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Chelsea Wold hè una ghjurnalista freelance basata in L'Aia, Paesi Bassi è autore di Daydream: An Urgent Global Quest to Change Toilets.
I sistemi di toilette spezializati estraenu l'azotu è altri nutrienti da l'urina per aduprà cum'è fertilizante è altri prudutti. Creditu di l'imagine: MAK/Georg Mayer/EOOS NEXT
Gotland, a più grande isula di Svezia, hà poca acqua dolce. À u listessu tempu, i residenti sò cunfruntati à livelli periculosi d'inquinamentu da l'agricultura è i sistemi di fognatura chì causanu fioriture d'alghe dannose intornu à u Mari Balticu. Puderanu tumbà i pesci è fà ammalà a ghjente.
Per aiutà à risolve sta seria di prublemi ambientali, l'isula mette e so speranze nantu à l'unica sustanza improbabile chì li lega: l'urina umana.
À partesi da u 2021, a squadra di ricerca hà cuminciatu à travaglià cù una sucietà lucale chì affitta toilette portatili. L'obiettivu hè di raccoglie più di 70 000 litri d'urina in un periodu di 3 anni in orinatoi senza acqua è toilette dedicate in parechji lochi durante a stagione turistica estiva. A squadra hè ghjunta da l'Università Svedese di Scienze Agricole (SLU) in Uppsala, chì hà creatu una sucietà chjamata Sanitation360. Usendu un prucessu sviluppatu da i circadori, anu asciugatu l'urina in pezzi simili à u cimentu, chì anu poi macinatu in polvere è pressatu in granuli di fertilizante chì si adattanu à l'attrezzature agricule standard. L'agricultori lucali utilizanu u fertilizante per cultivà orzu, chì hè poi mandatu à e fabbriche di birra per pruduce birra chì pò vultà in u ciclu dopu u cunsumu.
Prithvi Simha, ingegnere chimica à SLU è CTO di Sanitation360, hà dettu chì l'obiettivu di i circadori hè di "andà al di là di u cuncettu è mette in pratica" u riutilizazione di l'urina à grande scala. L'obiettivu hè di furnisce un mudellu chì pò esse emulatu in u mondu sanu. "U nostru scopu hè chì tutti, in ogni locu, facenu questu eserciziu".
In un esperimentu in Gotland, l'orzu fecundatu cù l'urina (à diritta) hè statu paragunatu cù e piante micca fecundate (in centru) è cù fertilizanti minerali (à manca). Creditu di l'imagine: Jenna Senecal.
U prugettu Gotland face parte di un sforzu mundiale simile per separà l'urina da altre acque reflue è riciclalla in prudutti cum'è fertilizante. A pratica, cunnisciuta cum'è diversione di l'urina, hè studiata da gruppi in i Stati Uniti, Australia, Svizzera, Etiopia è Sudafrica, frà altri. Quessi sforzi vanu assai al di là di i laboratori universitari. L'urinatoi senza acqua sò cunnessi à i sistemi di smaltimentu di i scantinati in l'uffizii in Oregon è in i Paesi Bassi. Parigi prevede d'installà toilette chì devianu l'urina in una ecozona di 1.000 residenti chì hè custruita in u 14esimu arrondissement di a cità. L'Agenzia Spaziale Europea piazzerà 80 toilette in a so sede di Parigi, chì cumincierà l'operazioni più tardi quest'annu. I sustenitori di a diversione di l'urina dicenu chì puderia truvà usi in lochi chì vanu da avamposti militari improvvisati à campi di rifugiati, centri urbani ricchi è baraccopoli tentacolari.
I scientifichi dicenu chì a diversione di l'urina, s'ella hè implementata à grande scala in u mondu sanu, puderia purtà enormi benefici à l'ambiente è à a salute publica. Questu hè in parte perchè l'urina hè ricca di nutrienti chì ùn inquinanu micca i corpi idrici è pò esse aduprata per fertilizà e culture o in i prucessi industriali. Simha stima chì l'omu produce abbastanza urina per rimpiazzà circa un quartu di i fertilizanti attuali di azotu è fosfatu in u mondu; cuntene ancu potassiu è parechji oligoelementi (vede "Custituenti in l'urina"). U megliu di tuttu, ùn ghjittendu micca l'urina in u scaricu, risparmiate assai acqua è riducete u pesu nantu à un sistema fognariu invechjatu è sovraccaricatu.
Sicondu l'esperti in u duminiu, parechji cumpunenti di deviazione di l'urina puderanu prestu diventà largamente dispunibili grazia à i progressi in i bagni è in e strategie di smaltimentu di l'urina. Ma ci sò ancu grandi ostaculi à u cambiamentu fundamentale in unu di l'aspetti più fundamentali di a vita. I circadori è l'imprese devenu affruntà una miriade di sfide, da u miglioramentu di a cuncepzione di i bagni chì devianu l'urina à fà chì l'urina sia più faciule da trasfurmà è trasfurmà in prudutti preziosi. Questu pò include sistemi di trattamentu chimicu cunnessi à bagni individuali o apparecchiature di cantina chì servenu tuttu l'edifiziu è furniscenu servizii per u recuperu è a manutenzione di u pruduttu cuncintratu o induritu risultante (vede "Da l'urina à u pruduttu"). Inoltre, ci sò prublemi più ampi di cambiamentu suciale è accettazione, ligati sia à i vari gradi di tabù culturali assuciati à i rifiuti umani sia à cunvenzioni prufonde nantu à l'acque reflue industriali è i sistemi alimentari.
Mentre a sucietà hè cunfruntata à a scarsità d'energia, d'acqua è di materie prime per l'agricultura è l'industria, a deviazione è u riutilizazione di l'urina sò "una sfida maiò per u modu in cui furnimu servizii sanitarii", dice a biologa Lynn Broaddus, una consulente di sustenibilità basata in Minneapolis. . "Un generu chì diventerà sempre più impurtante. Minnesota, era l'ex presidente di a Federazione Acquatica d'Alexandria, Virginia, una associazione mundiale di prufessiunali di a qualità di l'acqua. "Hè in realtà qualcosa di valore".
Una volta, l'urina era una merce preziosa. In u passatu, alcune sucietà l'utilizavanu per fertilizà e culture, fà u cuoio, lavà i vestiti è fà a polvere da sparu. Dopu, à a fine di u XIXu seculu è à u principiu di u XXu seculu, u mudellu mudernu di gestione centralizzata di l'acque reflue hè natu in Gran Bretagna è si hè spartu in u mondu sanu, culminendu in a cusiddetta cecità urinaria.
In questu mudellu, i bagni utilizanu l'acqua per scorrere rapidamente l'urina, e feci è a carta igienica in u scaricu, mischiata cù altri fluidi da fonti domestiche, industriali, è qualchì volta da i scarichi di e piogge. In l'impianti centralizzati di trattamentu di l'acque reflue, i prucessi à alta intensità energetica utilizanu microrganismi per trattà l'acque reflue.
Sicondu e regule lucali è e cundizioni di a stazione di trattamentu, l'acqua usata scaricata da questu prucessu pò ancu cuntene quantità significative di azotu è altri nutrienti, è ancu altri contaminanti. U 57% di a pupulazione mundiale ùn hè micca cunnessa à un sistema fognariu centralizatu (vede "Acque fognarie umane").
I scientifichi stanu travagliendu per fà chì i sistemi centralizati sianu più sustenibili è menu inquinanti, ma cuminciendu cù a Svezia in l'anni 1990, certi circadori stanu spinghjendu per cambiamenti più fundamentali. I progressi à a fine di u pipeline sò "solu un'altra evoluzione di a stessa dannata cosa", hà dettu Nancy Love, un ingegnere ambientale à l'Università di Michigan in Ann Arbor. A deviazione di l'urina serà "trasfurmativa", dice ella. In u Studiu 1, chì hà simulatu i sistemi di gestione di l'acque reflue in trè stati americani, ella è i so culleghi anu paragunatu i sistemi cunvinziunali di trattamentu di l'acque reflue cù ipotetichi sistemi di trattamentu di l'acque reflue chì devianu l'urina è utilizanu nutrienti recuperati invece di fertilizzanti sintetici. Stimanu chì e cumunità chì utilizanu a deviazione di l'urina ponu riduce l'emissioni generali di gas serra di u 47%, u cunsumu di energia di u 41%, u cunsumu d'acqua dolce di circa a metà è l'inquinamentu di l'acque reflue da nutrienti di u 64%.
Tuttavia, u cuncettu ferma di nicchia è largamente limitatu à zone autonome cum'è l'ecovillaggi scandinavi, l'edifici rurali annessi è i sviluppi in zone à bassu redditu.
Tove Larsen, ingegnere chimica à l'Istitutu Federale Svizzeru per a Scienza è a Tecnulugia Acquatica (Eawag) in Dübendorf, dice chì gran parte di l'arretratu hè causatu da i bagni stessi. Introdutti per a prima volta nantu à u mercatu in l'anni 1990 è 2000, a maiò parte di i bagni chì devianu l'urina anu una piccula vasca davanti à elli per raccoglie u fluidu, un ambiente chì richiede una mira attenta. Altri disinni includenu nastri trasportatori azionati à pedi chì permettenu à l'urina di drenà mentre u letame hè trasportatu versu u compost bin, o sensori chì azionanu valvole per dirigere l'urina versu una presa separata.
Un prototipu di toilette chì separa l'urina è l'asciuga in polvere hè in prova à a sede di a cumpagnia svedese d'acqua è di fognature VA SYD in Malmö. Creditu d'imagine: EOOS NEXT
Ma in i prughjetti sperimentali è di dimustrazione in Europa, a ghjente ùn hà micca abbracciatu u so usu, hà dettu Larsen, lagnendusi ch'elli sò troppu ingombranti, puzzolenti è inaffidabili. "Eramu veramente scoraggiati da u tema di i bagni".
Queste preoccupazioni anu perseguitatu u primu usu à grande scala di toilette chì devianu l'urina, un prughjettu in a cità sudafricana di Ethekwini in l'anni 2000. Anthony Odili, chì studia a gestione sanitaria à l'Università di KwaZulu-Natal in Durban, hà dettu chì l'espansione brusca di e fruntiere post-apartheid di a cità hà purtatu l'autorità à piglià u cuntrollu di alcune zone rurali povere senza infrastrutture di toilette è acqua.
Dopu à l'epidemia di colera in l'aostu 2000, l'autorità anu messu in opera rapidamente parechje strutture sanitarie chì rispondevanu à i vincoli finanziarii è pratichi, cumprese circa 80 000 toilette secche cù deviazione di l'urina, a maiò parte di e quali sò sempre in usu oghje. L'urina scorre in u terrenu da sottu à a toilette, è e feci finiscenu in un almacenu chì a cità hà svuotatu ogni cinque anni dapoi u 2016.
Odili hà dettu chì u prugettu hà creatu impianti sanitarii più sicuri in a zona. Tuttavia, a ricerca in scienze suciali hà identificatu parechji prublemi cù u prugramma. Malgradu l'idea chì i bagni sò megliu cà nunda, studii, cumpresi alcuni di i studii à i quali hà participatu, anu dimustratu dopu chì l'utilizatori in generale ùn li piacenu micca, hà dettu Odili. Parechji di elli sò custruiti cù materiali di scarsa qualità è sò scomodi da aduprà. Mentre chì tali bagni devenu teoricamente impedisce l'odori, l'urina in i bagni eThekwini finisce spessu in u almacenamentu fecale, creendu un odore terribile. Sicondu Odili, a ghjente "ùn pudia micca respirà nurmalmente". Inoltre, l'urina ùn hè praticamente micca aduprata.
Infine, secondu Odili, a decisione d'introduce toilette secche chì devianu l'urina hè stata presa da cima à fondu è ùn hà micca pigliatu in contu e preferenze di a ghjente, principalmente per ragioni di salute publica. Un studiu di u 20173 hà trovu chì più di u 95% di i rispondenti di eThekwini vulianu accede à e toilette convenienti è inodori aduprate da i ricchi residenti bianchi di a cità, è parechji avianu previstu di installalli quandu e cundizioni u permetteranu. In Sudafrica, e toilette sò state dapoi longu un simbulu di disuguaglianza razziale.
Tuttavia, u novu cuncepimentu puderia esse una svolta in a diversione urinaria. In u 2017, guidata da u designer Harald Grundl, in cullaburazione cù Larsen è altri, a sucietà di cuncepimentu austriaca EOOS (secondaria di EOOS Next) hà publicatu una trappula per l'urina. Questu elimina a necessità per l'utente di mirà, è a funzione di diversione di l'urina hè guasi invisibile (vede "Novu tipu di toilette").
Utilizza a tendenza di l'acqua à attaccà si à e superfici (chjamata effettu bollitore perchè agisce cum'è un bollitore gocciolante goffo) per dirige l'urina da a parte anteriore di u WC in un foru separatu (vede "Cumu riciclà l'urina"). Sviluppatu cù u finanziamentu di a Fundazione Bill & Melinda Gates in Seattle, Washington, chì hà sustinutu una vasta gamma di ricerca nantu à l'innuvazione di i toilette per i ambienti à bassu redditu, u sifone per l'urina pò esse incorporatu in tuttu, da i mudelli di piedistallu ceramicu di alta gamma à e padelle accovacciate in plastica. Sviluppatu cù u finanziamentu di a Fundazione Bill & Melinda Gates in Seattle, Washington, chì hà sustinutu una vasta gamma di ricerca nantu à l'innuvazione di i toilette per i ambienti à bassu redditu, u sifone per l'urina pò esse incorporatu in tuttu, da i mudelli di piedistallu ceramicu di alta gamma à e padelle accovacciate in plastica. Sviluppatu cù u finanziamentu di a Fundazione Bill & Melinda Gates in Seattle, Washington, chì hà sustinutu una vasta gamma di ricerca nantu à l'innuvazione di toilette à bassu redditu, u sifone d'urina pò esse integratu in tuttu, da i mudelli cù piedistalli ceramici à i squat di plastica.vasi. Sviluppatu cù u finanziamentu di a Fundazione Bill & Melinda Gates in Seattle, Washington, chì sustene una ricerca approfondita nantu à l'innuvazione di i toilette à bassu redditu, u raccoglitore d'urina pò esse integratu in tuttu, da i mudelli di alta gamma basati nantu à a ceramica à i vassoi di plastica per squat.U fabricatore svizzeru LAUFEN hà digià messu in vendita un pruduttu chjamatu "Save!" per u mercatu europeu, ancu s'è u so costu hè troppu altu per parechji cunsumatori.
L'Università di KwaZulu-Natal è u Cunsigliu Municipale di eThekwini stanu ancu pruvendu versioni di toilette cù sifone d'urina chì ponu devià l'urina è caccià e particelle. Sta volta, u studiu si cuncentra di più nantu à l'utilizatori. Odie hè ottimistu chì a ghjente preferirà i novi toilette cù sifone d'urina perchè anu un odore megliu è sò più faciuli d'utilizà, ma nota chì l'omi devenu pusà si per urinà, ciò chì hè un grande cambiamentu culturale. Ma se e toilette "sò ancu aduttate è aduttate da i quartieri à altu redditu - da persone di diverse origini etniche - aiuterà veramente à sparghje", hà dettu. "Avemu sempre bisognu di avè una lente razziale", hà aghjustatu, per assicurassi chì ùn sviluppinu micca qualcosa chì hè vistu cum'è "solu neri" o "solu poveri".
A separazione di l'urina hè solu u primu passu in a trasfurmazione di l'assainimentu. A prossima parte hè di capisce ciò chì fà. In e zone rurale, a ghjente pò almacenalla in tini per tumbà qualsiasi patogenu è poi applicalla à i terreni agriculi. L'Organizazione Mondiale di a Salute face raccomandazioni per sta pratica.
Ma l'ambiente urbanu hè più cumplicatu - hè quì chì si produce a maiò parte di l'urina. Ùn saria micca praticu custruisce parechje fognature separate in tutta a cità per furnisce l'urina in un locu cintrali. È postu chì l'urina hè circa 95 per centu acqua, hè troppu cara da almacenà è trasportà. Dunque, i circadori si stanu cuncentrendu nantu à l'asciugatura, a cuncentrazione o altrimenti l'estrazione di nutrienti da l'urina à u livellu di una toilette o di un edifiziu, lascendu l'acqua daretu.
Ùn serà micca faciule, disse Larson. Da un puntu di vista ingegneristicu, "l'urina hè una mala suluzione", disse. In più di l'acqua, a maiò parte hè urea, un cumpostu riccu in azotu chì u corpu produce cum'è sottoproduttu di u metabolismu di e proteine. L'urea hè utile per sè stessa: a versione sintetica hè un fertilizante azotatu cumunu (vede Requisiti di Azotu). Ma hè ancu difficiule: quandu hè cumminata cù l'acqua, l'urea si trasforma in ammoniaca, chì dà à l'urina u so odore caratteristicu. S'ella ùn hè micca attivata, l'ammoniaca pò sente un odore, inquinà l'aria è caccià u preziosu azotu. Catalizzata da l'enzima ureasi ubiquitario, sta reazione, chjamata idrolisi di l'urea, pò piglià parechji microsecondi, facendu di l'ureasi unu di l'enzimi più efficienti cunnisciuti.
Certi metudi permettenu à l'idrolisi di cuntinuà. I circadori di l'Eawag anu sviluppatu un prucessu avanzatu chì trasforma l'urina idrolizzata in una suluzione nutritiva cuncintrata. Prima, in l'acquariu, i microorganismi cunvertenu l'ammoniaca volatile in nitratu d'ammoniu non volatile, un fertilizante cumunu. U distillatore cuncentra tandu u liquidu. Una filiale chjamata Vuna, ancu basata in Dübendorf, travaglia per cummercializà un sistema per l'edificii è un pruduttu chjamatu Aurin, chì hè statu appruvatu in Svizzera per e piante alimentari per a prima volta in u mondu.
Altri cercanu di fermà a reazione d'idrolisi aumentendu o abbassendu rapidamente u pH di l'urina, chì hè di solitu neutru quandu hè escreta. In u campus di l'Università di Michigan, Love collabora cù l'Earth Abundance Institute, un'urganizazione senza scopu di lucro, in Brattleboro, Vermont, per sviluppà un sistema per l'edificii chì elimina l'acidu citricu liquidu da i bagni deviatori è i bagni senza acqua. L'acqua erutta da l'urinatoi. L'urina hè tandu cuncintrata da ripetute congelazioni è scongelazioni.
Una squadra di a SLU guidata da l'ingegnere ambientale Bjorn Winneros nant'à l'isula di Gotland hà sviluppatu un modu per asciugà l'urina in urea solida mischiata cù altri nutrienti. A squadra valuta u so ultimu prototipu, una toilette indipendente cù asciugatrice integrata, à a sede di a cumpagnia svedese d'acqua è fognature VA SYD in Malmö.
Altri metudi miranu à i nutrienti individuali in l'urina. Puderanu esse integrati più facilmente in e catene di furnimentu esistenti per fertilizanti è prudutti chimichi industriali, dice l'ingegnere chimicu William Tarpeh, un anzianu borsista postdottoratu à Love's chì hè avà à l'Università di Stanford in California.
Un metudu cumunu per restaurà u fosforu da l'urina idrolizzata hè l'aghjunta di magnesiu, chì provoca a precipitazione di un fertilizante chjamatu struvite. Tarpeh sperimenta cù granuli di materiale adsorbente chì ponu rimuovere selettivamente l'azotu cum'è ammonia6 o u fosforu cum'è fosfatu. U so sistema usa un fluidu differente chjamatu rigenerante chì scorre attraversu i palloncini dopu chì si esauriscenu. U rigenerante piglia i nutrienti è rinnova e palle per u prossimu giru. Questu hè un metudu passivu à bassa tecnulugia, ma i rigeneranti cummerciali sò dannosi per l'ambiente. Avà a so squadra prova à fà prudutti più economici è più rispettosi di l'ambiente (vede "Inquinamentu di u Futuru").
Altri circadori stanu sviluppendu modi per generà elettricità piazzendu urina in pile à combustibile microbiche. In Cape Town, Sudafrica, un'altra squadra hà sviluppatu un metudu per fà mattoni di custruzzione non cunvinziunali mischjendu urina, sabbia è batteri chì producenu ureasi in un stampu. Si calcificanu in ogni forma senza coce. L'Agenzia Spaziale Europea cunsidereghja l'urina di l'astronauti cum'è una risorsa per custruisce abitazioni nantu à a luna.
«Quandu pensu à u grande avvene di u riciclaggio di l'urina è di l'acqua usata, vulemu esse capace di pruduce u più prudutti pussibule», hà dettu Tarpeh.
Mentre i circadori cercanu una seria d'idee per a cummercializazione di l'urina, sanu chì hè una battaglia in salita, soprattuttu per una industria radicata. L'imprese di fertilizzanti è alimentari, l'agricultori, i pruduttori di toilette è i regulatori sò stati lenti à fà cambiamenti significativi à e so pratiche. "Ci hè assai inerzia quì", hà dettu Simcha.
Per esempiu, à l'Università di California, Berkeley, l'installazione di ricerca è educazione di u LAUFEN save! Ciò include a spesa per l'architetti, a custruzzione è u rispettu di e regulazioni municipali - è questu ùn hè ancu fattu, hà dettu Kevin Ona, un ingegnere ambientale chì travaglia avà à l'Università di West Virginia in Morgantown. Hà dettu chì a mancanza di codici è regulamenti esistenti hà creatu prublemi per a gestione di l'installazioni, cusì s'hè unitu à u gruppu chì stava sviluppendu novi codici.
Una parte di l'inerzia pò esse duvuta à a paura di a resistenza di i cumpratori, ma un'inchiesta di u 2021 nantu à e persone in 16 paesi7 hà trovu chì in lochi cum'è a Francia, a Cina è l'Uganda, a vuluntà di cunsumà alimenti arricchiti cù l'urina era vicina à l'80% (vede A ghjente u manghjarà?).
Pam Elardo, chì dirige l'Amministrazione di l'Acque Residue cum'è amministratrice aggiunta di l'Agenzia di Prutezzione Ambientale di a Cità di New York, hà dettu ch'ella sustene innovazioni cum'è a diversione di l'urina, postu chì l'ubbiettivi chjave di a so cumpagnia sò di riduce ulteriormente l'inquinamentu è di riciclà e risorse. Aspetta chì per una cità cum'è New York, u metudu u più praticu è u più economicu per devià l'urina saranu i sistemi fora di a rete in edifici di ristrutturazione o novi, cumplementati da operazioni di manutenzione è di raccolta. Se l'innovatori ponu risolve un prublema, "duverianu travaglià", hà dettu.
Dati sti progressi, Larsen prevede chì a pruduzzione di massa è l'automatizazione di a tecnulugia di diversione di l'urina ùn saranu micca luntane. Questu migliurà u casu cummerciale per sta transizione versu a gestione di i rifiuti. A diversione urinaria "hè a tecnica ghjusta", hà dettu. "Questa hè l'unica tecnulugia chì pò risolve i prublemi di manghjà in casa in un tempu ragiunevule. Ma a ghjente deve decide si".
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