Туалеты могут стать источником экологичных альтернатив загрязняющим удобрениям
Переход к циркулярной экономике, где все ресурсы перерабатываются, необходим для борьбы с климатическим кризисом, утратой биоразнообразия и загрязнением. Человеческие отходы также можно перерабатывать в удобрения, если исключить риск попадания вредных микробов или следов фармацевтических препаратов в урожай. Большинство питательных веществ для роста растений содержатся в человеческой моче и фекалиях. Моча особенно богата азотом и калием, а также содержит следовые количества металлов, таких как бор, цинк и железо. Фекалии теоретически могут поставлять другие питательные вещества, такие как фосфор, кальций и магний, или ценный органический углерод в почву.
Новое исследование в Frontiers in Environmental Science показало, что современные «зелёные» продукты, переработанные из человеческих экскрементов, являются отличными и, что важно, безопасными удобрениями для сельского хозяйства.
«Мы показали, что продукты переработки человеческой мочи и фекалий — это жизнеспособные и безопасные азотные удобрения для выращивания капусты. Удобрения из нитрифицированной человеческой мочи дали урожайность, аналогичную обычному удобрению, и не показали какого-либо риска передачи патогенов или фармацевтических препаратов», — заявила первый автор Франциска Хефнер, аспирант Университета Хоэнхайма в Штутгарте.
«Совместное применение нитрифицированных мочевых удобрений и фекального компоста привело к несколько более низкой урожайности, но может увеличить содержание углерода в почве в долгосрочной перспективе, способствуя устойчивому к изменению климата производству продуктов питания».
Сравнение удобрений
Исследователи сравнили товарную урожайность белокочанной капусты, выращенной в 2019 году на песчаных, суглинистых и илистых почвах, обогащённых четырьмя видами переработанных удобрений. В качестве эталонного удобрения использовалась коммерческая органическая винасса, получаемая путём ферментации биомассы из производства биоэтанола.
Также были протестированы два так называемых «нитрифицированных мочевых удобрения» (NUF), современных продукта, синтезированных из человеческой мочи, собранной отдельно от фекалий, в которых азотсодержащие соединения микробами преобразуются в ценные аммоний и нитрат:
- Aurin — недавно одобрен для использования в сельском хозяйстве в Швейцарии, Лихтенштейне и Австрии.
- CROP — разработан Немецким аэрокосмическим центром для рециркуляции сточных вод на лунных или марсианских базах. В исследовании использовался CROP, полученный из стерильного синтетического аналога мочи.
Влияние NUF на рост капусты проверялось как при отдельном внесении в почву, так и в комбинации с фекальным компостом, переработанным из сухих туалетов.
Результаты
Товарная урожайность (часть капусты, пригодная для продажи) составила от 35 до 72 метрических тонн с гектара.
- Наибольшая урожайность — на участках, удобренных Aurin, CROP или винассой.
- Наименьшая урожайность (на 20–45% ниже) — на участках только с фекальным компостом.
- Промежуточная урожайность — при комбинации фекального компоста с NUF.
Урожайность была самой высокой на песке, средней на иле и самой низкой на суглинке. Результаты показывают, что почвы, удобренные NUF, так же продуктивны, как и почвы с коммерческой винассой.
Низкий риск от фармацевтики в компосте
Учёные также проверили фекальный компост на наличие 310 химических веществ — от фармацевтических препаратов до добавок для резины, антипиренов, УФ-фильтров, ингибиторов коррозии и репеллентов. Только 6,5% из них были обнаружены в компосте выше предела обнаружения, включая 11 фармацевтических препаратов, и всё в низких концентрациях.
Из них только обезболивающее ибупрофен и противосудорожный/нормотимический препарат карбамазепин были обнаружены в съедобных частях капусты в крайне низких концентрациях (от 1,05 до 2,8 мкг на кг). Это означает, что для накопления дозы, эквивалентной одной таблетке карбамазепина, нужно было бы съесть более полумиллиона кочанов капусты.
«В целом, риск для здоровья человека из-за попадания фармацевтических соединений в пищевую систему через использование фекального компоста, по-видимому, невелик», — заключили авторы.
«Огромный потенциал»
«Результаты нашего исследования демонстрируют, что нитрифицированные мочевые удобрения, такие как Aurin и CROP, обладают огромным потенциалом в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Они свидетельствуют в пользу более широкого использования этих переработанных продуктов в будущем», — сказала ведущий автор доктор Ариан Краузе.
«При правильной подготовке и контроле качества до 25% обычных синтетических минеральных удобрений в Германии можно было бы заменить рециклированными удобрениями из человеческой мочи и фекалий. В сочетании с переходом к сельскому хозяйству, предполагающему сокращение животноводства и выращивания растений на корм, потребовалось бы ещё меньше синтетических удобрений, что, например, снизило бы потребление ископаемого природного газа».