Nhận thấy công nghệ bồn cầu hiện tại mang lại lợi nhuận, nhà nghiên cứu phát triển phương pháp tái chế nước tiểu
Tái chế nước tiểu là mục tiêu nghiên cứu của nhà nghiên cứu Kevin Orner tại WVU về một hệ thống xử lý nước thải có thể gắn trực tiếp vào nhà vệ sinh, chiết xuất các chất dinh dưỡng có giá trị được sử dụng làm phân bón. Ảnh: WVU / Sheree Wentz
Theo một nghiên cứu của kỹ sư Đại học West Virginia, chất thải xả xuống nhà vệ sinh có thể là một nguồn tài nguyên và lợi nhuận quý giá—và dễ dàng hơn đối với môi trường.
Kevin Orner, trợ lý giáo sư của Đại học Kỹ thuật và Tài nguyên khoáng sản Benjamin M. Statler, đang phát triển một công nghệ có thể xử lý nước tiểu tại chỗ thay vì tại một cơ sở xử lý nước thải tập trung, từ xa. Công nghệ này có thể nằm bên dưới bồn cầu, cho phép xử lý nước tiểu diễn ra nhanh chóng và thúc đẩy quá trình thu hồi nitơ, một chất dinh dưỡng có thể được bán dưới dạng phân bón.
Phát hiện của Orner, được công bố trên tạp chí Công nghệ Môi trường, giúp việc tái chế nước tiểu trở nên khả thi hơn về mặt tích hợp vào cơ sở hạ tầng hiện có và có thể làm giảm lượng chất dinh dưỡng xâm nhập vào sông hồ. Việc thải chất dinh dưỡng quá mức có thể gây nguy hiểm cho hệ sinh thái dưới nước do thúc đẩy sự phát triển của tảo tiêu thụ oxy hòa tan trong nước.
Mục tiêu là chuyển đổi hoạt động thu gom và xử lý chất thải từ một dịch vụ gây hại cho môi trường gây tốn kém thành một dịch vụ có lợi cho môi trường sinh ra tiền.
Orner giải thích: "Bạn có một nhà vệ sinh trong nhà và một hệ thống cống rãnh đưa chất thải đến nhà máy xử lý có thể cách xa hàng dặm". "Có khí thải nhà kính liên quan đến việc xây dựng hệ thống thoát nước nối với nhà bạn và xử lý chất thải tại nhà máy. Để ngăn chất dinh dưỡng thải ra sông địa phương, nhà máy xử lý nước thải thường sử dụng máy thổi điện tiêu tốn nhiều năng lượng để chuyển đổi amoni trong nước thải thành nitrat và chuyển nitrat đó thành khí nitơ."
Do đó, khí nitơ quay trở lại môi trường và không phát sinh sản phẩm hữu ích.
Tái chế chất thải không phải là một khái niệm mới. Nông dân từ lâu đã sử dụng phân chuồng để làm giàu đất và nước tiểu để đẩy lùi sâu bệnh. Các quy trình biến phân thành phân bón đã được triển khai ở quy mô công nghiệp, đồng thời cơ sở hạ tầng và các chương trình tái chế nước tiểu người đã hoạt động ở những nơi như Nairobi, Kenya và Brattleboro, Vermont.
Orner hình dung ra nhà vệ sinh có thể tách nước tiểu và phân, cho phép thu gom, xử lý và chuyển đổi từng chất thải đó thành một sản phẩm thương mại hữu ích—phổ biến nhất là phân bón nông nghiệp.
Phương pháp mà Orner coi là khả thi nhất không cần nguồn điện để vận hành. Thiết kế của nhà vệ sinh tách nước tiểu tách chất rắn ra khỏi chất lỏng, sau đó đưa nước tiểu đến bộ phận phục hồi chất dinh dưỡng được đặt trong hoặc gắn liền với nhà vệ sinh hoặc có khả năng được đặt trong tầng hầm dân cư hoặc thương mại.
Nhưng tốc độ là điều cần thiết để thực hiện quy mô lớn. Vì nhà vệ sinh thường nhận được nhiều liều lượng nước tiểu trong ngày nên nước tiểu phải được xử lý nhanh chóng để có thể thải vào một bộ phận khác nhằm nhường chỗ cho liều lượng tiếp theo—đặc biệt là trong một hệ thống đủ nhỏ để gắn vào nhà vệ sinh.
Công việc của Orner rất có ý nghĩa, bởi vì bằng cách tạo mồi cho hồ chứa thu gom và xử lý bằng cách cấy đất chứa các vi sinh vật hữu ích, bổ sung các viên carbon để cung cấp bề mặt phát triển cho vi khuẩn là chìa khóa của quy trình xử lý và sử dụng quy trình lấp đầy và rút ra nhờ đó một lượng nhỏ nước tiểu đã xử lý được loại bỏ và nước tiểu tươi được bổ sung dần dần, nhóm của ông đã có thể đẩy nhanh đáng kể việc điều trị—giảm quy trình có thể mất vài tuần xuống còn một ngày trong một giai đoạn của nghiên cứu.
"Vệ sinh tuần hoàn" vẫn chưa trở thành bình thường mới. Nhà vệ sinh tách nước tiểu cao cấp trông gần giống với nhà vệ sinh hiện tại nhưng có thể đắt tiền. Các phiên bản rẻ hơn có thể có mùi hoặc yêu cầu người dùng áp dụng các hành vi mới.
Các chính sách kém phát triển xung quanh các sản phẩm phân bón có nguồn gốc từ nước tiểu là một rào cản khác. Orner chỉ ra rằng hầu hết các quy tắc xây dựng của cộng đồng không xem xét loại công nghệ này trong hướng dẫn cấp phép của họ, mặc dù ông đã làm việc với Ủy ban Ruy băng Vàng về việc soạn thảo các quy định để chính quyền tiểu bang hoặc địa phương áp dụng.
Tuy nhiên, những nhà vệ sinh tách nước tiểu này không chỉ tồn tại ở Kenya và Vermont, mà còn từ Oregon đến Paris và Hà Lan. Orner có một cộng tác viên ở Costa Rica, người "quan tâm đến việc rút ra những bài học kinh nghiệm từ Brattleboro và áp dụng những bài học đó cho Monteverde, một cộng đồng du lịch sinh thái ở Cloud Forest," Orner nói.
Ông nói thêm: "Tất nhiên, có yếu tố 'ew' trong việc xử lý nước tiểu, nhưng trên thực tế, nước tiểu không phải là một thứ lãng phí. Nó có giá trị."
