Biến nước tiểu thành phân bón dạng rắn

Hệ thống sản xuất lương thực toàn cầu là hệ thống con người có ảnh hưởng lớn nhất đến chu trình nitơ và phốt pho tự nhiên của hành tinh. Số lượng cây trồng có thể phát triển được giới hạn bởi số lượng của 2 nguyên tố này trong đất, vì vậy chúng được dùng làm phân bón.

Nhưng phần lớn phân bón được tạo ra bằng cách chuyển đổi nitơ trong không khí thành amoniac, chỉ riêng chất này đã tiêu thụ 2% năng lượng của thế giới và phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch hoặc bằng cách khai thác các nguồn tài nguyên hữu hạn, như đá phốt phát.

Phần giàu chất dinh dưỡng nhất của nước thải là nước tiểu của con người, chiếm khoảng 1% tổng thể tích nhưng chứa 80% nitơ và 50% phốt pho. Chúng tôi đã khám phá ra cách tái chế nước tiểu này thành phân bón đất nông nghiệp có giá trị và bền vững.

Vì nước tiểu chủ yếu là nước, nông dân phải rải 15.000kg phân này để bón cho 1ha đất. Nếu có cách loại bỏ nước và chỉ lấy chất dinh dưỡng thì nông dân chỉ cần bón 400kg là có hiệu quả tương tự.

Việc làm bay hơi nước khỏi nước tiểu rất khó, vì nước tiểu là một dung dịch hóa học phức tạp. Hầu như tất cả nitơ có giá trị trong nước tiểu đều ở dạng urê- một chất hóa học được sử dụng làm phân bón nitơ phổ biến nhất trên thế giới.

Nhưng một loại enzym hoạt động nhanh gọi là urease luôn có mặt bên trong các đường ống nước thải và chuyển ure thành amoniac. Khi tiếp xúc với không khí, amoniac nhanh chóng bay hơi, lấy đi nitơ từ nước tiểu và tạo ra mùi rất hăng.

May mắn thay, một nhóm các nhà nghiên cứu Thụy Điển đã phát hiện ra rằng việc tăng độ pH của nước tiểu để tạo độ kiềm sẽ đảm bảo urê không bị phân hủy hoặc có mùi thực sự khó chịu. Sử dụng kỹ thuật này, họ đã phát triển một quy trình có thể làm giảm khối lượng nước tiểu và biến nó thành phân bón rắn. Họ gọi quá trình này là mất nước kiềm trong nước tiểu.

“Ý tưởng đằng sau nó là khá đơn giản. Nước tiểu tươi được thu thập từ bồn tiểu hoặc nhà vệ sinh được thiết kế đặc biệt và chuyển vào máy sấy, nơi chất kiềm hóa, chẳng hạn như canxi hoặc magiê hydroxit, làm tăng độ pH của nó. Nước trong nước tiểu lúc này có tính kiềm sẽ bị bay hơi và chỉ còn lại các chất dinh dưỡng.

Chúng tôi thậm chí có thể ngưng tụ nước bay hơi và tái sử dụng để xả bồn cầu hoặc rửa tay”- các nhà nghiên cứu nói.

HẢI HUỲNH (Nguồn: ScienceX)