Исследователи из Университета Суррея представили результаты работы по извлечению питательных веществ из человеческой мочи для нужд сельского хозяйства. Несмотря на то что моча составляет лишь около одного процента от общего объема сточных вод, в ней сконцентрирована основная часть азота, фосфора и калия – элементов, составляющих основу традиционных минеральных удобрений. Современные очистные сооружения тратят значительные энергетические ресурсы на удаление этих компонентов, в то время как предлагаемый метод позволяет превратить их в возобновляемый ресурс.
В основе предложенного решения лежит прямой осмос – технология мембранной фильтрации с низким энергопотреблением. В отличие от традиционных методов, требующих высокого давления, прямой осмос использует естественную разницу концентраций для очистки и концентрирования нутриентов. Основным препятствием для промышленного внедрения метода до сих пор считалось загрязнение мембран органическими и биологическими отложениями. Однако тесты, проведенные командой ученых под руководством доктора Сиддхарта Гадкари, показали, что предварительная фильтрация и стандартные протоколы очистки позволяют восстановить работоспособность системы без замены дорогостоящих элементов.
Переход к модели циклического использования ресурсов может существенно снизить зависимость аграрного сектора от синтетических удобрений, производство которых сопряжено с высокими выбросами углекислого газа и интенсивным потреблением ископаемого топлива. Подобные системы раздельного сбора стоков, где моча отделяется от общего потока отходов, уже тестируются в промышленных масштабах, в частности в ЮАР. Интеграция таких решений в городскую инфраструктуру позволит не только снизить антропогенную нагрузку на водоемы, но и укрепить продовольственную безопасность за счет локализации производства ключевых компонентов для растениеводства.
По мнению авторов исследования, опубликованного в Journal of Environmental Chemical Engineering, масштабирование технологии прямого осмоса в составе комплексов по переработке отходов способно изменить архитектуру городских санитарных систем. Экономический эффект достигается за счет снижения операционных затрат на очистку сточных вод и получения вторичного сырья, пригодного для коммерческого использования в сельском хозяйстве. Устойчивость мембран к многократным циклам эксплуатации подтверждает готовность технологии к переходу из лабораторных условий в реальный сектор экономики.