A reutilização de excrementos humanos pode ser segura ou insegura. Este artigo aborda apenas o uso seguro e benéfico de excrementos humanos tratados, após a aplicação de etapas de tratamento adequadas e abordagens de gestão de riscos personalizadas para a aplicação de reutilização pretendida. Os usos benéficos dos excrementos tratados podem concentrar-se no aproveitamento dos nutrientes disponíveis para as plantas (principalmente nitrogénio, fósforo e potássio) contidos nos excrementos tratados. Também podem utilizar a matéria orgânica e a energia presentes nos excrementos. Em menor escala, a água contida nos excrementos também pode ser reutilizada, embora isto seja mais conhecido como recuperação de água de efluentes municipais. As aplicações de reutilização pretendidas para o conteúdo de nutrientes podem incluir: melhorador de solo ou fertilizante em atividades agrícolas ou hortícolas. Outras aplicações de reutilização, que se concentram mais no conteúdo de matéria orgânica dos excrementos, incluem o uso como fonte de combustível ou como fonte de energia na forma de biogás. Existe um número grande e crescente de opções de tratamento para tornar os excrementos seguros e gerenciáveis para a reutilização pretendida. As opções incluem a separação da urina e a desidratação das fezes (sanitas secas com separação de urina), compostagem (sanitas de compostagem ou processos externos de compostagem), tecnologias de tratamento de lodo de esgoto e uma variedade de processos de tratamento de lodo fecal. Todos eles alcançam vários graus de remoção de patógenos e redução do teor de água para facilitar o manuseio. Os patógenos de preocupação são bactérias entéricas, vírus, protozoários e ovos de helmintos nas fezes. Como os ovos de helmintos são os patógenos mais difíceis de destruir com processos de tratamento, eles são comumente usados como organismos indicadores em esquemas de reutilização. Outros riscos à saúde e aspetos de poluição ambiental que precisam de ser considerados incluem a disseminação de micropoluentes, resíduos farmacêuticos e nitrato no ambiente, que podem causar poluição das águas subterrâneas e, portanto, afetar potencialmente a qualidade da água potável. Existem diversos "fertilizantes derivados de excrementos humanos" que variam nas suas propriedades e características fertilizantes, por exemplo: urina, fezes secas, fezes compostadas, lodo fecal, esgoto e lodo de esgoto. Os nutrientes e a matéria orgânica contidos nas fezes humanas ou nas águas residuais domésticas (esgoto) têm sido utilizados na agricultura em muitos países há séculos. No entanto, esta prática é frequentemente realizada de forma não regulamentada e insegura em países em desenvolvimento. As Diretrizes da Organização Mundial da Saúde de 2006 estabeleceram uma estrutura que descreve como esta reutilização pode ser feita com segurança, seguindo uma "abordagem de múltiplas barreiras". Estas barreiras podem incluir a seleção de uma cultura adequada, métodos de cultivo, métodos de aplicação de fertilizantes e a educação dos agricultores.
Terminologia Excrementos humanos, lodo fecal e águas residuais são frequentemente denominados resíduos (resíduos humanos). Dentro do conceito de economia circular no saneamento, um termo alternativo que vem a ser utilizado é "fluxos de recursos". Os produtos finais dos sistemas de tratamento sanitário podem ser chamados de "produtos de reutilização" ou "outros produtos". Estes produtos reutilizados incluem fertilizantes em geral, melhoradores de solo, biomassa, água ou energia. A reutilização de excrementos humanos centra-se no conteúdo de nutrientes e matéria orgânica dos excrementos humanos, ao contrário da reutilização de águas residuais, que se centra no conteúdo de água. Um termo alternativo é "uso de excrementos humanos" em vez de "reutilização", pois, estritamente falando, trata-se do primeiro uso de excrementos humanos, e não da segunda vez que são usados.
Tecnologias e abordagens
Os recursos disponíveis nas águas residuais e nos excrementos humanos incluem água, nutrientes para plantas, matéria orgânica e conteúdo energético. Sistemas de saneamento projetados para a recuperação segura e eficaz destes recursos podem desempenhar um papel importante na gestão geral de recursos de uma comunidade. A recuperação dos recursos contidos nos excrementos e nas águas residuais (como nutrientes, água e energia) contribui para a concretização do Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 e de outros objetivos de desenvolvimento sustentável. Pode ser eficiente combinar águas residuais e excrementos humanos com outros resíduos orgânicos, como estrume e restos de alimentos e colheitas, para fins de recuperação de recursos.
Opções de tratamento Existe um número grande e crescente de opções de tratamento para tornar os excrementos seguros e gerenciáveis para a opção de reutilização pretendida. Diversas tecnologias e práticas, variando em escala de uma única residência rural a uma cidade, podem ser usadas para capturar recursos potencialmente valiosos e torná-los disponíveis para usos seguros e produtivos que apoiem o bem-estar humano e a sustentabilidade em geral. Algumas opções de tratamento estão listadas abaixo, mas existem muitas outras:
Separação de urina e desidratação das fezes (feito com sanitas secas com separação de urina ) Compostagem (sanitas de compostagem ou processos externos de compostagem) Tecnologias de tratamento de lodo de esgoto, instaladas a jusante de diversas tecnologias de tratamento de águas residuais. Processos de tratamento de lodo fecal, como leitos de secagem de lodo, zonas húmidas construídas. Digestão anaeróbica com produção de biogás Processo de conversão de resíduos em energia Processador Omni Um guia da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas fornece uma lista de tecnologias de tratamento para recuperação de recursos sanitários: vermicompostagem e vermifiltração, compostagem com mosca-soldado-negra, cultivo de algas, célula de combustível microbiana, nitrificação e destilação de urina, precipitação de estruvita, incineração, carbonização, secagem solar, membranas, filtros, desidratação alcalina da urina, sanitização com amónia/tratamento com ureia e sanitização com cal. Outras investigações envolvem processos de oxidação avançada por UV para degradar poluentes orgânicos presentes na urina antes da reutilização ou a desidratação da urina usando ácidos.
Opções de reutilização A reutilização mais comum de excrementos é como fertilizante e melhorador de solo na agricultura. Isto também é chamado de abordagem de "fechamento do ciclo" para saneamento com agricultura. É um aspeto central da abordagem de saneamento ecológico. As opções de reutilização dependem da forma dos excrementos que estão a ser reutilizados: podem ser excrementos puros ou misturados com alguma água (lodo fecal) ou misturados com muita água (águas residuais domésticas ou esgoto). Os tipos mais comuns de reutilização de excrementos incluem:
Fertilizantes e água de irrigação na agricultura e horticultura: por exemplo, utilizando água recuperada e tratada para irrigação; utilizando excrementos compostados (e outros resíduos orgânicos) ou biossólidos tratados adequadamente como fertilizante e melhorador de solo; utilizando urina tratada e separada na fonte como fertilizante. Energia: por exemplo, digestão de fezes e outros resíduos orgânicos para produzir biogás; ou produção de combustíveis. Método de tratamento de esgoto baseado na natureza, utilizando o ciclo de vida de insetos aquáticos para produzir biomassa de insetos rica em nutrientes para uso como farinha de peixe/aves e gases de bio-dióxido de carbono, amónia e metano. Outras opções emergentes para a reutilização de excrementos incluem a produção de ração proteica para o gado utilizando larvas da mosca-soldado-negra, e a recuperação de matéria orgânica para uso como material de construção ou na produção de papel. A recuperação de recursos a partir de lodo fecal pode assumir muitas formas, incluindo como combustível, melhorador de solo, material de construção, proteína, forragem animal e água para irrigação. Os produtos reutilizáveis que podem ser recuperados dos sistemas de saneamento incluem: urina armazenada, urina concentrada, águas negras sanitizadas, digestato, soluções nutritivas, urina seca, estruvita, fezes secas, húmus de fossa, lodo desidratado, composto, cinzas de lodo, biochar, material filtrante enriquecido com nutrientes, algas, macrófitas, larvas de mosca-soldado-negra, minhocas, água de irrigação, aquicultura e biogás.
Como fertilizante
Comparação com outros fertilizantes Existe um recurso fertilizante inexplorado nas fezes humanas. Na África, por exemplo, as quantidades teóricas de nutrientes que podem ser recuperadas das fezes humanas são comparáveis a todo o uso atual de fertilizantes no continente. Portanto, a reutilização pode apoiar o aumento da produção de alimentos e também fornecer uma alternativa aos fertilizantes químicos, que muitas vezes são inacessíveis para os pequenos agricultores. No entanto, o valor nutricional dos excrementos humanos depende em grande parte da alimentação. Os fertilizantes minerais são produzidos a partir de atividades de mineração e podem conter metais pesados. Os minérios de fosfato contêm metais pesados como cádmio e urânio, que podem chegar à cadeia alimentar através do fertilizante fosfatado mineral. Isto não se aplica aos fertilizantes à base de excrementos (a menos que o alimento humano já estivesse contaminado além dos limites de segurança), o que é uma vantagem. Os elementos fertilizantes dos fertilizantes biológicos estão principalmente ligados a compostos carbonáceos reduzidos. Se estes já estiverem parcialmente oxidados, como no composto, os minerais fertilizantes são adsorvidos nos produtos de degradação (ácidos húmicos), etc. Assim, apresentam um efeito de libertação lenta e são geralmente menos lixiviados em comparação com os fertilizantes minerais.
Urina A urina contém grandes quantidades de nitrogénio (principalmente como ureia), bem como quantidades razoáveis de potássio dissolvido. As concentrações de nutrientes na urina variam com a dieta. Em particular, o teor de nitrogénio na urina está relacionado com a quantidade de proteína na dieta: uma dieta rica em proteínas resulta em altos níveis de ureia na urina. O teor de nitrogénio na urina é proporcional à proteína alimentar total na dieta da pessoa, e o teor de fósforo é proporcional à soma da proteína alimentar total e da proteína alimentar vegetal. As oito principais espécies iónicas da urina (> 0,1 meq L−1) são os cátiões Na, K, NH4, Ca, e os aniões, Cl, SO4, PO4 e HCO3. A urina normalmente contém 70% do nitrogénio e mais da metade do potássio encontrados no esgoto, embora represente menos de 1% do volume total. A quantidade de urina produzida por um adulto é de cerca de 0,8 a 1,5 L por dia. A aplicação de urina como fertilizante tem sido chamada de "fechamento do ciclo de fluxos de nutrientes agrícolas", saneamento ecológico ou ecosaneamento. O fertilizante de urina geralmente é aplicado diluído em água, pois a urina não diluída pode causar queimaduras químicas nas folhas ou raízes de algumas plantas, danificando-as principalmente se o teor de humidade do solo for baixo. A diluição também ajuda a reduzir o odor após a aplicação. Quando diluída em água (na proporção de 1:5 para culturas anuais cultivadas em recipientes com substrato fresco a cada estação ou na proporção de 1:8 para uso mais geral), pode ser aplicada diretamente no solo como fertilizante O efeito fertilizante da urina mostrou-se comparável ao de fertilizantes nitrogenados comerciais. A urina pode conter resíduos farmacêuticos (poluentes farmacêuticos persistentes no meio ambiente). As concentrações de metais pesados, como chumbo, mercúrio e cádmio, comumente encontrados em lodo de esgoto, são muito menores na urina. Os valores típicos de referência para nutrientes excretados na urina são: 4 quilos quilos de nitrogénio por pessoa por ano, 0,36 quilos de fósforo por pessoa por ano e 1,0 quilos de potássio por pessoa por ano. Com base na quantidade de 1,5 L de urina por dia (ou 550 L por ano), os valores de concentração de macronutrientes são os seguintes: 7,3 g/LN; 0,67 g/LP; 1,8 g/L K. Estes são valores de projeto, mas os valores reais variam com a dieta. O conteúdo de nutrientes da urina, quando expresso com a convenção internacional de fertilizantes de N:P2O5:K2O, é aproximadamente 7:1,5:2,2. Como a urina é bastante diluída como fertilizante em comparação com fertilizantes nitrogenados secos fabricados, como o fosfato diamónico, os custos de transporte da urina são relativamente altos, pois é necessário transportar muita água. As limitações gerais ao uso da urina como fertilizante dependem principalmente do potencial de acúmulo de excesso de nitrogénio (devido à alta proporção desse macronutriente) e de sais inorgânicos, como o cloreto de sódio, que também fazem parte dos resíduos excretados pelo sistema renal. A fertilização excessiva com urina ou outros fertilizantes nitrogenados pode resultar em excesso de amónia para as plantas absorverem, condições ácidas ou outros efeitos fitotóxicos. Parâmetros importantes a serem considerados ao fertilizar com urina incluem a tolerância da planta à salinidade, a composição do solo, a adição de outros compostos fertilizantes e a quantidade de chuva ou outra irrigação. Foi relatado em 1995 que as perdas gasosas de nitrogénio da urina eram relativamente altas e a absorção pelas plantas era menor do que com nitrato de amónio marcado.[carece de fontes]? Em contraste, o fósforo foi utilizado a uma taxa mais elevada do que o fosfato solúvel. A urina também pode ser usada com segurança como fonte de nitrogénio em compostagem rica em carbono. A urina humana pode ser coletada com sistemas sanitários que utilizam urinóis ou sanitas com separação de urina. Se a urina for separada e coletada para uso como fertilizante na agricultura, isto pode ser feito com sistemas sanitários que utilizam urinóis sem água, sanitas secas com separação de urina (UDDTs) ou sanitas com descarga e separação de urina. Durante o armazenamento, a ureia na urina é rapidamente hidrolisada pela urease, criando amónia . Um tratamento adicional pode ser feito com a urina coletada para estabilizar o nitrogénio e concentrar o fertilizante. Uma solução simples para o odor é adicionar ácido cítrico ou vinagre ao recipiente de coleta de urina, para que a urease seja inativada e qualquer amónia que se forme seja menos volátil. Além da concentração, processos químicos simples podem ser usados para extrair substâncias puras: nitrogénio como nitratos (semelhante aos depósitos de nitrato medievais) e fósforo como estruvita. Os riscos para a saúde associados ao uso da urina como fertilizante são geralmente considerados insignificantes, especialmente quando dispersa no solo em vez de na parte da planta que é consumida. A urina pode ser distribuída por meio de mangueiras perfuradas enterradas a aproximadamente 10 cm de profundidade abaixo da superfície do solo entre as plantas cultivadas, minimizando assim o risco de odores, perda de nutrientes devido à volatilização ou transmissão de patógenos. Existem potencialmente mais problemas ambientais (como a eutrofização resultante do influxo de efluentes ricos em nutrientes em ecossistemas aquáticos ou marinhos) e um maior consumo de energia quando a urina é tratada como parte do esgoto em estações de tratamento de esgoto em comparação com quando é usada diretamente como recurso fertilizante. Nos países em desenvolvimento, o uso de esgoto bruto ou lodo fecal tem sido comum ao longo da história, mas a aplicação de urina pura nas plantações ainda é bastante rara em 2021. Isto ocorre apesar de muitas publicações que defendem o uso da urina como fertilizante desde pelo menos 2001. Desde cerca de 2011, a Fundação Bill e Melinda Gates financia investigações envolvendo sistemas de saneamento que recuperam os nutrientes da urina.
Fezes De acordo com os "valores padrão suecos propostos" de 2004, um adulto sueco médio excreta 0,55 quilos de nitrogénio, 0,18 quilos de fósforo e 0,36 quilos de potássio nas fezes por ano. A massa anual é de 51 quilos húmidos e 11 quilos secos, de modo que as fezes húmidas teriam um valor NPK% de 1,1:0,8:0,9.
Fezes secas A reutilização de fezes secas provenientes de sanitas secas com separação de urina após o tratamento pode resultar em aumento da produção agrícola por meio dos efeitos fertilizantes de nitrogénio, fósforo, potássio e melhoria da fertilidade do solo por meio do carbono orgânico.
Fezes compostadas
O composto derivado de sanitas de compostagem (onde, em alguns casos, também se adicionam resíduos orgânicos de cozinha) tem, em princípio, as mesmas utilizações que o composto derivado de outros resíduos orgânicos, como lodo de esgoto ou resíduos orgânicos urbanos. Um fator limitante pode ser a restrição legal devido à possibilidade de patógenos permanecerem no composto. Em qualquer caso, a utilização do composto proveniente de sanitas de compostagem em jardins domésticos pode ser considerada segura e é o principal método de aproveitamento desse composto. Devem ser aplicadas medidas de higiene no manuseio do composto por todas as pessoas que entrarem em contacto com ele, como o uso de luvas e botas. Parte da urina fará parte do composto, embora parte dela se perca por lixiviação e evaporação. A urina pode conter até 90% do nitrogénio, até 50% do fósforo e até 70% do potássio presentes nas fezes humanas. Os nutrientes do composto proveniente de uma sanita de compostagem têm maior disponibilidade para as plantas do que as fezes secas de uma sanita seca típica com separação de urina. Os dois processos não são mutuamente exclusivos, no entanto: algumas sanitas de compostagem separam a urina (para evitar a supersaturação de água e nitrogénio) e as fezes secas ainda podem ser compostadas.
Lodo fecal Lodo fecal é definido como "proveniente de tecnologias de saneamento no local e que não foi transportado por meio de esgoto". Exemplos de tecnologias no local incluem latrinas de fossa, blocos de sanitas públicas sem rede de esgoto, fossas sépticas e sanitas secas. O lodo fecal pode ser tratado por diversos métodos para torná-lo adequado para reutilização na agricultura. Estes incluem (geralmente realizados em combinação) desidratação, espessamento, secagem (em leitos de secagem de lodo), compostagem, peletização e digestão anaeróbica.
Esgoto municipal A água recuperada pode ser reutilizada para irrigação, usos industriais, recarga de cursos de água naturais, corpos de água, aquíferos e outros usos potáveis e não potáveis. Estas aplicações, no entanto, geralmente se concentram-se no aspeto da água, e não no aspeto da reutilização de nutrientes e matéria orgânica, que é o foco da "reutilização de excrementos". Quando as águas residuais são reutilizadas na agricultura, o seu conteúdo de nutrientes (nitrogénio e fósforo) pode ser útil para a aplicação adicional de fertilizantes. O trabalho do Instituto Internacional de Gestão da Água e de outros levou a diretrizes sobre como a reutilização de águas residuais municipais na agricultura para irrigação e aplicação de fertilizantes pode ser implementada com segurança em países de baixo rendimento.
Lodo de esgoto A utilização de lodo de esgoto tratado (após o tratamento, também chamado de "biossólidos") como melhorador de solo ou fertilizante é possível, mas é um tema controverso em alguns países (como os EUA e alguns países da Europa) devido aos poluentes químicos que pode conter, como metais pesados e poluentes farmacêuticos persistentes no meio ambiente. A Northumbrian Water, no Reino Unido, utiliza duas centrais de biogás para produzir o que a empresa chama de "energia de esgoto" — utilizando lodo de esgoto para gerar energia e, assim, obter receita. A produção de biogás reduziu os seus gastos com eletricidade, que antes de 1996 eram de 20 milhões de libras esterlinas, em cerca de 20%. A Severn Trent e a Wessex Water também possuem projetos semelhantes.
Líquidos para tratamento de lodo Os líquidos do tratamento de lodo (após digestão anaeróbica) podem ser usados como fonte de entrada para um processo de recuperação de fósforo na forma de estruvita para uso como fertilizante. Por exemplo, a empresa canadiana Ostara Nutrient Recovery Technologies comercializa um processo baseado na precipitação química controlada de fósforo num reator de leito fluidizado que recupera estruvita na forma de grânulos cristalinos a partir de fluxos de desidratação de lodo. O produto cristalino resultante é vendido para os setores da agricultura, relvados e plantas ornamentais como fertilizante sob a marca registrada "Crystal Green".
Pico do fósforo No caso do fósforo em particular, a reutilização de excrementos é um método conhecido para recuperar fósforo e mitigar a potencial escassez (também conhecida como "pico do fósforo") do fósforo extraído de minas. O fósforo extraído de minas é um recurso limitado que é consumido pela produção de fertilizantes, cuja escassez ameaçaria a segurança alimentar mundial. Portanto, o fósforo proveniente de fertilizantes à base de excrementos é uma alternativa interessante aos fertilizantes que contêm minério de fosfato extraído de minas.
Aspetos de saúde e ambientais do uso agrícola
Patógenos
Conceito de múltiplas barreiras para uso seguro na agricultura A Suécia realiza investigações sobre como tornar a reutilização de urina e fezes segura na agricultura desde a década de 1990. Em 2006, a Organização Mundial da Saúde (OMS) publicou diretrizes sobre a reutilização segura de águas residuais, excrementos e águas cinzas. O conceito de múltiplas barreiras para a reutilização, que é a base fundamental desta publicação, levou a uma compreensão clara de como a reutilização de excrementos pode ser feita com segurança. O conceito também é utilizado no abastecimento de água e na produção de alimentos, e é geralmente entendido como uma série de etapas de tratamento e outras precauções de segurança para prevenir a disseminação de patógenos. O grau de tratamento necessário para fertilizantes à base de excrementos antes que possam ser usados com segurança na agricultura depende de vários fatores. Depende principalmente de quais outras barreiras serão implementadas, de acordo com o conceito de múltiplas barreiras. Tais barreiras podem incluir a seleção de uma cultura adequada, métodos de cultivo, métodos de aplicação de fertilizantes, educação dos agricultores e assim por diante. Por exemplo, no caso de sanitas secas com separação de urina, o tratamento secundário das fezes secas pode ser realizado ao nível comunitário, em vez de ao nível domiciliar, e pode incluir compostagem termofílica, onde o material fecal é compostado a mais de 50°C, armazenamento prolongado com duração de 1,5 a dois anos, tratamento químico com amónia da urina para inativar os patógenos, sanitização solar para secagem adicional ou tratamento térmico para eliminar os patógenos.
A exposição de trabalhadores agrícolas a excrementos não tratados constitui um risco significativo para a saúde devido ao seu conteúdo patogénico. As fezes podem conter uma grande quantidade de bactérias entéricas, vírus, protozoários e ovos de helmintos. Este risco estende-se também aos consumidores de culturas fertilizadas com excrementos não tratados. Portanto, os excrementos precisam de ser tratados adequadamente antes da sua reutilização, e os aspetos de saúde devem ser geridos em todas as aplicações de reutilização, uma vez que os excrementos podem continuar a conter patógenos mesmo após o tratamento.
Tratamento de excrementos para remoção de patógenos A temperatura é um parâmetro de tratamento com relação comprovada com a inativação de patógenos em todos os grupos de patógenos: temperaturas acima de 50 °C (122 °F) podem inativar a maioria dos patógenos. Portanto, a sanitização térmica é utilizada em diversas tecnologias, como a compostagem termofílica e a digestão anaeróbica termofílica, e potencialmente na secagem ao sol. Condições alcalinas (valor de pH acima de 10) também podem desativar patógenos. Isto pode ser alcançado com sanitização por amónia ou tratamento com cal. O tratamento de excrementos e águas residuais para remoção de patógenos pode ocorrer da seguinte forma:
na própria sanita (por exemplo, a urina coletada de sanitas secas com separação de urina geralmente é tratada por meio de armazenamento simples ao nível doméstico); ou num nível semi-centralizado (por exemplo, por meio da compostagem); ou num nível totalmente centralizado em estações de tratamento de esgoto e estações de tratamento de lodo de esgoto.
Organismos indicadores Como organismos indicadores em esquemas de reutilização, os ovos de helmintos são comumente usados porque estão entre os mais difíceis de destruir na maioria dos processos de tratamento. A abordagem de múltiplas barreiras é recomendada, onde, por exemplo, níveis mais baixos de tratamento podem ser aceitáveis quando combinados com outras barreiras pós-tratamento ao longo da cadeia de saneamento.
Resíduos farmacêuticos As fezes humanas contêm hormonas e resíduos de medicamentos, que em teoria poderiam entrar na cadeia alimentar através de plantações fertilizadas, mas atualmente não são totalmente removidos pelas estações de tratamento de águas residuais convencionais e podem chegar às fontes de água potável através das águas residuais domésticas (esgoto). De facto, os resíduos farmacêuticos nas fezes são degradados melhor em sistemas terrestres (solo) do que em sistemas aquáticos.
Poluição por nitratos Apenas uma fração dos fertilizantes nitrogenados é convertida em matéria vegetal. O restante acumula-se no solo ou perde-se por escoamento superficial. Isto também se aplica a fertilizantes à base de excrementos, uma vez que também contêm nitrogénio. O excesso de nitrogénio, que as plantas não absorvem, é transformado em nitrato, que é facilmente lixiviado. Altas taxas de aplicação, combinadas com a alta solubilidade do nitrato em água, levam ao aumento do escoamento superficial, bem como à lixiviação para as águas subterrâneas. Níveis de nitrato acima de 10mg/L (10 ppm) na água subterrânea pode causar "síndrome do bebé azul" (metahemoglobinemia adquirida). Os nutrientes, especialmente os nitratos, nos fertilizantes podem causar problemas para os ecossistemas e para a saúde humana se forem lavados para a água superficial ou lixiviados através do solo para a água subterrânea.
Outros usos Além do uso na agricultura, existem outros usos possíveis para excrementos. Por exemplo, no caso do lodo fecal, ele pode ser tratado e então servir como proteína (processo da mosca-soldado-negra), forragem, alimento para peixes, materiais de construção e biocombustíveis (biogás da digestão anaeróbica, incineração ou co-combustão de lodo seco, pirólise de lodo fecal e biodiesel de lodo fecal).
Combustível
Combustível sólido, calor, eletricidade Investigações à escala piloto em Uganda e Senegal mostraram que é viável usar fezes secas para combustão na indústria, desde que tenham sido secas a um mínimo de 28% de sólidos secos. O lodo de esgoto seco pode ser queimado em centrais de incineração de lodo, gerando calor e eletricidade (o processo de conversão de resíduos em energia é um exemplo). A recuperação de recursos de lodo fecal como combustível sólido demonstrou ter alto potencial de mercado na África Subsaariana.
Combustível de hidrogénio A urina também foi investigada como uma fonte potencial de combustível de hidrogénio. Verificou-se que a urina é uma água residual adequada para a produção de hidrogénio em alta taxa numa célula de eletrólise microbiana (MEC).
Biogás Pequenas centrais de biogás estão a ser utilizadas em muitos países, incluindo Gana, Vietname e muitos outros. Sistemas centralizados maiores estão a ser planeados, que misturam fezes de animais e humanas para produzir biogás. O biogás também é produzido durante processos de tratamento de lodo de esgoto com digestão anaeróbica. Nesse caso, ele pode ser usado para aquecer os digestores e para gerar eletricidade. O biogás é um importante recurso de conversão de resíduos em energia, que desempenha um papel fundamental na redução da poluição ambiental e, principalmente, na redução do efeito de estufa causado pelos resíduos. A utilização de matéria-prima, como resíduos humanos, para a geração de biogás é considerada benéfica porque não requer iniciadores adicionais, como sementes de microrganismos para a produção de metano, e o fornecimento de microrganismos ocorre continuamente durante a alimentação da matéria-prima.
Fonte de alimento para o gado As latrinas/comedouros combinados foram usados em vários países desde os tempos antigos. Eles estão geralmente a ser eliminados gradualmente.
Fonte alimentar para produzir proteína para ração animal Estão a ser desenvolvidas instalações piloto para alimentar larvas de moscas-soldado-negras com fezes. As moscas adultas seriam então uma fonte de proteína para ser incluída na produção de ração para galinhas na África do Sul. O processamento de biorresíduos da mosca-soldado-negra (BSF) é uma tecnologia de tratamento relativamente nova que tem recebido crescente atenção nas últimas décadas. As larvas criadas em biorresíduos podem ser uma matéria-prima necessária para a produção de ração animal e, portanto, podem gerar receita para sistemas de gestão de resíduos financeiramente viáveis. Além disso, quando produzidas em biorresíduos, as rações à base de insetos podem ser mais sustentáveis do que as rações convencionais.
Materiais de construção Sabe-se que a adição de matéria fecal até 20% em peso seco em tijolos de barro não faz diferença funcional significativa nos tijolos.
Recuperação de metais preciosos Uma estação de tratamento de esgoto japonesa extrai metais preciosos do lodo de esgoto. "A alta percentagem de ouro encontrada na instalação de Suwa provavelmente deve-se ao grande número de fabricantes de equipamentos de precisão nas proximidades que utilizam [ouro]. A instalação registou recentemente a descoberta de 1.890 gramas de ouro por tonelada de cinzas do lodo incinerado. Este teor de ouro é muito maior do que o da Mina Hishikari do Japão, uma das principais minas de ouro do mundo, [...] que contém de 20 a 40 gramas do metal precioso por tonelada de minério." Esta ideia também foi testada pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS), que descobriu que o lodo de esgoto gerado anualmente por 1 milhão de pessoas continha 13 milhões de dólares em metais preciosos.
Outros materiais Com a pirólise, a urina é transformada num material de carbono pré-dopado e altamente poroso, denominado "carbono de urina" (Um inglês: urine carbon ou RC). O URC é mais barato do que os catalisadores atuais de células de combustível, além de apresentar melhor desempenho.
História A reutilização de excrementos como fertilizante para o cultivo de plantações é uma prática antiga em muitos países.
Sociedade e cultura
Economia O debate continua sobre se a reutilização de excrementos é economicamente viável. Os termos "economia do saneamento" e "recursos sanitários" foram introduzidos para descrever o potencial de venda de produtos feitos a partir de fezes ou urina humanas.
Venda de composto A ONG SOIL, no Haiti, começou a construir sanitas secas com separação de urina e a compostar os resíduos produzidos para uso agrícola em 2006. As duas instalações de tratamento de resíduos por compostagem da SOIL transformam atualmente mais de 20 000 galão americanos (76 000 L) de excrementos humanos em composto biológico de qualidade agrícola todos os meses. O composto produzido nestas instalações é vendido a agricultores, organizações, empresas e instituições em todo o país para ajudar a financiar as operações de tratamento de resíduos da SOIL. As culturas cultivadas com este adubo biológico incluem espinafre, pimentão, sorgo, milho e outras. Cada lote de composto produzido é testado para o organismo indicador E. coli para garantir que a eliminação completa do patógeno tenha ocorrido durante o processo de compostagem termofílica.
Políticas Ainda existe uma carência de exemplos de políticas implementadas onde o aspeto da reutilização esteja totalmente integrado nas políticas e na defesa de direitos. Ao considerar os fatores que impulsionam a mudança de políticas a este respeito, as seguintes lições aprendidas devem ser levadas em consideração: a revisão da legislação não leva necessariamente a sistemas de reutilização funcionais; é importante descrever o "panorama institucional" e envolver todos os atores; processos paralelos devem ser iniciados em todos os níveis de governo (ou seja, nível nacional, regional e local); estratégias e abordagens específicas para cada país são necessárias; e estratégias de apoio às políticas recém-desenvolvidas precisam de ser elaboradas.
Considerações regulatórias Regulamentos como as Boas Práticas Agrícolas Globais podem dificultar a exportação e importação de produtos agrícolas que foram cultivados com a aplicação de fertilizantes derivados de excrementos humanos.
Utilização da urina na agricultura biológica na Europa A União Europeia permite a utilização de urina separada na origem apenas na agricultura convencional dentro da UE, mas ainda não na agricultura biológica. Esta é uma situação que muitos especialistas agrícolas, especialmente na Suécia, gostariam de ver alterada. Esta proibição também pode reduzir as opções de utilização de urina como fertilizante noutros países que pretendam exportar os seus produtos para a UE.
Fezes secas provenientes de sanitas secas com separação de urina nos EUA Nos Estados Unidos, a regulamentação da EPA rege a gestão de lodo de esgoto, mas não tem jurisdição sobre os subprodutos de uma sanita seca com separação de urina. A supervisão desses materiais cabe aos estados.
Exemplos de países
China O tratamento e descarte de excrementos humanos podem ser categorizados em três tipos: uso como fertilizante, descarte e uso como biogás. O descarte consiste na eliminação de excrementos humanos no solo, em fossas sépticas ou em corpos de água. Na China, devido à longa tradição, os excrementos humanos são frequentemente utilizados como fertilizante para plantações. Os principais métodos de aplicação são o uso direto em plantações e frutas como adubação de base ou cobertura após fermentação em valas por um determinado período, a compostagem com palha de plantação para adubação de base e o uso direto como ração para peixes em tanques. Por outro lado, como muitas pessoas dependem de dejetos humanos como fertilizante agrícola, se os dejetos não forem tratados adequadamente, o uso de excrementos humanos pode promover a disseminação de doenças infecciosas.
Índia
Na Índia, a urina é usada como adubo biológico. Também é utilizada na fabricação de um biopesticida à base de álcool: a amónia nela presente decompõe a lignina, permitindo que materiais vegetais como a palha sejam fermentados mais facilmente em álcool.
Quénia Em Mukuru, no Quénia, os moradores de favelas são os mais afetados pelo desafio do saneamento devido à alta densidade populacional e à falta de infraestrutura adequada. Latrinas improvisadas, ligações clandestinas de sanitas à rede de esgoto principal e a falta de água encanada para o uso de sanitas sanitários com descarga representam um pesadelo sanitário em todas as favelas quenianas. A ONG Sanergy busca fornecer instalações sanitárias decentes aos moradores de Mukuru e utiliza as fezes e a urina das sanitas para produzir fertilizantes e energia para o mercado.
Uganda A reutilização de águas residuais na agricultura é uma prática comum nos países em desenvolvimento. Num estudo realizado em Kampala, embora os agricultores não utilizassem lodo fecal, 8% deles utilizavam lodo de águas residuais como corretivo de solo. O composto de esterco animal e o composto de resíduos domésticos são aplicados por muitos agricultores como condicionadores de solo. Por outro lado, os agricultores já preparam a sua própria ração devido à pouca confiança na indústria de rações e na qualidade dos produtos. A procura por eletricidade é significativamente maior do que a geração de eletricidade e apenas uma pequena parcela da população nacional tem acesso à eletricidade. Os grânulos produzidos a partir de lodo fecal estão a ser usados na gaseificação para a produção de eletricidade. A conversão de lodo fecal em energia pode contribuir para atender às necessidades energéticas presentes e futuras. No distrito de Tororo, no leste do Uganda — uma região com graves problemas de degradação do solo — os pequenos agricultores apreciaram a fertilização com urina como uma prática de baixo custo e baixo risco. Eles descobriram que ela poderia contribuir para aumentos significativos na produtividade. A importância das normas sociais e das perceções culturais precisa de ser reconhecida, mas estas não são barreiras absolutas à adoção da prática.
Gana No Gana, a única implementação em larga escala são os biodigestores rurais de pequena escala, com cerca de 200 centrais de biogás que utilizam excrementos humanos e esterco animal como matéria-prima. A ligação de sanitas públicas a biodigestores como forma de melhorar a higiene comunitária e combater doenças transmissíveis relacionadas com a higiene, incluindo cólera e disenteria, também é uma solução notável no Gana.
Ver também Composto Estrume Estrume noturno Gestão de lodo fecal Recuperação de recursos Saneamento ecológico Sanita de vermifiltro
Notas
Referências
Ligações externas Documentos sobre a reutilização de excrementos na biblioteca da Aliança para o Saneamento Sustentável Fotos sobre a reutilização de excrementos no banco de dados fotográfico da Aliança para o Saneamento Sustentável.