Tại sao các nhà khoa học không muốn phân của con người bị lãng phí?

Những thứ rời khỏi nhà vệ sinh của con người có thể tàn phá, cũng có tiềm năng giải quyết những thách thức lớn nhất của con người.

Thế giới sản xuất rất nhiều phân, và chúng ta không phải lúc nào cũng biết phải làm gì với nó. 

Trong quá khứ, các chính phủ thường xử lý nước thải bằng cách loại bỏ các chất ô nhiễm và khử trùng nó trước khi đặt một phần lớn các sản phẩm phụ, được gọi là biosolids, trong kho dự trữ hoặc bãi chôn lấp.

Hoa Kỳ sản xuất hơn 7 triệu tấn biosolids mỗi năm, với gần một phần ba kết thúc trong các bãi chôn lấp. Trên toàn cầu, khoảng 30 phần trăm biosolids đến kho dự trữ và bãi chôn lấp mỗi năm.

Tuy nhiên, các phương pháp xử lý biosolid thay thế từng được chào mời là bền vững với môi trường đã không còn được ưa chuộng. Trong khi khoảng một nửa số biosolids của Hoa Kỳ được áp dụng cho mục đích nông nghiệp, như cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng và giúp chống xói mòn đất, nghiên cứu gần đây đã xác định các mối nguy hiểm sức khỏe đáng kể liên quan đến các kỹ thuật này. 

Sau quá trình điều trị, chúng vẫn có thể chứa hàng trăm chất ô nhiễm không được kiểm soát như hormone, thuốc trừ sâu, thuốc và các chất per- và polyfluoroalkyl (PFAS), còn được gọi là “hóa chất mãi mãi” do không có khả năng phân hủy.

Những phát hiện này đã thúc đẩy các thị trấn Hoa Kỳ cấm biosolids khỏi đất nông nghiệp. Một số quốc gia, như Hà Lan và Thụy Sĩ, đã sử dụng chúng trong nông nghiệp.

Các công ty như HJ Heinz và Del Monte đã làm theo trong thập kỷ qua, tuyên bố họ sẽ tạm dừng mua cây trồng được trồng bằng biosolids.

Khi các gò phân (và các chất thải nước thải khác) làm suy yếu nguồn cung cấp thực phẩm và nước của chúng tôi, các nhà khoa học đang làm việc hướng tới các lựa chọn thay thế an toàn và bền vững hơn. 

Dưới đây là một vài đề xuất để giúp chúng ta đối phó với số hai dư thừa:

Vật liệu xây dựng

Ngành xây dựng nổi tiếng tiêu thụ một lượng lớn năng lượng và nước trong khi đóng góp gần 40% lượng khí thải carbon dioxide liên quan đến năng lượng toàn cầu. 

Sản xuất gạch hàng năm đòi hỏi hơn 3,4 tỷ mét khối đất sét – tương đương với hơn 1.000 sân bóng đá đào sâu gần 500 mét. Trong khi đó, đặt biosolids vào gạch có thể cắt giảm một lượng lớn đất nguyên chất cần thiết mỗi năm.

Năm 2019, các kỹ sư từ Viện Công nghệ Hoàng gia Melbourne của Úc đã thử nghiệm gạch bao gồm tới 25% biosolids và phát hiện ra rằng các giống lai này đã cắt giảm gần một nửa việc sử dụng năng lượng trong quá trình nung. Họ cũng lưu ý rằng kim loại nặng trong các viên gạch thành phẩm không có khả năng bị băm ra. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã đề xuất phân tích hóa học chuyên sâu trước khi chúng được sử dụng trên quy mô lớn.

Khí thiên nhiên

Nước thải có thể tạo ra “khí sinh học” khi vi khuẩn phá vỡ các vật liệu hữu cơ trong môi trường không có oxy, một quá trình đã được tiêu chuẩn hóa tại các nhà máy xử lý. 

Chỉ có khoảng 1 phần trăm thực vật Hoa Kỳ tận dụng khí sinh học kết quả của chúng, có thể được sử dụng để phát nhiệt và phát điện.

Một số chính phủ, bao gồm Đức và Ý, hiện đang trợ cấp rất nhiều cho thực tiễn này. Sản lượng khí sinh học của châu Âu từ bùn thải công nghiệp và đô thị tăng 40% từ năm 2017 đến 2013. 

Trong khi đó, các quốc gia ở châu Á, bao gồm Trung Quốc, Pakistan và Bangladesh, đã phát triển các hệ thống khí sinh học rộng lớn để cung cấp năng lượng cho việc nấu ăn tại nhà.

Tiềm năng lớn hơn của nó: Khí sinh học có nguồn gốc từ nước thải có thể được biến thành khí tự nhiên tái tạo và được bơm vào đường ống hoặc được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe cộ, mặc dù nó hiện đang phục vụ một phần nhỏ nhu cầu. Tuy nhiên, sự thúc đẩy của thế giới đối với năng lượng tái tạo có thể làm cho thực hành sinh lợi hơn, theo Deshusses. Tính đến năm 2018, châu Âu dẫn đầu thế giới về cả sản xuất điện và khí đốt tự nhiên có nguồn gốc sinh học.

Tuy nhiên, các tác động môi trường rất phức tạp. Mặc dù nó hữu ích như một nguồn năng lượng tái tạo, những người ủng hộ sức khỏe và khí hậu đã chỉ trích toàn bộ khí sinh học vì nó tạo ra các chất gây ô nhiễm tương tự như khí dựa trên nhiên liệu hóa thạch khi bị đốt cháy. Tuy nhiên, sự chuyển đổi này ngăn chặn lượng khí thải metan nghiêm trọng hơn xảy ra khi chất thải tự phân hủy.

Và trong khi nâng cấp nó thành khí tự nhiên có thể cải thiện chất lượng không khí và giảm phát thải khí nhà kính , điều quan trọng là phải hạn chế lượng sản phẩm phụ có khả năng gâyhại, như metan, có thể thoát ra trong quá trình sản xuất và phân phối.

Đối với chính khí sinh học, các nhà nghiên cứu đã nhấn mạnh tầm quan trọng của các hệ thống lọc kỹ lưỡng và lưu ý rằng, bản thân nó vẫn không phải là một giải pháp lý tưởng để giải quyết khí thải toàn cầu.