Некоторым это может показаться неприятным, но человеческие отходы полны питательных веществ, которые могут быть переработаны в ценные продукты, которые могут способствовать устойчивости сельского хозяйства и большей экономической независимости некоторых развивающихся стран.
Города производят огромное количество сточных вод и должны управлять ими. Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработали модель, чтобы выяснить, какие части мира могут получить наибольшую выгоду от рециркуляции азота, калия и фосфора, полученных из отходов жизнедеятельности человека, из городов и обратно на сельскохозяйственные поля. Они сообщают о своих выводах в журнале Nature Sustainability.
«Мы выращиваем наши культуры в поле, вносим богатые питательными веществами удобрения, едим урожай, выделяем весь азот, фосфор и калий, а затем эти питательные вещества попадают на очистные сооружения», - сказал Джереми Гест. профессор гражданской и экологической инженерии и соавтор исследования. «Это очень линейный, однонаправленный поток ресурсов. Разработка более замкнутого цикла питательных веществ создаст возможности, которые могут принести пользу окружающей среде, экономике и сельскому хозяйству».
Исследовательская группа исследовала 56 крупнейших городов на шести континентах, чтобы оценить возможность рециркуляции питательных веществ, полученных из отходов жизнедеятельности человека. Они учитывали такие факторы, как транспортное расстояние, плотность населения и пахотных земель, потребности сельскохозяйственных культур в питательных веществах, а также то, какие типы продуктов лучше всего подходят и где.
«В некоторых случаях сточные воды, прошедшие очистку в целях безопасности, можно использовать для одновременного орошения и удобрения сельскохозяйственных культур», - сказал Джон Триммер, аспирант из Иллинойса и ведущий автор исследования.
Очищенные сточные воды подходят для мест, где сельскохозяйственные культуры растут недалеко от городов, например, во многих частях Африки, Азии и Европы. Тем не менее, воду трудно транспортировать из-за ее веса и относительно низкого содержания питательных веществ, поэтому это не лучший вариант, когда питательные вещества должны преодолевать большие расстояния, чтобы достичь сельскохозяйственных угодий, говорят исследователи.
«В некоторых городах нам потребуется использовать более совершенные технологии для извлечения более концентрированного продукта, подходящего для транспортировки на большие расстояния», - сказал Гест. «Они похожи на кристаллизованные удобрения, к которым мы привыкли, и в большинстве случаев технология их производства из отходов жизнедеятельности человека хорошо известна».
Исследование показывает, что целый ряд городов по всему миру могут извлечь выгоду из предложенного подхода к устойчивому развитию - не только для помощи в выращивании сельскохозяйственных культур, но и для их экономической независимости.
«Например, мы обнаружили, что в Каире, Египет, если бы были использованы все ресурсы азота из сточных вод, город мог бы сократить импорт азотных удобрений Египта примерно наполовину», - сказал Триммер.«Этот тип подхода может также помочь мелким фермерам в таких местах, как страны Африки к югу от Сахары, получить лучший доступ к удобрениям, чем тот, который доступен в настоящее время».
Исследование также определяет части мира, где рециркуляция питательных веществ может иметь меньшее влияние.
«Большинство населенных пунктов, которые мы рассмотрели в США, не кажутся лучшими кандидатами», - сказал Триммер. «Например, такие места, как Нью-Йорк и Бостон, слишком далеки от районов с интенсивным сельским хозяйством. Однако Средний Запад, в частности Чикаго, в нашем анализе показал немного лучшие результаты».
Команда признает, что у этого типа упражнений есть ограничения.
«Поскольку это было разработано как глобальный анализ, этот метод не позволяет нам изучить специфику для каждого города, например, маршруты движения для перевозки питательных веществ или расположение станций очистки сточных вод, среди прочих деталей», - сказал Гест. «Результаты этого исследования следует рассматривать как оценки расстояний переноса питательных веществ, и они полезны для выявления общих тенденций и мест, которые могут потребовать дальнейшего изучения стратегий повторного использования."