A urina humana pode ser uma fonte eficaz e sustentável de fertilizante.

Um novo estudo concluiu que a urina humana pode ser concentrada num líquido rico em fertilizante através de um sistema de filtração de baixo consumo energético, capaz de manter o funcionamento ao longo de ciclos repetidos.

Ao transformar um resíduo frequentemente ignorado numa fonte prática de nutrientes agrícolas, a investigação reinterpreta aquilo que as cidades hoje descarregam pelo autoclismo.

Como decorreram os testes

Ao longo de vários ciclos de tratamento, a membrana continuou a extrair água de urina real, retendo um volume menor de líquido com elevada concentração de nutrientes.

O Dr. Siddharth Gadkari, da Universidade de Surrey, demonstrou que o processo se mantém em condições próximas da realidade, e não apenas em ensaios simplificados.

Em vez de colapsar de forma súbita, o sistema foi perdendo velocidade à medida que material se acumulava na superfície da membrana.

Esse acumular de material tornou-se o principal entrave ao uso prolongado, levantando a questão central: até que ponto é possível preservar o desempenho ao longo do tempo.

Recuperar os nutrientes presentes na urina

Apesar de representar cerca de um por cento das águas residuais domésticas, a urina transporta uma grande parte do azoto e do fósforo existentes no esgoto doméstico.

Quando esses nutrientes seguem pelo cano, as ETAR têm depois de os remover, muitas vezes com consumo adicional de energia e recurso a químicos.

Entretanto, os agricultores acabam por comprar novamente esses mesmos elementos sob a forma de fertilizantes, depois de sistemas industriais transformarem azoto em amoníaco à escala massiva.

“Os nossos resultados mostram que, com a abordagem de tratamento certa, conseguimos recuperar estes nutrientes de forma eficiente e, ao mesmo tempo, reduzir as exigências energéticas do tratamento de águas residuais”, afirmou o Dr. Gadkari.

Osmose direta para mover água sem pressão (urina e fertilizante)

Em vez de forçar a passagem de água com alta pressão, a solução recorreu à osmose direta: a água atravessa uma membrana em direcção a uma água mais salgada e “mais forte”.

Esta escolha é relevante porque, ao usar osmose em vez de pressão, a membrana dispensa a força bruta típica de muitas unidades de filtração.

À medida que a água atravessava a membrana, os nutrientes ficavam retidos num volume mais pequeno, produzindo um líquido mais rico em fertilizante para utilização posterior.

Ainda assim, algum azoto e potássio conseguiu passar, o que significa que o método concentrou bem os nutrientes, mas não reteve todas as moléculas úteis.

O que entupiu primeiro

Os ensaios repetidos indicaram que o ponto fraco dominante foi a colmatação da membrana - a acumulação que reduz o fluxo de água.

Observações ao microscópio mostraram que a camada responsável pelo entupimento era composta sobretudo por microrganismos e matéria orgânica pegajosa, enquanto depósitos minerais duros tiveram um papel relativamente pequeno.

A urina armazenada em condições alcalinas favoreceu bactérias em forma de bastonete e de esfera, ao passo que a urina mais ácida promoveu, na superfície, células com aspecto semelhante ao de leveduras.

A química da urina influenciou mais do que a rapidez do processo, pois também alterou a composição biológica dentro da camada que se formava na membrana.

Porque é que a pré-filtração ajudou

A remoção de partículas mais grosseiras antes do tratamento teve um efeito claro: a perda de fluxo de água caiu para 37 por cento, em vez de 60 por cento.

Com menos sólidos a atingirem a membrana, diminuiu a probabilidade de se acumularem materiais que comprimem o percurso da água.

A urina sem filtração prévia foi a que apresentou pior desempenho, e o fluxo degradado só recuperou parcialmente após cada ciclo de operação.

Assim, a etapa de pré-tratamento deixa de parecer opcional e passa a funcionar como requisito básico para um desempenho consistente.

O papel das condições de armazenamento

A acidez também mudou os resultados: a urina preservada com ácido cítrico provocou uma colmatação menos severa do que a urina armazenada de forma habitual.

Em valores de pH mais baixos - indicador de maior acidez - a membrana passou a atrair uma combinação diferente de organismos e detritos.

A urina preservada com ácido cítrico também foi abrandando com o tempo, mas o seu desempenho situou-se entre o da urina armazenada filtrada e o da urina armazenada não filtrada, e não no pior extremo.

Esta comparação sugere que o desempenho pode ser influenciado antes mesmo de começar o tratamento, bastando ajustar as condições de armazenamento.

Um sistema avaliado em condições realistas

Depois de a camada de acumulação se formar, o dado mais promissor não foi a ausência total de problemas, mas sim a possibilidade de reversão - essencial em sistemas de longo prazo.

Um enxaguamento suave seguido de limpeza química recuperou cerca de 91 a 98 por cento do fluxo de água perdido.

Ainda assim, permaneceu algum resíduo, indicando que parte do impacto pode ser parcialmente permanente, mesmo quando o desempenho global melhora de forma significativa.

“O que é particularmente entusiasmante é termos demonstrado como este sistema se comporta em condições realistas usando urina humana real”, disse Gadkari.

Ligar saneamento e produção de fertilizante

A ideia torna-se mais relevante quando a urina é mantida separada desde a origem, em vez de se misturar de imediato com o restante esgoto.

Em Durban, uma cidade costeira no leste da África do Sul, programas de longa duração assentes em sanitas com desvio de urina já oferecem um enquadramento prático.

Ensaios agrícolas anteriores também verificaram que urina separada na origem pode funcionar como fertilizante para cevada, o que ajuda a explicar o interesse para além do laboratório.

Se a colmatação puder ser controlada, estes sistemas de recolha separada poderão aproximar o saneamento de uma produção local de fertilizantes.

Direcções futuras de investigação

O sal da solução “de arrasto” também migrou no sentido inverso, fazendo com que o líquido final se tornasse mais salgado à medida que aumentava a densidade de nutrientes.

Esse sal adicional importa porque as culturas precisam de nutrientes úteis, não de sódio em excesso, e a gestão posterior torna-se mais difícil.

Além da própria membrana, um sistema completo teria de incluir armazenamento seguro, transporte e verificações de contaminantes indesejados.

O êxito prático depende, portanto, de toda a cadeia - desde o desenho das sanitas às rotinas de manutenção e, por fim, à aplicação do fertilizante.

Neste contexto, descarregar urina parece menos um acto de boa prática sanitária e mais uma oportunidade perdida de recuperar nutrientes valiosos.

O próximo desafio já não é provar se a química funciona, mas sim saber se as cidades conseguem criar sistemas de recolha e limpeza suficientemente robustos para o uso diário.