miniaturadaimagem|Colheita de pimentões cultivados com composto feito de excrementos humanos numa horta experimental no Haiti. 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 direita|miniaturadaimagem|Uma quinta de esgoto em Hampshire, Inglaterra. 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 miniaturadaimagem|Comparação de um campo de espinafre com (esquerda) e sem (direita) composto, experiências na quinta SOIL em Porto Príncipe, Haiti. miniaturadaimagem|Aplicação de urina num campo próximo a Bonn, Alemanha, por meio de mangueira flexível rente ao solo miniaturadaimagem|Plantas de manjericão: As plantas à direita não foram fertilizadas, enquanto as plantas à esquerda foram fertilizadas com urina — em solo pobre em nutrientes. miniaturadaimagem|Aplicação de urina em berinjelas durante um estudo de campo abrangente sobre aplicação de urina na Universidade Xavier, Filipinas.
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