Nước tiểu có thể là chìa khóa để mở ra một thế giới "xanh" hơn

Bằng cách thiết kế lại cơ chế thu nước thải, đặc biệt là nước tiểu, chúng ta có thể xây dựng một hệ thống xử lý nước thải tuần hoàn và đem tới lợi ích lớn hơn cho nông nghiệp.

Trong khi nhiều người trong chúng ta chỉ đơn giản là xả nước và quên nó đi, nước tiểu của chúng ta có tiềm năng trở thành một nguồn tài nguyên quý giá. Nước tiểu chứa các chất dinh dưỡng như nitơ, phốt pho và kali, bộ ba dưỡng chất được biết đến trong nông nghiệp là NPK ở dạng hòa tan và cây trồng có thể hấp thụ, tương tự như phân bón tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong trồng trọt.

Tuy nhiên vì nguồn nước tiểu chưa được quan tâm sát sao nên việc đi tiểu của thế giới không mang lại lợi ích cho chính chúng ta cũng như hành tinh này. Chỉ có 7% nước thải trên thế giới được xử lý hoàn toàn để loại bỏ nitơ và khi nước thải có chứa nước tiểu được thải vào các vùng nước, nó giống như một chất ô nhiễm khiến tảo nở hoa và cá chết. Khoảng 80% nước thải trên toàn cầu bị hoàn trả lại môi trường không qua xử lý và góp phần làm lây lan dịch bệnh.

Sản xuất phân bón tổng hợp phụ thuộc rất nhiều vào các nguồn tài nguyên hữu hạn và nhiên liệu hóa thạch. Quá trình biến đổi nitơ từ khí thành hợp chất hòa tan để thực vật có thể hấp thụ sẽ phải dùng tới nhiên liệu hóa thạch. Người ta ước tính rằng phản ứng này được gọi là quy trình Haber-Bosch, tiêu thụ khoảng 1% năng lượng được sản xuất trên thế giới. Trong khi đó, phốt pho và kali là những khoáng chất có trữ lượng giới hạn. Mặc dù các ước tính khác nhau nhưng một số nhà khoa học cho biết, trữ lượng khai tháng có thể đạt đỉnh vào khoảng năm 2030, sau đó sản lượng sẽ giảm dần do trữ lượng khoáng sản giảm và chất lượng đi xuống.

Từ những thực tế trên đã tạo ra động lực để các nhà khoa học quyết tâm tìm cách tái chế thứ "vàng lỏng" của con người, đó là nước tiểu để dần thay thế các khoáng chất tạo ra phân bón cho cây trồng.

Con người đang bỏ qua nguồn "phân bón" vô giá được lấy từ chính chất thải của mình

Tại Viện Rich Earth ở Vermont, Mỹ, các nhà nghiên cứu đã thu thập nước tiểu từ những cư dân gần đó và tiến hành các thử nghiệm trên thực địa.

Tổng cộng có khoảng 200 người đóng góp với sự trợ giúp của các nhà vệ sinh đặc biệt giúp tách nước tiểu khỏi phân. Trong các thử nghiệm so sánh đối chứng nước tiểu, phân bón tổng hợp và không bón phân, họ không tìm thấy sự khác biệt về năng suất giữa ​​ruộng cỏ khô được bón bằng phân bón làm từ nước tiểu và phân bón thông thường.

Giám đốc nghiên cứu Abraham Noe-Hays cho biết: "Tái chế nước tiểu giải quyết hai vấn đề cùng một lúc: lượng nước tiểu dư thừa và nhu cầu nitơ của nông nghiệp. Đó là một nền kinh tế tuần hoàn. Khi bạn thu hồi nước tiểu, thứ bạn từng nghĩ là chất thải giờ đây thực sự là nguyên liệu thô".

Nhà vệ sinh và bồn tiểu đã có từ hàng chục năm nay. Tuy nhiên, chúng không phải là không có vấn đề. Chúng có thể bốc mùi và tạo ra một khối lượng lớn nước tiểu bay đi miễn phí bón nước tiểu.

Jenna Senecal, một nhà nghiên cứu nghiên cứu sản xuất phân bón từ nước tiểu tại Đại học Khoa học Nông nghiệp Thụy Điển cho biết, một gia đình 4 người đi tiểu khoảng 49,2 lít/tuần và con số đó có thể lên đến hàng triệu lít nước mỗi năm ở một thành phố lớn. Đó là lý do tại nhóm của Senecal muốn phát triển một giải pháp tiềm năng hơn, đó là hệ thống bay hơi nước tiểu.

Nhưng việc cô đặc nước tiểu thông qua quá trình bay hơi khó hơn là làm ấm nó. Khi chúng ta đi tiểu, nitơ chủ yếu được chứa trong hợp chất urê. Nhưng các enzym trong nước tiểu chuyển urê đó thành amoniac. Chất này dễ bay hơi, tạo thành khí và biến mất.

Senecal đang nghiên cứu một hệ thống làm bay hơi sử dụng vật liệu kiềm để tăng độ pH của nước tiểu và ngăn phản ứng này. Khi độ pH trên 10, nước có thể bay hơi và tạo ra một thứ bột đậm đặc chứa chất dinh dưỡng bằng 5% thể tích của chất lỏng ban đầu. Thông qua việc làm khô, nhóm nghiên cứu có thể thu được một loại phân bón có khối lượng tương đương với chất dinh dưỡng của loại phân bón thông thường điển hình.

Loại nước tiểu khô này có thể vo thành viên và bán cho nông dân. Senecal gần đây đã mở công ty Sanitation360 nhằm mục đích cung cấp phân bón làm từ nước tiểu ra thị trường. Cô đã được một nhà sản xuất sữa yến mạch và một công ty bia liên hệ. Nếu thiết kế nhà vệ sinh sắp ra mắt của Sanitation360 thành công, nó sẽ thu hút các nhà sản xuất thực phẩm đang tìm cách phát triển xanh hơn.

Ngoài ra còn có một số cách khác để cô đặc nước tiểu. Tại Viện Rich Earth Institute, Noe-Hays đang nghiên cứu phương pháp đóng băng.

Khi đi tiểu trong bể được làm lạnh, phần nước đóng băng được chứa riêng biệt. Nguyên liệu thô cuối cùng thu được có khối lượng ít hơn 90%, trong khi vẫn giữ được 90% chất dinh dưỡng.

Trong một phân tích vòng đời so sánh hệ thống nước thải truyền thống với hệ thống chuyển hướng nước tiểu, Stephen Hilton, nhà nghiên cứu hệ thống bền vững tại Đại học Michigan nhận thấy rằng,hệ thống mới hoạt động tốt hơn. Phân tích cũng tính đến năng lượng và vật liệu cần thiết cho các nhà máy nước thải khi loại bỏ nitơ và phốt pho khỏi nước thải và tác động môi trường của việc sản xuất phân bón từ nước tiểu so với các quy trình thông thường.

Mai Huyền (Theo Popsci)