Energia solar transforma dejetos humanos em fertilizante

Banheiro biológico é instalado na aldeia Itakupe, no Jaraguá.

Máquina transforma fezes em gás de cozinha e fertilizante em aldeia de SP.

Um aparelho portátil que transforma fezes humanas em gás de cozinha e fertilizante está mudando a vida dos 800 moradores de uma área indígena a 40 minutos do centro de São Paulo.

Dejetos humanos podem ser transformados em fertilizante e também em energia utilizando a tecnologia de biodigestores e sistemas que aproveitam a energia solar para gerar biogás, que é convertido em eletricidade ou combustível, enquanto os resíduos sólidos da compostagem se tornam um fertilizante orgânico de alta qualidade. Essa abordagem não só resolve o problema da gestão de resíduos, mas também melhora a higiene, promove o desenvolvimento sustentável e oferece benefícios econômicos às comunidades.

Como funciona o processo:

1. Coleta e Separação

Dejetos humanos são coletados e separados, muitas vezes utilizando sistemas de vasos que dividem os resíduos líquidos dos sólidos.

2. Tratamento no Biodigestor

Os resíduos são inseridos em um biodigestor, um tanque onde são decompostos por bactérias na ausência de oxigênio (processo anaeróbico).

3. Produção de Biogás e Fertilizante

Durante a biodigestão, são produzidos:

Biogás: Um combustível (rico em metano) que pode ser usado para cozinhar, gerar eletricidade ou aquecimento, usando energia solar para alimentar os sistemas.

Biofertilizante: O material orgânico que sobra da digestão é transformado em um biofertilizante natural, rico em nutrientes, que melhora a produtividade das culturas.

Benefícios: Melhora da Higiene e Saneamento: Reduz o risco de doenças transmitidas por dejetos, especialmente em áreas com acesso precário a saneamento básico.

Recurso Energético: O biogás é uma fonte de energia renovável que pode ser utilizada em casas e comunidades.

Agricultura Sustentável: O biofertilizante substitui os químicos, protegendo o solo e os microrganismos, além de aumentar a produção agrícola.

Benefícios Econômicos: Gera renda para pequenos agricultores e comunidades, além de reduzir os custos com o tratamento de resíduos.

Pesquisadores da Universidade de Stanford construíram um sistema de decapagem eletroquímica fotovoltaica-térmica que extrai nutrientes fertilizantes da urina humana. Eles dizem que o sistema pode fornecer uma alternativa econômica em regiões com acesso limitado a fertilizantes convencionais.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Stanford desenvolveu um protótipo que usa energia solar para extrair nutrientes da urina humana para criar um fertilizante sustentável.

Eles apresentaram o sistema em “Prototyping and modelling a photovoltaic–thermal electrochemical stripping system for distributed urine nitrogen recovery“, disponível na revista de pesquisa Nature Water.

O protótipo usa energia solar por meio de um sistema de decapagem eletroquímica fotovoltaica-térmica para capturar nitrogênio, um componente-chave de fertilizantes comerciais, de resíduos de água humana. O nitrogênio na urina humana globalmente é equivalente a cerca de 14% da demanda anual de fertilizantes.

Os pesquisadores disseram em um comunicado que o sistema separa a amônia, um composto químico composto de nitrogênio e hidrogênio, da urina. Isso é feito por meio de uma série de câmaras separadas por membranas que usam eletricidade solar para conduzir íons e reter a amônia como sulfato de amônio, um fertilizante comum.

Os pesquisadores coletaram o calor residual da parte traseira dos painéis solares por meio de uma placa fria de tubo de cobre anexada para aquecer o líquido usado no processo eletroquímico. Eles descobriram que isso ajudou a acelerar o aquecimento e incentivou a produção de gás amônia, a etapa final do processo de separação.

Descobriu-se que a utilização de calor residual de painéis solares aumenta sua geração de energia em quase 60%, melhorando a eficiência de recuperação de amônia em mais de 20%, em comparação com os protótipos anteriores.

Orisa Coombs, principal autora do estudo, explicou que, apesar de cada pessoa produzir nitrogênio suficiente na urina para fertilizar um jardim, grande parte do mundo depende de fertilizantes importados caros. “Você não precisa de uma fábrica de produtos químicos gigante ou mesmo de uma tomada de parede”, acrescentou Coombs. “Com luz solar suficiente, você pode produzir fertilizantes exatamente onde é necessário e, potencialmente, até armazenar ou vender o excesso de eletricidade”.

A pesquisa também apresenta um modelo projetado para entender como as mudanças na luz solar, temperatura e configuração elétrica afetariam o desempenho do sistema.

Ele descobriu que em regiões como Uganda, o sistema protótipo poderia gerar até US $ 4,13 / kg de nitrogênio recuperado, mais que o dobro dos ganhos potenciais nos Estados Unidos. Isso ajudou os pesquisadores a concluir que seu sistema é uma alternativa viável e econômica aos fertilizantes tradicionais, particularmente em áreas onde o acesso a insumos agrícolas é limitado e onde os fertilizantes permanecem caros.

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A Universidade de Stanford disse que a remoção de nitrogênio da urina torna o líquido restante mais seguro para descarga ou reutilização para irrigação, o que acrescenta que pode ser um “divisor de águas em muitos países onde apenas uma pequena porcentagem da população está conectada a sistemas de esgoto centralizados”.

“Muitas vezes pensamos em água, alimentos e energia como sistemas completamente separados, mas este é um daqueles raros casos em que a inovação em engenharia pode ajudar a resolver vários problemas ao mesmo tempo”, disse Coombs. “É limpo, escalável e literalmente alimentado pelo sol”. (pv-magazine-brasil)