“Merdacotta”, la nueva técnica de economía circular que utiliza estiércol para crear productos

(CNN) –  Imagina que estás cenando en un plato de cerámica y bebiendo agua de un vaso de plástico mientras estás sentado en una casa de ladrillos, un escenario aparentemente normal excepto que tu plato, vaso y tu casa están hechos en parte con heces recicladas.

Ahora imagina usar tu caca para impulsar una nave espacial hacia y desde Marte y protegerte de la radiación cósmica en el camino.

Bryn Nelson detalla en su próximo libro, ” Flush: La ciencia notable de un tesoro improbable “, cómo el subproducto incomprendido de nuestra vida diaria es un recurso natural muy infravalorado.

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La caca tiene poder: como medicina, fertilizante, gas biometano y agua recuperada, entre otras aplicaciones comprobadas. Pero eso es solo arañar la superficie de nuestro potencial excrementario; sus atributos biológicos, químicos y físicos han inspirado una lluvia de ideas aún más amplia y prospectiva sobre qué más podemos crear a partir de nuestros desechos.

Un activo oculto para la exploración espacial

Los límites extremos del espacio, en particular, han impulsado la innovación científica hacia una economía más circular donde nada se desperdicia. Ese invento, a su vez, se ha basado en una verdad universal: todo el mundo tiene que ir alguna vez, incluso los astronautas. Entre los desafíos de crowdsourcing con temas de caca de la NASA , una competencia reciente buscó nuevas ideas de diseño para un inodoro lunar , mientras que otra, el Desafío de residuos a materiales base: reprocesamiento sostenible en el espacio , pidió al público que ayudara a intercambiar ideas sobre cómo reutilizar la basura de ambos astronautas. y desechos corporales.

Se trata de un vuelo autosuficiente: Steve Sepka, gerente de proyecto del Sistema de Procesamiento y Compactación de Basura en el Centro de Investigación Ames de la NASA en California, dijo que uno de los objetivos es crear polímeros a partir de desechos orgánicos que podrían usarse en sistemas de propulsión para vuelos espaciales , como así como misiones de superficie planetaria.

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ara un vuelo de regreso desde Marte, la agencia espacial había considerado inicialmente producir combustible a partir de recursos en el planeta rojo, escribió Sepka en un correo electrónico. Pero la NASA ahora está considerando si la reutilización de los desechos de la tripulación podría ayudar a los astronautas a despegar.

En cuanto a la protección de los miembros de la tripulación de niveles de radiación peligrosamente altos en el espacio exterior durante un viaje prolongado, los científicos han sugerido que la densidad de las moléculas en las aguas residuales podría ofrecer una solución.

Una propuesta multipropósito de la NASA, llamada “Arquitectura de paredes de agua”, prevé una cápsula espacial revestida con múltiples compartimentos de agua, así como desechos esterilizados desplegados como protección contra la radiación. El ingrediente principal tanto de la orina como de las heces es el agua, y los átomos de hidrógeno y oxígeno estrechamente empaquetados en el agua ofrecen una mayor densidad de núcleos que bloquean los rayos cósmicos que los metales. Piense en ello como un deflector de doo-doo.

Un escudo a base de agua podría funcionar bien para bloquear las partículas de radiación, dijo Peter Guida, biólogo de enlace del Laboratorio Nacional de Radiación Espacial de la NASA y científico de su institución anfitriona, el Laboratorio Nacional Brookhaven en Nueva York.

En el espacio, cada onza de carga, incluida el agua pesada pero necesaria, es preciosa. “Si lo tienes de todos modos, ¿puedes usarlo para algo?” él dijo. “En teoría debería funcionar.”

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Una propuesta plástica

Ahora intente volver a imaginar las plantas de tratamiento de aguas residuales en la Tierra que se duplican como instalaciones de recuperación de recursos de usos múltiples. Como alternativa a los plásticos hechos de combustibles fósiles, por ejemplo, los investigadores están avanzando en la producción de bioplásticos seguros y biodegradables a partir de los flujos de desechos existentes.

La creación de botellas, recipientes y otros productos bioplásticos amigables con el planeta a partir de lo que dejamos atrás es todavía un trabajo en progreso , dijo Zeynep Cetecioglu Gurol, profesor asociado de biotecnología industrial en el Instituto Real de Tecnología KTH en Estocolmo, Suecia. Aun así, desarrollar un método eficiente y asequible para recuperar nuevos productos de las aguas residuales podría ayudar a compensar el dinero, el tiempo y el esfuerzo que gastan las plantas de tratamiento para cumplir con los límites de contaminación en las aguas vertidas. “Creo que es un ganar-ganar”, dijo.

Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales ya están utilizando un proceso dependiente de microbios llamado digestión anaeróbica para crear gas biometano, una alternativa de combustible sostenible, a partir de aguas residuales. Cetecioglu Gurol y otros investigadores han descubierto que los compuestos orgánicos creados durante ese proceso de producción de biogás proporcionan una buena fuente de carbono para crear bioplásticos. El objetivo ahora es aumentar la eficiencia de la producción. “Todavía estamos en los pasos de bebé”, dijo.

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Un tipo de bioplástico llamado polihidroxibutirato, o PHB, es producido naturalmente por algunas especies bacterianas cuando se alimentan de material orgánico. Las pruebas sugieren que el PHB puede reemplazar una variedad de plásticos a base de petróleo y que, a diferencia de ellos, se biodegrada rápidamente en condiciones ambientales normales.

Una cepa bacteriana llamada Zobellella denitrificans ZD1 ha atraído la atención de investigadores como Kung-Hui Chu, profesor de ingeniería ambiental, de recursos hídricos y costera en la Universidad Texas A&M. Chu y sus colegas descubrieron que la cepa, que normalmente vive en los humedales de manglares, también puede prosperar con glicerol (un subproducto industrial), aguas residuales y lodos de alcantarillado. Su capacidad para acumular PHB cuando se cultiva en tal variedad de condiciones lo convierte en un candidato prometedor para transformar los desechos en bioplásticos o en otros productos útiles como alimento para peces.

Una elevada carga de ladrillos

En todo el mundo, los sólidos de las aguas residuales tratadas todavía se queman o entierran comúnmente. Pero la incineración de desechos genera cenizas que, si bien se reducen a una fracción del volumen inicial, a menudo se vierten en vertederos. Aquí también, los investigadores están investigando activamente cómo convertir los sólidos y las cenizas en productos útiles.

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Dichos procesos de reciclaje podrían producir una tonelada de ladrillos. Los ingenieros del Royal Melbourne Institute of Technology en Australia se han centrado en aliviar el problema ambiental de excavar suelo arcilloso para la producción de ladrillos, en parte explorando cómo incorporar sólidos de aguas residuales tratadas, o biosólidos, en ladrillos cocidos. Si hacer ladrillos de caca parece una aplicación inusual, considere que el estiércol animal se ha utilizado para construir casas y producir cerámica durante siglos.

Cuando se quemaron durante 10 horas a casi 2000 grados Fahrenheit, los ladrillos de arcilla con cantidades variables de biosólidos tratados de los residentes de Melbourne no fueron tan fuertes como sus contrapartes tradicionales. Pero eran aislantes más livianos y mejores, y por lo demás indistinguibles tanto en apariencia como en olor. Un artículo de 2019 del ingeniero civil Abbas Mohajerani y sus colegas del instituto sugirieron que los ladrillos hechos con al menos un 15 % de biosólidos aún podrían cumplir con los requisitos de ingeniería y, en teoría, reciclar los millones de toneladas de caca sobrante.

Un estudio de seguimiento realizado por otro grupo de investigadores del instituto de Melbourne sugirió que los biosólidos crudos, el biocarbón (carbón hecho de biosólidos) y las cenizas de lodos de aguas residuales incineradas podrían usarse como materiales de reemplazo del cemento . Otros investigadores en el Reino Unido han sugerido que las cenizas de lodos de depuradora también podrían reutilizarse en baldosas y cerámicas de vidrio, con el potencial para una amplia gama de aplicaciones en la industria de la construcción.

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El Museo Della Merda en Lombardía, Italia, de hecho, ya ha creado azulejos, macetas y vajillas de terracota a partir de una mezcla de pastel de vaca y arcilla. Se llama Merdacota .

El factor asqueroso, por supuesto, puede ser una barrera más alta para los productos de consumo de caca reutilizados, como vasos de bioplástico y platos de cerámica. Pero el ambiente hostil del espacio y los múltiples desafíos de extraer recursos en nuestro propio planeta están ayudando a los investigadores a obtener una fuente de materias primas que podría ayudar a la exploración e impulsar las inversiones en infraestructura de saneamiento al convertir los flujos de desechos en ingresos. ¿Aun mejor? Este activo natural en particular nunca se agotará.