Μια ερευνητική ομάδα του Stanford παρουσίασε ένα καινοτόμο σύστημα που μετατρέπει τα ανθρώπινα απόβλητα σε πολύτιμο λίπασμα, ανοίγοντας τον δρόμο για βιώσιμες λύσεις σε περιοχές όπου η πρόσβαση σε ενέργεια και επαρκείς υποδομές είναι περιορισμένη. Το πρωτότυπο αυτό μοντέλο, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Water στις 19 Αυγούστου, συνδυάζει την παραγωγή λιπάσματος από ούρα με την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, παρέχοντας ταυτόχρονα βασικές υπηρεσίες υγιεινής και καθαρότερη διαχείριση λυμάτων.
Ο επικεφαλής της μελέτης, William Tarpeh, επίκουρος καθηγητής Χημικής Μηχανικής στη Σχολή Μηχανικών του Stanford, τόνισε ότι η έρευνα στοχεύει να μετατρέψει ένα πρόβλημα απορριμμάτων σε μια σημαντική ευκαιρία για παραγωγή πόρων. Όπως εξηγεί, τα θρεπτικά στοιχεία που χάνονται στα λύματα, και πολλές φορές καταλήγουν να επιβαρύνουν το περιβάλλον, μπορούν πλέον να αξιοποιηθούν ως πολύτιμα λιπάσματα για τις καλλιέργειες, χωρίς την ανάγκη σύνδεσης με το δίκτυο ηλεκτροδότησης.
Η σημασία αυτής της τεχνολογίας γίνεται εμφανής αν αναλογιστεί κανείς ότι το άζωτο, βασικό συστατικό των εμπορικών λιπασμάτων, παράγεται σήμερα με μια ενεργοβόρα και ρυπογόνα βιομηχανική διαδικασία, συγκεντρωμένη κυρίως σε ανεπτυγμένες χώρες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα οι αγρότες σε φτωχότερες περιοχές να πληρώνουν υψηλότερες τιμές για τις ίδιες πρώτες ύλες. Σύμφωνα με τα στοιχεία της μελέτης, το άζωτο που περιέχεται στα ανθρώπινα ούρα αντιστοιχεί περίπου στο 14% της παγκόσμιας ζήτησης σε λίπασμα.
Το πρωτότυπο που ανέπτυξε η ομάδα του Stanford λειτουργεί διαχωρίζοντας την αμμωνία – μια ένωση αζώτου και υδρογόνου – από τα ούρα μέσω μεμβρανών, χρησιμοποιώντας ηλεκτρισμό που παράγεται από ηλιακούς συλλέκτες. Η αμμωνία στη συνέχεια παγιδεύεται με τη μορφή θειικού αμμωνίου, ενός ευρέως χρησιμοποιούμενου λιπάσματος. Για να επιταχυνθεί η διαδικασία, οι ερευνητές αξιοποίησαν τη θερμότητα που παράγεται στο πίσω μέρος των φωτοβολταϊκών πάνελ, κατευθύνοντάς την στο σύστημα με χάλκινο σωλήνα. Έτσι, όχι μόνο αυξάνεται η παραγωγή αμμωνίας, αλλά τα ίδια τα πάνελ λειτουργούν αποδοτικότερα, αφού αποτρέπεται η υπερθέρμανσή τους.
Η Orisa Coombs, υποψήφια διδάκτορας στη Μηχανολογία και πρώτη συγγραφέας της μελέτης, υπογράμμισε ότι κάθε άνθρωπος παράγει αρκετό άζωτο μέσω των ούρων του ώστε να λιπάνει έναν κήπο. Ωστόσο, οι περισσότερες χώρες εξακολουθούν να εξαρτώνται από ακριβά εισαγόμενα λιπάσματα. Το καινοτόμο σύστημα δείχνει ότι με αρκετή ηλιοφάνεια είναι δυνατή η παραγωγή λιπάσματος επί τόπου, ακόμη και με δυνατότητα αποθήκευσης ή εμπορίας της πλεονάζουσας ηλεκτρικής ενέργειας.
Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι εντυπωσιακά: η ενσωμάτωση της θερμότητας από τα φωτοβολταϊκά αύξησε την παραγωγή ενέργειας κατά σχεδόν 60% και βελτίωσε την αποδοτικότητα ανάκτησης αμμωνίας πάνω από 20% σε σχέση με προηγούμενα μοντέλα. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι η αξιοποίηση της «χαμένης» ενέργειας του ήλιου μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα.
Η ομάδα δημιούργησε επίσης ένα λεπτομερές μοντέλο προσομοίωσης για να εκτιμήσει πώς επηρεάζουν η ηλιοφάνεια, η θερμοκρασία και οι ηλεκτρικές ρυθμίσεις την απόδοση του συστήματος. Στην Ουγκάντα, για παράδειγμα, όπου το λίπασμα είναι ακριβό και το ηλεκτρικό δίκτυο περιορισμένο, η οικονομική απόδοση του συστήματος εκτιμάται σε πάνω από 4 δολάρια ανά κιλό ανακτηθέντος αζώτου – περισσότερο από το διπλάσιο σε σχέση με τις Ηνωμένες Πολιτείες.
Η Coombs εργάζεται ήδη πάνω σε μια νέα εκδοχή του συστήματος, με τριπλάσια χωρητικότητα αντιδραστήρα και δυνατότητα επεξεργασίας μεγαλύτερων ποσοτήτων ούρων, ενώ η διαδικασία θα επιταχύνεται σε συνθήκες έντονης ηλιοφάνειας.
Πέρα από την οικονομική διάσταση, η εφεύρεση αυτή μπορεί να αποδειχθεί καθοριστική και για τη δημόσια υγεία. Σύμφωνα με τα Ηνωμένα Έθνη, πάνω από το 80% των λυμάτων παγκοσμίως παραμένει ακατέργαστο, ιδιαίτερα σε χώρες μεσαίου και χαμηλού εισοδήματος. Το άζωτο στα λύματα μπορεί να μολύνει τα υπόγεια ύδατα, να επηρεάσει πηγές πόσιμου νερού και να προκαλέσει φαινόμενα ευτροφισμού που καταστρέφουν υδρόβιες μορφές ζωής. Με την απομάκρυνση του αζώτου, το σύστημα καθιστά το υπόλοιπο υγρό ασφαλέστερο για απόρριψη ή ακόμη και για άρδευση.
Όπως τόνισε η Coombs, το εγχείρημα δείχνει ότι νερό, τροφή και ενέργεια δεν είναι ανεξάρτητα πεδία, αλλά αλληλένδετα. Η τεχνολογία αυτή δίνει μια καθαρή, επεκτάσιμη και ηλιακά τροφοδοτούμενη λύση, που μπορεί να προσφέρει διέξοδο σε πολλαπλά προβλήματα ταυτόχρονα.
[via]
