Nhà vệ sinh của chúng ta có thể mang lại những giải pháp thay thế tuyệt vời cho phân bón gây ô nhiễm tràn lan
Nguồn ảnh: Unsplash/CC0
Để giải quyết khủng hoảng khí hậu, mất đa dạng sinh học và ô nhiễm, nhân loại sẽ cần chuyển sang nền kinh tế tuần hoàn, nơi tất cả các nguồn tài nguyên đều được tái chế. Tại sao không tái chế chất thải cơ thể của chính chúng ta để làm phân bón, miễn là không có nguy cơ vi khuẩn có hại hoặc dấu vết từ dược phẩm kết thúc trong cây trồng được tiêu thụ? Hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của thực vật có trong nước tiểu và phân của con người. Nước tiểu đặc biệt giàu nitơ và kali, đồng thời cũng chứa một lượng nhỏ kim loại như bo, kẽm và sắt. Về lý thuyết, phân có thể cung cấp các chất dinh dưỡng khác như phốt pho, canxi và magiê hoặc carbon hữu cơ có giá trị cho đất.
Giờ đây, một nghiên cứu mới trong Frontiers in Environmental Science đã chỉ ra rằng các sản phẩm 'xanh' hiện đại được tái chế từ phân người là loại phân bón tuyệt vời—và quan trọng là an toàn—cho nông nghiệp.
Tác giả đầu tiên Franziska Häfner, một Ph.D. sinh viên tại Đại học Hohenheim, Stuttgart, Đức, cho biết: "Ở đây chúng tôi chỉ ra rằng các sản phẩm có nguồn gốc từ việc tái chế nước tiểu và phân người là loại phân đạm an toàn và khả thi để trồng bắp cải. Phân bón từ nước tiểu người được nitrat hóa cho năng suất tương tự như sản phẩm phân bón thông thường, và không cho thấy bất kỳ rủi ro nào liên quan đến việc truyền mầm bệnh hoặc dược phẩm."
"Việc áp dụng kết hợp phân bón nước tiểu nitrat hóa và phân ủ dẫn đến năng suất cây trồng thấp hơn một chút, nhưng có thể làm tăng hàm lượng carbon trong đất về lâu dài, thúc đẩy sản xuất lương thực chống chịu khí hậu."
Häfner và các đồng nghiệp đã so sánh năng suất cây trồng có thể bán được của bắp cải trắng được trồng từ tháng 6 đến tháng 10 năm 2019 tại Viện Rau và Cây cảnh Leibniz trên các mảnh đất cát, đất mùn hoặc đất phù sa được làm giàu bằng bốn loại phân bón tái chế, được bón dần dần trong mùa sinh trưởng. Để làm phân bón chuẩn, các nhà nghiên cứu đã sử dụng vinasse hữu cơ có bán trên thị trường, được sản xuất thông qua quá trình lên men sinh khối còn lại từ quá trình sản xuất ethanol sinh học.
Thu thập nước tiểu và phân riêng
Họ cũng đã thử nghiệm hai cái gọi là 'phân bón nước tiểu nitrat hóa' (NUF), sản phẩm hiện đại được tổng hợp từ nước tiểu người được thu thập riêng biệt từ phân, trong đó các hợp chất chứa nitơ được vi khuẩn chuyển đổi thành amoni và nitrat có giá trị. NUF đầu tiên là Aurin, gần đây đã được phê duyệt để sử dụng trong nông nghiệp của con người ở Thụy Sĩ, Liechtenstein và Áo. Thứ hai là CROP (sản xuất thực phẩm hữu cơ tái tạo kết hợp), được phát triển bởi Viện Y học Hàng không Vũ trụ của Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức để tái chế nước thải trên các căn cứ trên Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa. Không giống như Aurin, đã có mặt trên thị trường và hầu hết dược phẩm được lọc ra và hầu hết mầm bệnh bị tiêu diệt trong quá trình sản xuất, hệ thống lọc CROP vẫn đang được phát triển. Vì lý do này, Häfner et al. đã sử dụng phân bón CÂY TRỒNG có nguồn gốc từ nước tiểu tổng hợp vô trùng trong nghiên cứu này. Tác động của NUF đối với sự phát triển của bắp cải đã được thử nghiệm cả khi bón riêng vào đất hoặc kết hợp với phân ủ, được tái chế từ nhà vệ sinh khô.
Sản lượng có thể bán được, được định nghĩa là các bộ phận của bắp cải có thể bán được, dao động từ 35 đến 72 tấn trên một ha. Năng suất này cao nhất đối với các lô được bón phân bằng Aurin, CROP hoặc vinasse, thấp nhất (thấp hơn từ 20% đến 45%, tùy thuộc vào loại đất) đối với các lô chỉ được bón bằng phân ủ và trung bình đối với phân ủ được bổ sung NUF. Năng suất cao nhất trên cát, trung bình trên phù sa và thấp nhất trên mùn. Những kết quả này chỉ ra rằng đất được bón phân bằng NUF có năng suất tương đương với đất được cung cấp bằng vinasse thương mại được sử dụng rộng rãi.
Rủi ro thấp từ dược phẩm trong phân ủ
Các tác giả cũng đã sàng lọc sự hiện diện của 310 hóa chất trong phân ủ, từ dược phẩm đến phụ gia cao su, chất chống cháy, bộ lọc tia cực tím, chất ức chế ăn mòn và thuốc chống côn trùng. Chỉ 6,5% trong số này có mặt trên giới hạn phát hiện trong phân hữu cơ, mặc dù ở nồng độ thấp, bao gồm 11 loại dược phẩm. Trong số các loại sau, chỉ có thuốc giảm đau ibuprofen và thuốc chống co giật và thuốc ổn định tâm trạng carbamazepine là có thể phát hiện được trong các phần ăn được của cải bắp, ở nồng độ thấp rõ rệt (từ 1,05 đến 2,8 μg/kg). Điều này có nghĩa là cần phải ăn hơn nửa triệu đầu bắp cải để tích lũy một liều lượng tương đương với một viên thuốc carbamazepine.
Các tác giả kết luận: “Nói chung, nguy cơ đối với sức khỏe con người của các hợp chất dược phẩm xâm nhập vào hệ thống thực phẩm thông qua việc sử dụng phân ủ có vẻ thấp”.
'Tiềm năng to lớn'
Tác giả chính, Tiến sĩ Ariane Krause, một nhà khoa học tại Viện Rau và Cây cảnh Leibniz ở Großbeeren, Đức, cho biết: "Kết quả nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng các loại phân bón nước tiểu nitrat hóa như Aurin và CROP có tiềm năng rất lớn làm phân bón trong nông nghiệp. Họ lập luận để sử dụng nhiều hơn các sản phẩm tái chế này trong tương lai."
“Nếu được chuẩn bị đúng cách và đảm bảo chất lượng được kiểm soát có thể thay thế tới 25% lượng phân bón khoáng tổng hợp thông thường ở Đức bằng phân bón tái chế từ nước tiểu và phân người. Kết hợp với quá trình chuyển đổi nông nghiệp liên quan đến việc giảm chăn nuôi gia súc và trồng cây để làm thức ăn gia súc, thậm chí sẽ cần ít phân bón tổng hợp hơn, chẳng hạn như dẫn đến mức tiêu thụ khí tự nhiên hóa thạch thấp hơn."
