Антропоника
Антропоника — это тип гидропонной системы, которая использует человеческие отходы, такие как моча, в качестве источника питательных веществ для выращиваемых растений. Как правило, человеческая моча или смешанные отходы собираются и хранятся в течение определенного периода времени, прежде чем их можно будет применить либо напрямую, либо пропустить через биофильтр, прежде чем они попадут на растения. как форма органической гидропоники Антропоника сочетает в себе элементы систем гидропоники и аквапоники .
История
[ редактировать ]Хотя человеческие отходы исторически использовались в качестве удобрения , их использование в беспочвенных системах является недавней областью исследований. Самое раннее опубликованное исследование по этой теме было проведено в 1991 году исследователем Гутерстамом Б., в котором описывается очистка бытовых сточных вод с помощью аквакультуры и гидропонного мезокосма. [1]
С тех пор другие исследователи исследовали как смешанные человеческие отходы, так и человеческую мочу в качестве источников питательных веществ для гидропонного выращивания, изучая потенциал таких отходов. [2] по сравнению с традиционными удобрениями, [3] как в контексте очистки сточных вод, [4] [5] сельское хозяйство, [6] и даже освоение космоса. [7]
Моча как удобрение
[ редактировать ]Моча на 91-96% состоит из воды, при этом наибольшее количество твердых веществ составляет мочевина , а остальное - неорганические соли и органические соединения, включая белки, гормоны и широкий спектр метаболитов. [8]
Мочевина в моче естественным образом превращается в аммиак посредством процесса, известного как улетучивание аммиака из мочевины . Этот процесс, который может занять от 5 недель до 6 месяцев, повышает pH жидкости до 9, тем самым стерилизуя ее. [9] [10] Время, необходимое для этого процесса, можно резко сократить до часов или минут за счет добавления фермента уреазы , который можно синтезировать или найти в семенах арбуза. [11] Стерилизованную и улетученную жидкость затем пропускают через биофильтр, где нитрифицирующие бактерии преобразуют аммиак в нитрат , более доступную для растений форму азота.
Экспериментально было показано, что из 0,47 мл мочи человека можно вырастить 1 грамм салата, поэтому, учитывая, что в среднем взрослый человек производит около 1,4 литра мочи всего за один день, по оценкам, один взрослый человек может произвести почти 3 кг салата от объема мочи, выделенной всего за один день. [9] Древесную золу также использовали в качестве добавки к моче при выращивании огурцов, поскольку они требуют больше питательных веществ, чем те, которые содержатся в моче. [12]
Гидропонная подсистема
[ редактировать ]После биофильтра вода подается в гидропонный компонент, где расположены растения и где они поглощают питательные вещества, очищая воду перед ее возвращением в биофильтр. Почти все методы, используемые в гидропонике и аквапонике, применимы и к антропонике. К ним относятся: глубоководная культура , техника питательной пленки и слои среды.
Преимущества
[ редактировать ]
Решения на основе мочи для исследований в области гидропоники, похоже, были разработаны из соображений устойчивости существующих гидропонных растворов на минеральной основе. Коммерческие питательные растворы на минеральной основе являются ресурсоемкими и энергозатратными, а также производят много отходов. Деятельность, связанная с его производством, включает в себя: добычу полезных ископаемых , обработку руды , химическую обработку и транспортировку , в результате чего получаются необходимые питательные вещества для конечного раствора. Весь процесс требует ископаемого топлива , электричества , химикатов и воды при производстве питательного раствора, а также отходов горнодобывающей промышленности , парниковых газов и сточных вод . Для сравнения, использование мочи в качестве источника питательных веществ требует сбора мочи, электричества, некоторых питательных солей и воды, при этом не образуя отходов, ограниченного количества парниковых газов и конечного питательного раствора. [3]
Недостатки
[ редактировать ]Некоторые недостатки использования мочи в качестве источника питательных веществ в гидропонной системе включают строгие законы, касающиеся использования человеческих отходов при выращивании пищевых культур, [13] неприятное обращение и запахи, исходящие от человеческой мочи, а также выделение стойких органических загрязнителей. [14] и следы металлов в моче человека. [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гутерстам, Б (1991). Экологическая инженерия очистки сточных вод: теоретические основы и реалии . В: К. Этньер и Б. Гутерстам (ред.), Экологическая инженерия для очистки сточных вод. Материалы международной конференции 24–28 марта 1991 г., Стенсундский народный колледж. Бокскоген, Гетеборг, Швеция, стр. 38–54.
- ^ Сонгтанасак и др. (2012). Предварительное исследование экстракта компоста мочи в качестве биожидкого удобрения для гидропоники. Архивировано 19 июня 2018 г. в Wayback Machine . Отдел экологических технологий, факультет агропромышленных технологий, факультет прикладных наук, Технологический университет короля Монгкута, Северный Бангкок, Таиланд
- ^ Перейти обратно: а б Думитреску, Влад А. (2013). Сравнительный анализ биогазовой суспензии и мочи как устойчивых источников питательных веществ для гидропонного вертикального земледелия . Водные и экологические исследования, факультет тематических исследований, Университет Линчёпинга, Швеция. ISRN: LIU–TEMAV/MPSSD–A––13/007––SE.
- ^ Санчес, Энрике (2014). Аквапоника и ее потенциал: очистка сточных вод аквакультуры и обработка мочи человека . Факультет наук и технологий, Новый университет Лиссабона, Португалия.
- ^ Ян и др. (2015). Применение гидропонных систем для очистки человеческой мочи, разделенной по источникам . Экологическая инженерия 81 (2015) 182–191. Copyright 2015 Elsevier BV. Все права защищены.
- ^ Тролльблад, Вероника (2016). Выращивание Cucumis Sativus L. с золой деревьев в качестве питательной добавки в гидропонной системе на основе мочи. Архивировано 22 октября 2016 г. на Wayback Machine . Кафедра естественной географии и экосистемных наук, Лундский университет, Швеция.
- ^ Парадизо и др. (2015). Влияние бактериального корневого симбиоза и мочевины как источника азота на продуктивность растений сои, выращенных гидропонным способом для биорегенеративных систем жизнеобеспечения (BLSS) . Границы в науке о растениях, октябрь 2015 г. | Том 6 | Статья 888
- ^ Роуз, К.; Паркер, А.; Джефферсон, Б.; Картмелл, Э. (2015). « Характеристика кала и мочи: обзор литературы для информирования о передовых технологиях лечения ». Критические обзоры в области экологических наук и технологий. 45 (17): 1827–1879. дои: 10.1080/10643389.2014.1000761. ISSN 1064-3389
- ^ Перейти обратно: а б Санчес, Энрике (2015). Производство Lactuca sativa в антропонической системе . Хеммаодлат, Мальмё, Швеция
- ^ Прадхан, Сурендра К.; Нерг, Анн-Марья; Сьёблом, Анналена; Холопайнен, Ярмо К. и Хейнонен-Тански, Хельви (2007). Использование удобрений из человеческой мочи при выращивании капусты (Brassica oleracea) – влияние на химическое, микробное и вкусовое качество. Департамент экологических наук Университета Куопио. Вестанфьярд, Финляндия
- ^ Санчес, Энрике (2016). Семена Citrullus lanatus как катализатор мочи для антропонного использования . Хеммаодлат, Мальмё, Швеция
- ^ Санчес, Энрике (2016). Древесная зола как питательная добавка для Cucumis Sativus в антропонической системе . Хеммаодлат, Мальмё, Швеция.
- ^ EC, (2016) Осадок сточных вод . Европейская Комиссия, 06.08.2016
- ^ ВОЗ Европа, (2003). Риски для здоровья, связанные со стойкими органическими загрязнителями в результате трансграничного загрязнения воздуха на большие расстояния . Всемирная организация здравоохранения Европа
- ^ Перри-младший, HM, и Перри, EF (1959). Нормальные концентрации некоторых микроэлементов в моче человека: изменения, вызванные этилендиаминтетраацетатом . Джей Клин Инвест. август 1959 г.; 38 (8): 1452–1463.