Størstedelen af den mad, vi spiser, bliver ikke produceret på en bæredygtig måde.
Den globale fødevareproduktion har den største menneskeskabte effekt på klodens naturlige kvælstof- og fosforcyklusser.
Mængden af de to grundstoffer, kvælstof og fosfor, i jorden, begrænser, hvor meget afgrøderne kan gro, så derfor tilfører vi dem i form af gødning.
Størstedelen af gødningen bliver fremstillet ved enten at udvinde begrænsede ressourcer som fosfatsten eller omdanne kvælstof (nitrogen) i luften til ammoniak; en metode som alene forbruger to procent af verdens energi, og som er stærkt afhængig af fossile brændstoffer.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Løsning er langt tættere på, end mange er klar over
En løsning på problemet er muligvis langt tættere på, end mange er klar over.
De fleste af de næringsstoffer, vi indtager gennem den mad, vi spiser, bliver udskilt i urinen, fordi vores kroppe allerede har nok.
Men i stedet for at blive indsamlet og genanvendt, bliver næringsstofferne skyllet ud, fortyndet og sendt videre til rensningsanlæg, hvor de bliver fjernet fra spildevandet, som så kan blive genanvendt.
Mest næringsrige del af spildevand
Menneskeurin er den mest næringsrige del af spildevand.
Denne del, som står for mindre end 1 procent af den samlede mængde spildevand, står for 80 procent af nitrogenindholdet og 50 procent af fosforindholdet af spildevandet.
Vi har nu opdaget, hvordan vi kan genanvende urin som bæredygtig gødning.
\ Læs mere
\ Forskerne sælger deres koncept
Forskerne bag denne artikel ejer aktier i firmaet Sanitation360, der forsøger at kommercialisere deres idé.
Sådan genbruger man urin
Man kan opsamle urin ved hjælp af specielle toiletter, der adskiller urin fra afføringen.
Fordi urin hovedsaglig består af vand, er landmændene nødt til at sprede 15.000 kg bare for at gøde 1 hektar land. Men hvis man kunne fjerne vandet og udvinde næringsstofferne, skal der kun 400 kg til.
Det er overraskende svært at fordampe vandet fra urinen, da urin er en kompleks kemisk opløsning.
Næsten alt det værdifulde kvælstof i urinen er urinstof, et kemikalie som er den mest anvendte kvælstofgødning i verden.
Men et hurtigvirkende enzym kaldet urease, som konstant er til stede i spildevandsrør, omdanner urinstof til ammoniak.
Fjerner lugtgener
Når ammoniak bliver eksponeret for luft, fordamper det hurtigt.
Det tager kvælstoffet i urinen med sig og afgiver en meget skarp lugt - heraf urinlugten på offentlige toiletter.
Heldigvis opdagede vi, at vi ved at øge urinens pH-værdi for at gøre det alkalisk kan sikre, at urinstoffet ikke bliver nedbrudt eller ender med at lugte dårligt.
Ved hjælp af denne teknik har vi udviklet en proces, der kan reducere urinmængden og omdanne den til en fast gødning.
Vi kalder processen 'alkaline urine dehydration' (alkalisk urindehydrering, red.)
Meget enkel teknik
Ideen er meget enkel.
Frisk urin bliver opsamlet fra urinaler eller specielt designede toiletter og ført ind i en slags 'tørretumbler', hvor et kemisk stof, som kalcium eller magnesiumhydroxid, øger dets pH-værdi.
Alt vandet i den nu basiske urin fordamper, så kun næringsstofferne er tilbage.
Vi kan endda kondensere det fordampede vand og genbruge det til skylning af toiletter eller håndvask.
En cirkulær urin-økonomi
Det er faktisk ret let at gøre: Man fylder 'urin-tørretumbleren' med et alkaliserende (pH-forøgende, red.) kemisk stof, slutter det til toilettet, som man bruger som normalt, og så bliver urinen omdannet til tør gødning.
Med lidt designsnilde kan 'tørretumbleren' endda placeres under toilettet, så den ikke tager for meget plads på badeværelset.
Der er brug for elektricitet til fordampningen af vandet, men 'tørretumbleren' kan kobles til solenergi.
Vi har estimeret, at det kun vil koste 5 dollars (cirka 31 kroner, red.) om året at forsyne en gennemsnitlig familie på 4 personer med alkaliserende kemisk stof.
Revolutionerende opfindelse
På denne måde producerer 'tørretumbleren' en fast gødning, som indeholder 10 procent kvælstof, 1 procent fosfor og 4 procent kalium - en blanding som svarer til blandet mineralgødning.
I 1775 tog Alexander Cummings patent på et toilet med skyl; det såkaldte wc, et akronym for 'Water Closet' med indbygget vandlås, så lugtgenerne blev reduceret.
Opfindelsen var revolutionerende. Ved at tørre urin kan vi igen revolutionere måden, vi forvalter spildevand.
Hvis metoden bliver implementeret verden over, kan vi ved at genbruge urin få en erstatning for knap 25 procent af al syntetisk nitrogengødning brugt i landbruget.
Behov for servicekæde
Det vil dog kræve en servicekæde, som er i stand til at forsyne hjemmene med det alkaliserende kemiske stof, indsamle den tørrede urin og bearbejde det til gødning, som landmændene kan bruge.
En tilsvarende servicekæde er allerede på plads i forbindelse med genanvendelse af plastik, metal, papir og glas. Tørret urin kan ganske enkelt føjes til som endnu en komponent.
Forskning indikerer, at mange er åbne overfor ideen om at genanvende urin. En undersøgelse med næsten 3.800 deltagere i 16 lande afslørede endda, at vi gerne vil købe og spise mad dyrket med urin fra mennesker.
Med en teknologi som denne vil almindelige borgere få en sikker og bekvem måde at gøre deres moderne liv mere bæredygtige, hver gang de benytter toilettet.
Prithvi Simha ejer aktier i Sanitation360, et selskab der har til formål at kommercialisere urindehydreringsteknologien. Björn Vinnerås ejer aktier i Sanitation360 AB. Han modtager støtte fra det svenske forskningsråd Vetenskapsrådet, Formas, VINNOVA (det svenske innovationsagentur) og EU H2020-projekterne Run4Life og REWAISE. Jenna Senecal er administrerende direktør for Sanitation360.
Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Red Verden
I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.
Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.
- Bør vi sætte alt ind på at begrænse overbefolkning?
- Virker det at købe CO2-aflad?
- Er cirkulær økonomi en løsning?
- Hvordan kan jeg handle anderledes i hverdagen?
- Og har verden overhovedet brug for at blive reddet?
Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?
Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.
