Optimización de un sistema de tratamiento de orina de bajo costo para la recuperación de recursos

En la actualidad, se estima que más de 800 millones de personas tienen desnutrición crónica y 2,500 millones viven sin instalaciones sanitarias básicas (FAO, FIDA y PMA, 2014; ONU-Agua, 2014). Los desafíos actuales en materia de saneamiento requieren nuevas alternativas a los sistemas convencionales de alcantarillado. Entre ellos, la reutilización de la orina separada por fuentes podría ayudar a mitigar la pobreza y la desnutrición proporcionando un suministro de fertilizantes en el país.

Históricamente, la orina se ha aplicado como fertilizante a una variedad de cultivos en diversos países, entre ellos Japón, Yemen y Suecia (Schönning, 2001). La investigación científica y los proyectos de desarrollo han estudiado y demostrado la eficacia de la reutilización de orina en la agricultura (Richert et al., 2010). Últimamente, la investigación se ha centrado en la recuperación de nutrientes de la orina, como estruvita (Wilsenach et al., 2007). Sin embargo, los estudios sobre la recuperación de la urea a partir de la orina son escasos, aunque la urea constituye la principal fuente de nitrógeno en la orina. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo proporcionar una comprensión del potencial de recuperación de nutrientes de la orina como urea y recomendaciones de prácticas basadas en el trabajo experimental.

Patrocinado por WaterAid UK, este proyecto tenía como objetivo probar una nueva solución de bajo costo para el manejo de orina en países en vías de desarrollo, basada en la producción de urea mediante evaporación solar para su uso como fertilizante. Este estudio investigó el desempeño de la evaporación de orina en la producción de urea, dando lugar a recomendaciones sobre el diseño y aplicación más amplia del sistema y sobre su viabilidad como modelo de negocio. Como observaciones finales, el proyecto evaluó la pertinencia del sistema propuesto en la producción de urea derivada de orina para fines agrícolas en los países en vías de desarrollo.

Se realizaron análisis preliminares de la composición química de la orina para comparar los resultados con la revisión de la literatura. Se evaporaron cinco muestras de un litro de orina utilizando un sistema experimental en diferentes condiciones. En particular, se consideraron la influencia de la pasteurización y las características de diseño del prototipo (superficie y altura de la luz) sobre la composición química del producto final y su estabilidad. Los resultados sugieren que la pasteurización de la orina afecta las características químicas iniciales y el proceso de cristalización. La ventilación y la temperatura también se identificaron como un parámetro de mayor impacto en la velocidad de cristalización de la orina. Con miras a una posible implementación, la masa de cristales de urea recuperados, alrededor de 13 g de producto seco por litro de orina, aparece como una limitación a esta técnica.

Aunque la recuperación de la urea mediante pasteurización solar y evaporación requiere poco mantenimiento y materiales de bajo costo, y está especialmente adaptada para los países en vías de desarrollo, nuestro trabajo demostró que la evaporación de orina es un proceso lento que produce cantidades limitadas de urea. Además, el producto final parecía muy inestable, ya que absorbe fácilmente la humedad atmosférica. Nuestros hallazgos sugieren que la implementación del sistema actual no es viable. Se requieren más investigaciones específicas para optimizar el proceso en términos de rendimiento y calidad-estabilidad del producto final.