Reutilización de excretas humanas
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Cosecha de pimiento cultivado con compost elaborado a partir de excretas humanas en un jardín experimental en Haití

La reutilización de excretas humanas es el uso seguro y beneficioso de las excretas humanas tratadas después de aplicar los pasos de tratamiento adecuados y los enfoques de gestión de riesgos que se personalizan para la aplicación de reutilización prevista. Los usos beneficiosos de las excretas tratadas pueden centrarse en el uso de los nutrientes disponibles para las plantas (principalmente nitrógeno, fósforo y potasio) que están contenidos en las excretas tratadas. También pueden hacer uso de la materia orgánica y la energía contenidas en las excretas. En menor medida, también podría tener lugar la reutilización del contenido de agua de las excretas, aunque esto se conoce mejor como recuperación de agua de las aguas residuales municipales . Las aplicaciones de reutilización previstas para el contenido de nutrientes pueden incluir: acondicionador de sueloo fertilizante en actividades agrícolas u hortícolas . Otras aplicaciones de reutilización, que se centran más en el contenido de materia orgánica de las excretas, incluyen el uso como fuente de combustible o como fuente de energía en forma de biogás .

Existe una gran y creciente cantidad de opciones de tratamiento para hacer que las excretas sean seguras y manejables para la opción de reutilización prevista. [1] Algunas opciones incluyen: desvío de orina y deshidratación de heces ( inodoros secos con desviación de orina ), compostaje ( inodoros de compostaje o procesos de compostaje externo ), tecnologías de tratamiento de lodos de aguas residuales y una variedad de procesos de tratamiento de lodos fecales . Todos logran varios grados de eliminación de patógenos y reducción del contenido de agua para facilitar su manejo. Los patógenos de interés son las bacterias entéricas, los virus, los protozoos y los huevos de helmintos en las heces. [2]Dado que los huevos de helmintos son los patógenos más difíciles de destruir con los procesos de tratamiento, se utilizan comúnmente como organismo indicador en los esquemas de reutilización. Otros riesgos para la salud y aspectos de la contaminación ambiental que deben tenerse en cuenta incluyen la propagación de microcontaminantes, residuos farmacéuticos y nitratos en el medio ambiente que podrían causar contaminación de las aguas subterráneas y, por lo tanto, afectar potencialmente la calidad del agua potable .

Existen varios "fertilizantes derivados de excretas humanas" que varían en sus propiedades y características fertilizantes, por ejemplo: orina, heces secas, heces compostadas, lodos fecales , aguas residuales , lodos de aguas residuales .

Los nutrientes y la materia orgánica que se encuentran en las excretas humanas o en las aguas residuales domésticas ( aguas residuales ) se han utilizado en la agricultura en muchos países durante siglos. Sin embargo, esta práctica a menudo se lleva a cabo de manera insegura y no regulada en los países en desarrollo . Las Directrices de la Organización Mundial de la Salud de 2006 han establecido un marco que describe cómo se puede realizar esta reutilización de manera segura siguiendo un "enfoque de barreras múltiples". [3] Tales barreras podrían ser la selección de un cultivo adecuado, métodos de cultivo, métodos de aplicación de fertilizantes y educación de los agricultores.

Terminología

Los excrementos humanos, los lodos fecales y las aguas residuales a menudo se denominan desechos (ver también desechos humanos ). Dentro del concepto de economía circular en saneamiento, un término alternativo que se está utilizando es "flujos de recursos". [4] : 10  Los productos finales de los sistemas de tratamiento de saneamiento pueden denominarse "productos de reutilización" u "otros productos". [4] : 10  Estos productos de reutilización son fertilizantes generales , acondicionadores del suelo , biomasa , agua o energía.

La reutilización de excretas humanas se centra en el contenido de nutrientes y materia orgánica de las excretas humanas, a diferencia de la reutilización de aguas residuales, que se centra en el contenido de agua. Un término alternativo es "uso de excretas humanas" en lugar de " reutilización ", ya que estrictamente hablando es el primer uso de excretas humanas, no la segunda vez que se usa. [3]

Tecnologías y enfoques

Los recursos disponibles en las aguas residuales y las excretas humanas incluyen agua, nutrientes vegetales , materia orgánica y contenido energético. Los sistemas de saneamiento que están diseñados para la recuperación segura y eficaz de los recursos pueden desempeñar un papel importante en la gestión general de los recursos de una comunidad .

La recuperación de los recursos incrustados en las excretas y las aguas residuales (como nutrientes, agua y energía) contribuye al logro del Objetivo de Desarrollo Sostenible 6 y otros objetivos de desarrollo sostenible . [5]

Puede resultar eficaz combinar las aguas residuales y las excretas humanas con otros desechos orgánicos como el estiércol , los alimentos y los desechos de cultivos con el fin de recuperar los recursos. [6]

Opciones de tratamiento

Existe una gran y creciente cantidad de opciones de tratamiento para hacer que las excretas sean seguras y manejables para la opción de reutilización prevista. [1] Se pueden utilizar diversas tecnologías y prácticas, que varían en escala desde un solo hogar rural hasta una ciudad, para capturar recursos potencialmente valiosos y ponerlos a disposición para usos seguros y productivos que apoyen el bienestar humano y una sostenibilidad más amplia . Algunas opciones de tratamiento se enumeran a continuación, pero hay muchas más: [1]

  • Desviación de orina y deshidratación de heces (que se realiza con inodoros secos con desviación de orina )
  • Compostaje ( inodoros de compostaje o procesos de compostaje externo )
  • Tecnologías de tratamiento de lodos de aguas residuales , que se instalan aguas abajo de diversas tecnologías de tratamiento de aguas residuales
  • Procesos de tratamiento de lodos fecales , como lechos de secado de lodos, humedales artificiales .
  • Digestión anaeróbica con producción de biogás
  • Proceso de conversión de residuos en energía
  • Procesador Omni

Una guía de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas proporciona una lista de tecnologías de tratamiento para la recuperación de recursos de saneamiento: vermicompostaje y vermifiltración , compostaje de mosca soldado negra, cultivo de algas , pila de combustible microbiana , nitrificación y destilación de orina, precipitación de estruvita , incineración, carbonización , energía solar secado, membranas, filtros, deshidratación alcalina de orina, desinfección con amoníaco / tratamiento con urea, desinfección con cal. [4]

Opciones de reutilización

El tipo más común de reutilización de excretas es como fertilizante y acondicionador del suelo en la agricultura. Esto también se llama un enfoque de "cerrar el círculo" para el saneamiento con la agricultura. Es un aspecto central del enfoque de saneamiento ecológico .

Las opciones de reutilización dependen de la forma de las excretas que se reutilizan: pueden ser excretas solas o mezcladas con algo de agua ( lodos fecales ) [7] o mezcladas con mucha agua (aguas residuales domésticas o cloacas ).

Los tipos más comunes de reutilización de excretas incluyen: [6]

  • Fertilizantes y agua de riego en agricultura y horticultura: por ejemplo, utilizando agua recuperada y tratada para riego; usar excrementos compostados (y otros desechos orgánicos) o biosólidos tratados adecuadamente como fertilizantes y acondicionadores del suelo ; utilizando orina tratada separada en origen como fertilizante .
  • Energía: por ejemplo, digerir heces y otros desechos orgánicos para producir biogás ; o la producción de combustibles.
  • Otros: otras opciones emergentes de reutilización de excretas incluyen la producción de alimentos con proteínas para el ganado utilizando larvas de mosca soldado negra , la recuperación de materia orgánica para su uso como materiales de construcción o en la producción de papel.

La recuperación de recursos del lodo fecal puede tomar muchas formas, incluso como combustible, enmienda del suelo, material de construcción, proteínas, forraje para animales y agua para riego. [7]

Los productos de reutilización que se pueden recuperar de los sistemas de saneamiento incluyen: Orina almacenada , orina concentrada, aguas negras desinfectadas , digestato, soluciones nutritivas, orina seca, estruvita, heces secas, humus de pozo , lodo deshidratado, compost , ceniza de lodo, biocarbón , enriquecido con nutrientes material filtrante, algas , macrófitas , larvas de mosca soldado negra, gusanos, agua de riego , acuicultura , biogás. [4]

Como fertilizante

Comparación de campo de espinacas con (izquierda) y sin compost (derecha) , experimentos en la finca SOIL en Puerto Príncipe, Haití
Aplicación de orina en un campo cerca de Bonn, Alemania, por medio de una manguera flexible cerca del suelo.
Plantas de albahaca: las plantas de la derecha no se fertilizan, mientras que las plantas de la izquierda se fertilizan con orina, en un suelo pobre en nutrientes.
Aplicación de orina en berenjenas durante un estudio completo de pruebas de campo de aplicación de orina en la Universidad Xavier, Filipinas

Comparación con otros fertilizantes

Más información: Fertilizantes y fertilizantes orgánicos

Existe un recurso fertilizante sin explotar en las excretas humanas. En África, por ejemplo, las cantidades teóricas de nutrientes que se pueden recuperar de las excretas humanas son comparables con todo el uso actual de fertilizantes en el continente. [6] : 16  Por lo tanto, la reutilización puede apoyar el aumento de la producción de alimentos y también proporcionar una alternativa a los fertilizantes químicos, que a menudo es inasequible para los pequeños agricultores. Sin embargo, el valor nutricional de las excretas humanas depende en gran medida del aporte dietético. [2]

Los fertilizantes minerales se obtienen a partir de actividades mineras y pueden contener metales pesados. Los minerales de fosfato contienen metales pesados ​​como cadmio y uranio, que pueden llegar a la cadena alimentaria a través de fertilizantes de fosfato mineral. [8] Esto no se aplica a los fertilizantes a base de excretas, lo cual es una ventaja.

Los elementos fertilizantes de los fertilizantes orgánicos se encuentran principalmente unidos en compuestos carbonosos reducidos. Si estos ya están parcialmente oxidados como en el compost, los minerales fertilizantes se adsorben en los productos de degradación ( ácidos húmicos ), etc. Por lo tanto, exhiben un efecto de liberación lenta y generalmente se lixivian menos rápidamente en comparación con los fertilizantes minerales. [9] [10]

Orina

La orina contiene grandes cantidades de nitrógeno (principalmente urea ), así como cantidades razonables de potasio disuelto . [11] Las concentraciones de nutrientes en la orina varían con la dieta. [12] En particular, el contenido de nitrógeno en la orina está relacionado con la cantidad de proteína en la dieta: una dieta alta en proteínas da como resultado niveles altos de urea en la orina. El contenido de nitrógeno en la orina es proporcional a la proteína alimentaria total en la dieta de la persona, y el contenido de fósforo es proporcional a la suma de la proteína alimentaria total y la proteína alimentaria vegetal. [13] : 5  Las ocho especies iónicas principales de la orina (> 0,1 meq L − 1) son los cationes Na ,K , NH4 , Ca y los aniones , Cl , SO4 , PO4 y HCO3 . [14] La orina normalmente contiene el 70% del nitrógeno y más de la mitad del potasio que se encuentra en las aguas residuales , mientras que constituye menos del 1% del volumen total. [11]

Los valores de diseño típicos para los nutrientes excretados con la orina son: 4 kg de nitrógeno por persona por año, 0,36 kg de fósforo por persona por año y 1,0 kg de potasio por persona por año (estos valores se publicaron como "valores por defecto propuestos por Suecia" en 2004). [13] : 5  La cantidad de orina producida por un adulto es de alrededor de 0,8 a 1,5 L por día. [3] Basado en la cantidad de 1.5 L de orina por día (o 550 L por año), los valores de concentración de macronutrientes son los siguientes: 7300 mg / LN; 670 mg / LP; 1800 mg / L K. [13] : 5  [15] : 11  Estos son valores de diseño, pero los valores reales varían con la dieta. [11] Contenido de nutrientes de la orina, cuando se expresa con la convención internacional de fertilizantes de N: P 2O 5 : K 2 O, es aproximadamente 0,7: 0,15: 0,22. [15] Esto significa que la orina se diluye más bien como fertilizante en comparación con los fertilizantes nitrogenados fabricados, como el fosfato de diamonio . También significa que los costos de transporte son altos ya que se necesita transportar una gran cantidad de agua. [15]

La aplicación de orina como fertilizante se ha denominado "cierre del ciclo de los flujos de nutrientes agrícolas" o saneamiento ecológico o ecosan . El fertilizante de orina generalmente se aplica diluido con agua porque la orina sin diluir puede quemar químicamente las hojas o raíces de algunas plantas, particularmente si el contenido de humedad del suelo es bajo. La dilución también ayuda a reducir el desarrollo de olores después de la aplicación. Cuando se diluye con agua (en una proporción de 1: 5 para cultivos anuales en contenedores con medio de cultivo fresco cada temporada o en una proporción de 1: 8 para un uso más general), se puede aplicar directamente al suelo como fertilizante. [16] [17] Se ha descubierto que el efecto fertilizante de la orina es comparable al de los fertilizantes nitrogenados comerciales. [18][19] La orina puede contener residuos farmacéuticos ( contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes ). [20] Las concentraciones de metales pesados ​​como plomo , mercurio y cadmio , que se encuentran comúnmente en los lodos de aguas residuales, son mucho más bajas en la orina. [21]

Las limitaciones generales del uso de la orina como fertilizante dependen principalmente del potencial de acumulación de exceso de nitrógeno (debido a la alta proporción de ese macronutriente), [16] y sales inorgánicas como el cloruro de sodio , que también son parte de los desechos excretados por el sistema renal . La fertilización excesiva con orina u otros fertilizantes nitrogenados puede resultar en demasiado amoníaco para que las plantas lo absorban, condiciones ácidas u otra fitotoxicidad . [20] Los parámetros importantes a considerar al fertilizar con orina incluyen la tolerancia a la salinidad de la planta, la composición del suelo, la adición de otros compuestos fertilizantes y la cantidad de lluvia u otro riego. [12]En 1995 se informó que las pérdidas gaseosas de nitrógeno en la orina eran relativamente altas y la absorción por las plantas era menor que con el nitrato de amonio marcado . Por el contrario, el fósforo se utilizó en mayor proporción que el fosfato soluble. [14] La orina también se puede utilizar de forma segura como fuente de nitrógeno en abono rico en carbono . [17]

La orina humana se puede recolectar con sistemas de saneamiento que utilizan urinarios o inodoros de desviación de orina . Si la orina se va a separar y recolectar para su uso como fertilizante en la agricultura, entonces esto se puede hacer con sistemas de saneamiento que utilizan urinarios sin agua , inodoros secos con desviación de orina (UDDT) o inodoros con descarga de desviación de orina . [15]

Los riesgos para la salud del uso de la orina como fuente natural de fertilizante generalmente se consideran insignificantes, especialmente cuando se dispersa en el suelo y no en la parte de la planta que se consume. La orina se puede distribuir a través de mangueras perforadas enterradas a unos 10 cm bajo la superficie del suelo entre las plantas de cultivo, minimizando así el riesgo de olores, pérdida de nutrientes o transmisión de patógenos . [22] Hay potencialmente más problemas ambientales (como la eutrofización resultante de la afluencia de efluentes ricos en nutrientes a los ecosistemas acuáticos o marinos) y un mayor consumo de energía cuando la orina se trata como parte de las aguas residuales en las plantas de tratamiento de aguas residuales.en comparación con cuando se utiliza directamente como recurso fertilizante. [23] [24]

En los países en desarrollo, el uso de aguas residuales sin tratar o lodos fecales ha sido común a lo largo de la historia, sin embargo, la aplicación de orina pura a los cultivos sigue siendo bastante rara en 2021. Esto a pesar de muchas publicaciones que abogan por el uso de la orina como fertilizante desde al menos 2001. [18] [25] Desde aproximadamente 2011, la Fundación Bill y Melinda Gates está proporcionando fondos para la investigación que involucra sistemas de saneamiento que recuperan los nutrientes en la orina. [26]

Heces secas

La reutilización de las heces secas (heces) de los inodoros secos que desvían la orina después del postratamiento puede resultar en una mayor producción de cultivos a través de los efectos fertilizantes del nitrógeno, fósforo, potasio y una mejora de la fertilidad del suelo a través del carbono orgánico. [27]

Heces compostadas

Artículo principal: Usos del compost
Repollo cultivado en abono a base de excretas (izquierda) y sin enmiendas del suelo (derecha), SUELO en Haití

El compost derivado de los inodoros de compostaje (donde en algunos casos también se añaden residuos orgánicos de cocina al inodoro de compostaje) tiene, en principio, los mismos usos que el compost derivado de otros residuos orgánicos, como los lodos de depuradora o los residuos orgánicos municipales. Un factor limitante pueden ser las restricciones legales debido a la posibilidad de que permanezcan patógenos en el compost. En cualquier caso, el uso de compost de los inodoros de compostaje en el propio jardín puede considerarse seguro y es el principal método de uso para el compost de los inodoros de compostaje. Todas aquellas personas que estén expuestas a él deben aplicar medidas higiénicas para la manipulación del compost, por ejemplo, con guantes y botas.

Parte de la orina será parte del abono, aunque parte de la orina se perderá por lixiviado y evaporación. La orina puede contener hasta el 90 por ciento del nitrógeno , hasta el 50 por ciento del fósforo y hasta el 70 por ciento del potasio presente en las excretas humanas. [28]

Los nutrientes en el compost de un inodoro de compostaje tienen una mayor disponibilidad de plantas que el producto (heces secas) de un inodoro seco desviador de orina . [29]

Lodo fecal

Más información: Gestión de lodos fecales

El lodo fecal se define como "proveniente de tecnologías de saneamiento in situ y no ha sido transportado a través de un alcantarillado". Ejemplos de tecnologías en el lugar incluyen letrinas de pozo, bloques de sanitarios públicos sin alcantarillado, tanques sépticos y baños secos. Los lodos fecales pueden tratarse mediante una variedad de métodos para que sean aptos para su reutilización en la agricultura. Estos incluyen (generalmente realizados en combinación) deshidratación, espesamiento, secado (en lechos de secado de lodos), compostaje , peletización y digestión anaeróbica . [30]

Aguas residuales municipales

Más información: El agua recuperada y el tratamiento de aguas residuales § Reutilización

El agua recuperada se puede reutilizar para riego, usos industriales, reposición de cursos de agua naturales, cuerpos de agua, acuíferos y otros usos potables y no potables. Estas aplicaciones, sin embargo, se enfocan generalmente en el aspecto del agua, no en el aspecto de la reutilización de nutrientes y materia orgánica, que es el foco de la "reutilización de excretas".

Cuando las aguas residuales se reutilizan en la agricultura, su contenido de nutrientes (nitrógeno y fósforo) puede ser útil para la aplicación de fertilizantes adicionales. [31] El trabajo del Instituto Internacional de Gestión del Agua y otros ha dado lugar a directrices sobre cómo la reutilización de las aguas residuales municipales en la agricultura para el riego y la aplicación de fertilizantes se puede implementar de forma segura en los países de bajos ingresos. [32] [3]

Lodos de depuradora

Artículos principales: Lodos de depuradora y biosólidos

El uso de lodos de depuradora tratados (después del tratamiento también llamados " biosólidos ") como acondicionador del suelo o fertilizante es posible, pero es un tema controvertido en algunos países (como EE. UU., Algunos países de Europa) debido a los contaminantes químicos que puede contener. tales como metales pesados ​​y contaminantes farmacéuticos ambientales persistentes .

Northumbrian Water en el Reino Unido utiliza dos plantas de biogás para producir lo que la compañía llama "poo power": utilizar lodos de depuradora para producir energía y generar ingresos. La producción de biogás ha reducido su gasto de electricidad anterior a 1996 de 20 millones de libras esterlinas en aproximadamente un 20%. Severn Trent y Wessex Water también tienen proyectos similares. [33]

Líquidos de tratamiento de lodos

Más información: Tratamiento de lodos de depuradora

Los líquidos de tratamiento de lodos (después de la digestión anaeróbica ) se pueden utilizar como fuente de entrada para un proceso de recuperación de fósforo en forma de estruvita para su uso como fertilizante. Por ejemplo, la empresa canadiense Ostara Nutrient Recovery Technologies comercializa un proceso basado en la precipitación química controlada de fósforo en un reactor de lecho fluidizado que recupera la estruvita en forma de gránulos cristalinos de las corrientes de deshidratación de lodos. El producto cristalino resultante se vende a los sectores de la agricultura , el césped y las plantas ornamentales como fertilizante con el nombre comercial registrado "Crystal Green". [34]

Fósforo pico

Más información: Pico de fósforo

En el caso del fósforo en particular, la reutilización de excretas es un método conocido para recuperar fósforo para mitigar la escasez inminente (también conocida como " fósforo pico ") de fósforo extraído económico. El fósforo extraído es un recurso limitado que se está utilizando para la producción de fertilizantes a un ritmo cada vez mayor, lo que amenaza la seguridad alimentaria mundial . Por lo tanto, el fósforo de fertilizantes a base de excretas es una alternativa interesante a los fertilizantes que contienen mineral de fosfato extraído. [35]

Aspectos sanitarios y medioambientales del uso agrícola

Patógenos

Concepto de barrera múltiple para un uso seguro en la agricultura

La investigación sobre cómo hacer que la reutilización de la orina y las heces sea segura en la agricultura se ha llevado a cabo en Suecia desde la década de 1990. [12] En 2006, la Organización Mundial de la Salud (OMS) proporcionó directrices sobre la reutilización segura de aguas residuales, excretas y aguas grises. [3] El concepto de barrera múltiple para la reutilización, que es la piedra angular clave de esta publicación, ha llevado a una comprensión clara de cómo la reutilización de excretas se puede hacer de manera segura. El concepto también se utiliza en el suministro de agua y la producción de alimentos, y generalmente se entiende como una serie de pasos de tratamiento y otras precauciones de seguridad para prevenir la propagación de patógenos.

El grado de tratamiento requerido para los fertilizantes a base de excretas antes de que puedan usarse de manera segura en la agricultura depende de varios factores. Depende principalmente de qué otras barreras se colocarán de acuerdo con el concepto de barrera múltiple. Tales barreras pueden ser la selección de un cultivo adecuado, métodos de cultivo, métodos de aplicación de fertilizantes, educación de los agricultores, etc. [36]

Por ejemplo, en el caso de los inodoros secos con desviación de orina, el tratamiento secundario de las heces secas se puede realizar a nivel comunitario en lugar de a nivel doméstico y puede incluir compostaje termofílico donde la materia fecal se composta a más de 50 ° C, almacenamiento prolongado con la duración de 1.5 a dos años, tratamiento químico con amoniaco de la orina para inactivar los patógenos, saneamiento solar para mayor secado o tratamiento térmico para eliminar patógenos. [37] [27]

Los jardineros de Fada N'Gourma en Burkina Faso aplican excrementos secos después de mezclarlos con otro fertilizante orgánico (estiércol de burro, estiércol de vaca) y suelo fértil puro, y después de madurar durante otros 2 a 4 meses.

La exposición de los trabajadores agrícolas a excretas no tratadas constituye un riesgo importante para la salud debido a su contenido de patógenos . Puede haber una gran cantidad de bacterias entéricas, virus, protozoos y huevos de helmintos en las heces. [2] Este riesgo también se extiende a los consumidores de cultivos fertilizados con excretas no tratadas. Por lo tanto, las excretas deben tratarse adecuadamente antes de su reutilización, y los aspectos de salud deben manejarse para todas las aplicaciones de reutilización, ya que las excretas pueden contener patógenos incluso después del tratamiento.

Tratamiento de excrementos para la eliminación de patógenos.

La temperatura es un parámetro de tratamiento con una relación establecida con la inactivación de patógenos para todos los grupos de patógenos: las temperaturas superiores a 50 ° C tienen el potencial de inactivar la mayoría de los patógenos. [4] : 101  Por lo tanto, la desinfección térmica se utiliza en varias tecnologías, como el compostaje termofílico y la digestión anaeróbica termofílica y potencialmente en el secado al sol. Las condiciones alcalinas (valor de pH superior a 10) también pueden desactivar patógenos. Esto se puede lograr con una desinfección con amoníaco o un tratamiento con cal. [4] : 101 

El tratamiento de excrementos y aguas residuales para la eliminación de patógenos puede realizarse:

  • en el inodoro mismo (por ejemplo, la orina recolectada de inodoros secos desviadores de orina a menudo se trata mediante un simple almacenamiento en el hogar); o
  • a un nivel semi-centralizado (por ejemplo, por compostaje ); o
  • a nivel totalmente centralizado en plantas de tratamiento de aguas residuales y plantas de tratamiento de lodos de depuradora .

Organismos indicadores

Como organismo indicador en los esquemas de reutilización, los huevos de helmintos se utilizan comúnmente, ya que estos organismos son los más difíciles de destruir en la mayoría de los procesos de tratamiento. Se recomienda el enfoque de barreras múltiples cuando, por ejemplo, niveles más bajos de tratamiento pueden ser aceptables cuando se combinan con otras barreras posteriores al tratamiento a lo largo de la cadena de saneamiento . [3]

Residuos farmacéuticos

Las excretas humanas contienen hormonas y residuos farmacéuticos que, en teoría, podrían ingresar a la cadena alimentaria a través de cultivos fertilizados, pero actualmente no son eliminados por completo por las plantas de tratamiento de aguas residuales convencionales de todos modos y pueden ingresar a las fuentes de agua potable a través de las aguas residuales domésticas (aguas residuales). [15] De hecho, los residuos farmacéuticos en las excretas se degradan mejor en los sistemas terrestres (suelo) que en los acuáticos. [15]

Contaminación por nitratos

Solo una fracción de los fertilizantes a base de nitrógeno se convierte para producir materia vegetal. El resto se acumula en el suelo o se pierde como escorrentía. [38] Esto también se aplica a los fertilizantes a base de excretas, ya que también contienen nitrógeno. El nitrógeno excesivo que no es absorbido por las plantas se transforma en nitrato que se lixivia fácilmente. [39] Las altas tasas de aplicación combinadas con la alta solubilidad en agua del nitrato conducen a un aumento de la escorrentía en las aguas superficiales , así como a la lixiviación en las aguas subterráneas . [40] [41] [42] Los niveles de nitrato por encima de 10 mg / L (10 ppm) en el agua subterránea pueden causar el ' síndrome del bebé azul ' (adquiridometahemoglobinemia ). [43] Los nutrientes, especialmente los nitratos, en los fertilizantes pueden causar problemas a los ecosistemas y a la salud humana si son arrastrados al agua superficial o lixiviados a través del suelo al agua subterránea.

Otros usos

Aparte del uso en agricultura, existen otros usos posibles de las excretas. Por ejemplo, en el caso de los lodos fecales, se pueden tratar y luego servir como proteínas ( proceso de la mosca soldado negra ), forraje , alimento para peces, materiales de construcción y biocombustibles ( biogás de digestión anaeróbica , incineración o co-combustión de lodos secos, pirólisis de lodos fecales, biodiesel a partir de lodos fecales). [30] [6]

Combustible sólido, calor, electricidad.

La investigación a escala piloto en Uganda y Senegal ha demostrado que es viable utilizar heces secas para la combustión en la industria, siempre que se hayan secado a un mínimo de 28% de sólidos secos. [44]

Los lodos de depuradora secos se pueden quemar en plantas de incineración de lodos y generar calor y electricidad (el proceso de conversión de residuos en energía es un ejemplo).

Se ha descubierto que la recuperación de recursos de lodos fecales como combustible sólido tiene un alto potencial de mercado en el África subsahariana . [7]

Combustible de hidrógeno

Más información: combustible de hidrógeno

La orina también se ha investigado como una fuente potencial de combustible de hidrógeno . [45] [46] Se descubrió que la orina es un agua residual adecuada para la producción de hidrógeno a alta velocidad en una celda de electrólisis microbiana (MEC). [45]

Biogás

Más información: Biogás

Se están utilizando plantas de biogás a pequeña escala en muchos países, incluidos Ghana, [47] Vietnam [48] y muchos otros. [49] Se están planificando sistemas centralizados más grandes que mezclan heces de animales y humanos para producir biogás. [44] El biogás también se produce durante los procesos de tratamiento de lodos de depuradora con digestión anaeróbica . Aquí, se puede utilizar para calentar los digestores y para generar electricidad. [50]

El biogás es un importante recurso de conversión de residuos en energía que juega un papel muy importante en la reducción de la contaminación ambiental y, lo que es más importante, en la reducción del efecto de gases de efecto invernadero causado por los residuos. La utilización de materia prima, como los desechos humanos, para la generación de biogás se considera beneficiosa porque no requiere iniciadores adicionales, como semillas de microorganismos para la producción de metano, y se produce un suministro de microorganismos de forma continua durante la alimentación de las materias primas. [51]

Fuente de alimento para producir proteínas para la alimentación animal.

Se están desarrollando instalaciones piloto para alimentar larvas de mosca soldado negra con heces. Las moscas maduras serían entonces una fuente de proteínas que se incluiría en la producción de piensos para pollos en Sudáfrica. [44]

El procesamiento de desechos biológicos de la mosca soldado negra (BSF) es una tecnología de tratamiento relativamente nueva que ha recibido una atención cada vez mayor en las últimas décadas. Las larvas cultivadas a partir de biorresiduos pueden ser una materia prima necesaria para la producción de alimentos para animales y, por lo tanto, pueden generar ingresos para sistemas de gestión de desechos económicamente aplicables. Además, cuando se producen a partir de biorresiduos, los alimentos a base de insectos pueden ser más sostenibles que los alimentos convencionales. [52]

Materiales de construcción

Se sabe que las adiciones de materia fecal hasta un 20% en peso seco en ladrillos de arcilla no suponen una diferencia funcional significativa con respecto a los ladrillos. [44]

Recuperación de metales preciosos

Una planta japonesa de tratamiento de aguas residuales extrae metales preciosos de los lodos de las aguas residuales . Esta idea también fue probada por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS), que encontró que los lodos de aguas residuales generados anualmente por 1 millón de personas contenían 13 millones de dólares en metales preciosos. [53]

Historia

Más información: Historia del abastecimiento de agua y saneamiento y saneamiento ecológico § Historia

La reutilización de excretas como fertilizante para cultivos en crecimiento se ha practicado en muchos países durante mucho tiempo.

sociedad y Cultura

Ciencias económicas

Se está debatiendo si la reutilización de excretas es rentable. [54] Los términos "economía del saneamiento" y "recursos sanitarios" se han introducido para describir el potencial de venta de productos elaborados a partir de heces u orina humanas . [54] [55]

Venta de abono

La ONG SOIL en Haití comenzó a construir inodoros secos desviadores de orina y a compostar los desechos producidos para uso agrícola en 2006. [56] Las dos instalaciones de tratamiento de desechos de compostaje de SOIL actualmente transforman más de 20.000 galones (75.708 litros) de excrementos humanos en orgánicos de calidad agrícola. abono cada mes. [57] El abono producido en estas instalaciones se vende a agricultores, organizaciones, empresas e instituciones de todo el país para ayudar a financiar las operaciones de tratamiento de residuos de SOIL. [58] Los cultivos que se cultivan con esta enmienda del suelo incluyen espinacas, pimientos, sorgo, maíz y más. Cada lote de compost producido se analiza para detectar el organismo indicador. E. coli para garantizar que se haya producido la muerte completa de los patógenos durante elproceso de compostaje termofílico . [59]

Políticas

Todavía faltan ejemplos de políticas implementadas en las que el aspecto de la reutilización esté plenamente integrado en las políticas y la promoción. [60] Al considerar los factores que impulsan el cambio de políticas a este respecto, deben tenerse en cuenta las siguientes lecciones aprendidas: La revisión de la legislación no conduce necesariamente al funcionamiento de los sistemas de reutilización; es importante describir el “panorama institucional” e involucrar a todos los actores; deberían iniciarse procesos paralelos en todos los niveles de gobierno (es decir, a nivel nacional, regional y local); se necesitan estrategias y enfoques específicos de cada país; y es necesario desarrollar estrategias que apoyen las políticas recientemente desarrolladas). [60]

Consideraciones reglamentarias

Las regulaciones como las Buenas Prácticas Agrícolas Globales pueden obstaculizar la exportación e importación de productos agrícolas que han sido cultivados con la aplicación de fertilizantes derivados de excretas humanas. [61] [62]

Uso de orina en agricultura ecológica en Europa

La Unión Europea permite el uso de orina separada en origen solo en la agricultura convencional dentro de la UE, pero aún no en la agricultura orgánica. Esta es una situación que a muchos expertos agrícolas, especialmente en Suecia, les gustaría que cambiara. [21] Esta prohibición también puede reducir las opciones de utilizar la orina como fertilizante en otros países si desean exportar sus productos a la UE. [61]

Heces secas de los inodoros secos que desvían la orina en los EE. UU.

En los Estados Unidos, la regulación de la EPA rige el manejo de lodos de aguas residuales, pero no tiene jurisdicción sobre los subproductos de un inodoro seco desviador de orina. La supervisión de estos materiales recae en los estados. [63] [64]

Ejemplos de países

porcelana

La eliminación del tratamiento de excrementos humanos se puede clasificar en tres tipos: uso de fertilizantes, descarga y uso de biogás. La descarga es la eliminación de excrementos humanos al suelo, tanque séptico o cuerpo de agua. [65] En China, con el impacto de una larga tradición, las excretas humanas se utilizan a menudo como fertilizante para los cultivos. [66] Los principales métodos de aplicación son el uso directo para cultivos y frutas como aplicación basal o superior después de la fermentación en una zanja durante un cierto período, abono con tallo de cultivo para aplicación basal y uso directo como alimento para peces en estanques. [67] Por otro lado, aunque muchas personas dependen de los desechos humanos como fertilizante agrícola, si los desechos no se tratan adecuadamente, el uso de tierra nocturna puede promover la propagación de enfermedades infecciosas. [68]

India

La orina se usa para fabricar bioplaguicidas además de la aplicación como abono orgánico en la India.

Kenia

En Mukuru, Kenia, los habitantes de los barrios marginales son los más afectados por el problema del saneamiento debido a la alta densidad de población y la falta de infraestructura de apoyo. Las letrinas de pozo improvisadas, las conexiones ilegales de los inodoros a los principales sistemas de alcantarillado y la falta de agua corriente para sustentar los inodoros con descarga de la cadena representan una pesadilla en materia de saneamiento en todos los barrios marginales de Kenia. La ONG Sanergy busca proporcionar instalaciones sanitarias decentes a los residentes de Mukuru y utiliza las heces y la orina de los retretes para proporcionar fertilizantes y energía para el mercado. [69]

Uganda

La reutilización de aguas residuales en la agricultura es una práctica común en el mundo en desarrollo. En un estudio en Kampala , aunque los agricultores no usaban lodos fecales, el 8% de los agricultores usaban lodos de aguas residuales como enmienda del suelo. Muchos agricultores aplican el abono de estiércol animal y los desechos domésticos convertidos en abono como acondicionadores del suelo. Por otro lado, los agricultores ya están mezclando su propio pienso debido a la limitada confianza en la industria de piensos y la calidad de los productos. [70]

La demanda de electricidad es significativamente mayor que la generación de electricidad y solo un pequeño margen de la población a nivel nacional tiene acceso a la electricidad. Los pellets producidos a partir de lodos fecales se utilizan en gasificación para la producción de electricidad. La conversión de lodos fecales en energía podría contribuir a satisfacer las necesidades energéticas presentes y futuras. [71]

En el distrito de Tororo, en el este de Uganda, una región con graves problemas de degradación de la tierra , los pequeños agricultores apreciaron la fertilización con orina como una práctica de bajo costo y bajo riesgo. Descubrieron que podría contribuir a aumentos significativos en el rendimiento. Es necesario reconocer la importancia de las normas sociales y las percepciones culturales, pero estas no son barreras absolutas para la adopción de la práctica. [72]

Ghana

En Ghana, la única implementación a gran escala son los digestores rurales a pequeña escala, con alrededor de 200 plantas de biogás que utilizan excrementos humanos y estiércol animal como materia prima. La vinculación de los baños públicos con los digestores de biogás como una forma de mejorar la higiene comunitaria y combatir las enfermedades transmisibles relacionadas con la higiene, como el cólera y la disentería, también es una solución notable en Ghana. [73]

Ver también

  • Estiércol
  • Saneamiento ecológico
  • Gestión de lodos fecales
  • Terreno nocturno
  • Recuperación de recursos
  • Inodoro de compostaje
  • Compost

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enlaces externos

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  • Documentos sobre reutilización de excretas en la biblioteca de la Alianza de Saneamiento Sostenible
  • Fotos sobre la reutilización de excretas en la base de datos fotográfica de la Alianza de Saneamiento Sostenible
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