratamiento químico con amoníaco de la orina para inactivar los patógenos, saneamiento solar para mayor secado o tratamiento térmico para eliminar patógenos. [45] [35]
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La exposición de los trabajadores agrícolas a excrementos no tratados constituye un riesgo significativo para la salud debido a su contenido de patógenos . En las heces puede haber una gran cantidad de bacterias entéricas, virus, protozoos y huevos de helmintos . [2] Este riesgo también se extiende a los consumidores de cultivos fertilizados con excrementos no tratados. Por lo tanto, las excretas deben tratarse adecuadamente antes de su reutilización y deben gestionarse los aspectos de salud en todas las aplicaciones de reutilización, ya que las excretas pueden contener patógenos incluso después del tratamiento.
La temperatura es un parámetro de tratamiento con una relación establecida con la inactivación de patógenos para todos los grupos de patógenos: las temperaturas superiores a 50 °C (122 °F) tienen el potencial de inactivar la mayoría de los patógenos. [4] : 101 Por lo tanto, la desinfección térmica se utiliza en varias tecnologías, como el compostaje termófilo y la digestión anaeróbica termófila y potencialmente en el secado al sol. Las condiciones alcalinas (valor de pH superior a 10) también pueden desactivar los patógenos. Esto se puede lograr con una desinfección con amoníaco o un tratamiento con cal. [4] : 101
El tratamiento de excrementos y aguas residuales para la eliminación de patógenos puede realizarse:
Como organismo indicador en los programas de reutilización, se utilizan comúnmente huevos de helmintos , ya que estos organismos son los más difíciles de destruir en la mayoría de los procesos de tratamiento. Se recomienda el enfoque de barreras múltiples cuando, por ejemplo, niveles más bajos de tratamiento pueden ser aceptables cuando se combinan con otras barreras posteriores al tratamiento a lo largo de la cadena de saneamiento. [3]
Los excrementos humanos contienen hormonas y residuos de fármacos que, en teoría, podrían entrar en la cadena alimentaria a través de cultivos fertilizados, pero que actualmente no se eliminan por completo en las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales y pueden llegar a fuentes de agua potable a través de aguas residuales domésticas (aguas residuales). [26] De hecho, los residuos farmacéuticos contenidos en las excretas se degradan mejor en los sistemas terrestres (suelo) que en los acuáticos. [26]
Sólo una fracción de los fertilizantes a base de nitrógeno se convierte en materia vegetal. El resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía. [46] Esto también se aplica a los fertilizantes a base de excrementos, ya que también contienen nitrógeno. El exceso de nitrógeno que las plantas no absorben se transforma en nitrato, que se lixivia fácilmente. [47] Las altas tasas de aplicación combinadas con la alta solubilidad en agua del nitrato conducen a un aumento de la escorrentía hacia las aguas superficiales , así como a la lixiviación hacia las aguas subterráneas . [48] [49] [50] Los niveles de nitrato superiores a 10 mg/L (10 ppm) en el agua subterránea pueden causar el ' síndrome del bebé azul ' ( metahemoglobinemia adquirida ). [51] Los nutrientes, especialmente los nitratos, en los fertilizantes pueden causar problemas a los ecosistemas y a la salud humana si son arrastrados a las aguas superficiales o lixiviados a través del suelo hacia las aguas subterráneas.
Además del uso en la agricultura, existen otros posibles usos de los excrementos. Por ejemplo, en el caso de los lodos fecales, estos pueden ser tratados y luego servir como proteína ( proceso de mosca soldado negra ), forraje , alimento para peces, materiales de construcción y biocombustibles (biogás procedente de digestión anaeróbica, incineración o co-combustión de lodos secos). , pirólisis de lodos fecales y biodiesel a partir de lodos fecales). [38] [6]
Una investigación a escala piloto en Uganda y Senegal ha demostrado que es viable utilizar heces secas para la combustión en la industria, siempre que se hayan secado hasta un mínimo de 28% de sólidos secos. [52]
Los lodos de depuradora secos se pueden quemar en plantas incineradoras de lodos y generar calor y electricidad (el proceso de conversión de residuos en energía es un ejemplo).
Se ha descubierto que la recuperación de recursos de lodos fecales como combustible sólido tiene un alto potencial de mercado en el África subsahariana . [11]
La orina también ha sido investigada como una fuente potencial de combustible de hidrógeno . [53] [54] Se descubrió que la orina es un agua residual adecuada para la producción de hidrógeno a alta velocidad en una celda de electrólisis microbiana (MEC). [53]
En muchos países, incluidos Ghana, [55] Vietnam [56] y muchos otros, se están utilizando plantas de biogás a pequeña escala . [57] Se están planificando sistemas centralizados más grandes que mezclan heces animales y humanas para producir biogás. [52] El biogás también se produce durante los procesos de tratamiento de lodos de depuradora con digestión anaeróbica. En este caso, se puede utilizar para calentar los digestores y generar electricidad. [58]
El biogás es un importante recurso de conversión de residuos en energía que desempeña un papel muy importante en la reducción de la contaminación ambiental y, lo que es más importante, en la reducción del efecto de los gases de efecto invernadero causados por los residuos. La utilización de materia prima, como los desechos humanos, para la generación de biogás se considera beneficiosa porque no requiere iniciadores adicionales, como semillas de microorganismos para la producción de metano, y se produce un suministro continuo de microorganismos durante la alimentación de las materias primas. [59]
En varios países se utilizan desde la antigüedad letrinas combinadas y comederos. [60] En general, se están eliminando progresivamente.
Se están desarrollando instalaciones piloto para alimentar las larvas de la mosca soldado negra con heces. Las moscas maduras serían entonces una fuente de proteínas que se incluirían en la producción de piensos para pollos en Sudáfrica. [52]
El procesamiento de biorresiduos de la mosca soldado negra (BSF) es una tecnología de tratamiento relativamente nueva que ha recibido cada vez más atención en las últimas décadas. Las larvas cultivadas a partir de biorresiduos pueden ser una materia prima necesaria para la producción de alimentos para animales y, por lo tanto, pueden proporcionar ingresos para sistemas de gestión de residuos financieramente aplicables. Además, cuando se producen a partir de biorresiduos, los piensos a base de insectos pueden ser más sostenibles que los piensos convencionales. [61]
Se sabe que las adiciones de materia fecal hasta un 20% en peso seco en ladrillos de arcilla no suponen una diferencia funcional significativa para los ladrillos. [52]
Una instalación japonesa de tratamiento de aguas residuales extrae metales preciosos de lodos de depuradora, "el alto porcentaje de oro encontrado en la instalación de Suwa probablemente se debió al gran número de fabricantes de equipos de precisión en los alrededores que utilizan [oro]. La instalación registró recientemente el hallazgo de 1.890 gramos de "Eso es un contenido de oro mucho mayor que el de la mina Hishikari de Japón, una de las minas de oro más importantes del mundo, [...] que contiene entre 20 y 40 gramos del metal precioso por tonelada de mineral". [62] Esta idea también fue probada por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), que descubrió que los lodos de depuradora generados anualmente por 1 millón de personas contenían metales preciosos por valor de 13 millones de dólares. [62]
Con la pirólisis, la orina se convierte en un material de carbono altamente poroso y predopado denominado "carbono en orina" (URC). El URC es más barato que los catalizadores de pilas de combustible actuales y, al mismo tiempo, funciona mejor. [63]
La reutilización de excrementos como fertilizante para cultivos se ha practicado en muchos países durante mucho tiempo.
Continúa el debate sobre si la reutilización de excrementos es rentable. [64] Los términos "economía de saneamiento" y "recursos sanitarios" se han introducido para describir el potencial de venta de productos elaborados a partir de heces u orina humanas . [64] [65]
La ONG SOIL en Haití comenzó a construir sanitarios secos con desvío de orina y a convertir en abono los residuos producidos para uso agrícola en 2006. [66] Las dos instalaciones de tratamiento de residuos de SOIL transforman actualmente más de 20.000 galones (75.708 litros) de excrementos humanos en productos orgánicos de calidad agrícola. abono todos los meses. [67] El compost producido en estas instalaciones se vende a agricultores, organizaciones, empresas e instituciones de todo el país para ayudar a financiar las operaciones de tratamiento de residuos de SOIL. [68] Los cultivos cultivados con esta enmienda del suelo incluyen espinacas, pimientos, sorgo, maíz y más. Cada lote de compost producido se analiza para detectar el organismo indicador E. coli para garantizar que se haya eliminado completamente el patógeno durante el proceso de compostaje termófilo . [69]
Todavía faltan ejemplos de políticas implementadas donde el aspecto de reutilización esté completamente integrado en las políticas y la promoción. [70] Al considerar los factores que impulsan el cambio de políticas a este respecto, se deben tener en cuenta las siguientes lecciones aprendidas: la revisión de la legislación no conduce necesariamente a sistemas de reutilización que funcionen; es importante describir el “panorama institucional” e involucrar a todos los actores; deberían iniciarse procesos paralelos en todos los niveles de gobierno (es decir, nivel nacional, regional y local); se necesitan estrategias y enfoques específicos para cada país; y es necesario desarrollar estrategias que apoyen las políticas recientemente desarrolladas). [70]
Regulaciones como las Buenas Prácticas Agrícolas Globales pueden obstaculizar la exportación e importación de productos agrícolas que han sido cultivados con la aplicación de fertilizantes derivados de excrementos humanos. [71] [72]
La Unión Europea permite el uso de orina separada en origen sólo en la agricultura convencional dentro de la UE, pero todavía no en la agricultura orgánica. Esta es una situación que a muchos expertos agrícolas, especialmente en Suecia, les gustaría que cambiara. [25] Esta prohibición también puede reducir las opciones de utilizar orina como fertilizante en otros países si desean exportar sus productos a la UE. [71]
En los Estados Unidos, la regulación de la EPA rige el manejo de lodos de depuradora pero no tiene jurisdicción sobre los subproductos de un inodoro seco con desviación de orina. La supervisión de estos materiales recae en los estados. [73] [74]
La eliminación del tratamiento de excretas humanas se puede clasificar en tres tipos: uso de fertilizantes, descarga y uso de biogás. La descarga es la eliminación de excrementos humanos al suelo, tanque séptico o cuerpo de agua. [75] En China, gracias al impacto de una larga tradición, los excrementos humanos se utilizan a menudo como fertilizante para los cultivos. [76] Los principales métodos de aplicación son el uso directo para cultivos y frutas como aplicación basal o superior después de la fermentación en una zanja durante un período determinado, compost con tallos de cultivo para aplicación basal y uso directo como alimento para peces en estanques. [60] Por otro lado, aunque muchas personas dependen de los desechos humanos como fertilizante agrícola, si los desechos no se tratan adecuadamente, el uso de excrementos puede promover la propagación de enfermedades infecciosas. [77]
La orina se utiliza como abono orgánico en la India. También se utiliza para fabricar un biopesticida a base de alcohol: el amoníaco que contiene descompone la lignina, lo que permite que los materiales vegetales como la paja se fermenten más fácilmente hasta convertirse en alcohol.
En Mukuru, Kenia, los habitantes de los barrios marginales son los más afectados por el desafío del saneamiento debido a la alta densidad de población y la falta de infraestructura de apoyo. Las letrinas de pozo improvisadas, las conexiones ilegales de los sanitarios a los principales sistemas de alcantarillado y la falta de agua corriente para alimentar los sanitarios con cisterna representan una pesadilla sanitaria en todos los barrios marginales de Kenia. La ONG Sanergy busca proporcionar instalaciones sanitarias decentes a los residentes de Mukuru y utiliza las heces y la orina de los inodoros para proporcionar fertilizantes y energía para el mercado. [78]
La reutilización de aguas residuales en la agricultura es una práctica común en el mundo en desarrollo. En un estudio realizado en Kampala , aunque los agricultores no utilizaban lodos fecales, el 8% de los agricultores utilizaban lodos de aguas residuales como enmienda del suelo. Muchos agricultores aplican abono a partir de estiércol animal y desechos domésticos como acondicionadores del suelo. Por otro lado, los agricultores ya están mezclando sus propios piensos debido a la limitada confianza en la industria de piensos y en la calidad de los productos. [79]
La demanda de electricidad es significativamente mayor que la generación de electricidad y sólo un pequeño margen de la población a nivel nacional tiene acceso a la electricidad. Los pellets producidos a partir de lodos fecales se utilizan en la gasificación para la producción de electricidad. La conversión de lodos fecales en energía podría contribuir a satisfacer las necesidades energéticas presentes y futuras. [80]
En el distrito de Tororo , en el este de Uganda, una región con graves problemas de degradación de la tierra , los pequeños agricultores apreciaron la fertilización con orina como una práctica de bajo costo y bajo riesgo. Descubrieron que podría contribuir a aumentos significativos del rendimiento. Es necesario reconocer la importancia de las normas sociales y las percepciones culturales, pero éstas no son barreras absolutas para la adopción de la práctica. [81]
En Ghana, la única implementación a gran escala son los digestores rurales de pequeña escala, con alrededor de 200 plantas de biogás que utilizan excrementos humanos y estiércol animal como materia prima. Vincular los baños públicos con digestores de biogás como forma de mejorar la higiene comunitaria y combatir las enfermedades transmisibles relacionadas con la higiene, como el cólera y la disentería, también es una solución notable en Ghana. [79]
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )Minimice los olores agregando vinagre blanco o ácido cítrico al recipiente de recolección de orina antes de agregar la orina.
Usamos 1-2 tazas de vinagre blanco o 1 cucharada de ácido cítrico por recipiente de 5 galones.
Agregar vinagre también ayuda a reducir la pérdida de nitrógeno (a través de la volatilización del amoníaco) durante el almacenamiento a corto plazo.
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