Tiede & tekniikka

Vallankumous lannoitetuotannon nykytilaan – väitöskirja selvittää kuinka virtsan ravinteet voidaan ottaa talteen sähkön avulla

Ravinteiden kierrätys on keskeinen osa kestävää maataloutta. Ihmisvirtsa sisältää pääosan ruoan sisältämistä ravinteista, jotka olisi tärkeää saada talteen.
Säde Aarlahti
Tulevaisuudessa ravinteiden kierrätyksessä kertynyt ihmisvirtsa voitaisiin väitöskirjan mukaan käsitellä vaikkapa puutarhassa hyödynnettävään muotoon.

Maailman ruoantuotanto perustuu teollisiin lannoitteisiin. Ne tuotetaan joko fossiilisista fosfori- ja kaliummineraaleista tai ilmakehän typestä maakaasun polttoon perustuvalla menetelmällä, josta aiheutuvat hiilidioksidipäästöt vastaavat noin yhtä prosenttia koko maailman CO2-päästöistä.

Johannes Jermakka tutki väitöskirjassaan, miten sähkökemiallisilla menetelmillä voidaan käsitellä ja ottaa ravinteet talteen erilliskerätystä virtsasta ilman kemikaaleja.

"Lannoitteet ovat mahdollistaneet suuren väestönkasvun ja ruuan tuotannon, mutta niiden nykyinen käyttö ei ole kestävää, koska se perustuu rajoitettuihin fossiilisiin kaivannaisiin ja fossiilisiin polttoaineisiin. Teollisten lannoitteiden käyttö aiheuttaa myös laajoja ympäristöongelmia ravinteiden levitessä ympäristöön aiheuttaen erityisesti rehevöitymistä. Lannoitteiden aiheuttama rehevöityminen on päätekijä muun muassa Itämeren huonossa tilassa", Johannes Jermakka kertoo Tampereen yliopiston tiedotteessa.

Ravinteiden kierrätys jätevirroista lannoitteiksi on keskeinen työkalu maatalouden ja lannoitevalmistuksen ympäristövaikutusten vähentämiseksi.

Erilliskerätty ihmisvirtsa on erinomainen jätevirta hyödynnettäväksi ravinteiden kierrätykseen, koska se sisältää pääosan ruuan mukana syödyistä ravinteista tiivistetyssä muodossa.

Ihmisvirtsa täytyy käsitellä ennen laajamittaista lannoitekäyttöä, koska se voi sisältää patogeenejä ja ympäristölle haitallisia kemikaaleja, kuten lääkeaineita.

"Sähkökemialliset menetelmät ovat hyvin lupaavia erilliskerätyn virtsan käsittelyyn. Virtsa on typpipitoista ja suolaisuuden ansiosta hyvin sähköä johtavaa, mikä mahdollistaa nopean ja tehokkaan sähkökemiallisen käsittelyn. Sähkökemiallisen käsittelyn voi käynnistää tai lopettaa välittömästi esimerkiksi uusiutuvan energian saatavuuden mukaan."

"Teknologian voi helposti ottaa käyttöön virtsan samanaikaiseen käsittelyyn ja ravinteiden talteenottoon kaikenlaisissa ympäristöissä, joissa erilliskerättyä virtsaa on saatavilla, Jermakka jatkaa.

Väitöskirjassaan Johannes Jermakka esittää, kuinka puoliläpäisevien kalvojen ja metallielektrodien innovatiivisella soveltamisella voidaan samanaikaisesti puhdistaa erilliskerätty virtsa ja erotella lannoitekonsentraatti, jonka ominaisuudet vastaavat kotitalouksille markkinoituja nestemäisiä lannoitteita.

Korkea suolapitoisuus voi olla ongelma virtsan lannoitekäytössä ja väitöskirja tarjoaa myös sähkökemiallisen ratkaisun suolan erottamiseksi ravinnekonsentraatista.

Nykyisin diplomi-insinööri Johannes Jermakka työskentelee ympäristötekniikan lehtorina Tampereen ammattikorkeakoulussa, missä hän luennoi muun muassa ravinteiden kierrätyksestä.

Johannes Jermakan ympäristötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Electrochemical methods for source-separated urine treatment and nutrient recovery tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 10. syyskuuta 2021. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä Zoom-etäyhteyden kautta.

Lue lisää:

Valio, Atria ja Luonnonvarakeskus kehittävät yhteistyössä mallia maidon- ja naudanlihantuotannon hiilijalanjäljen laskentaan

Lannoitekauppaan kaivattaisiin ennustajaa – voivatko hinnat laskea kesken talven?

Lue lisää

Onko sinunkin vaikea erottaa, kumpi on oikea ja kumpi vasen? Et ole ainut ja haasteisiin on myös syy

Tutkijaryhmä löysi 13 Suomelle uutta kääväkästä – Oulusta löytyi loukkokääpä, joka on vasta lajin toinen havainto koko maailmasta

Kuka saa puhua turpeesta? Osa tiedeyhteisöstä haluaa kieltää oikeuden kaikilta paitsi tutkijoilta

Kalastuksen tutkimus auttaa kaloja, ympäristöä ja ihmisten terveyttä