L’agriculture durable rencontre la technologie de l’assainissement
Le lien futur entre les déchets humains, les technologies d’assainissement et l’agriculture durable devient de plus en plus évident. Selon une recherche dirigée par Jeremy Guest, professeur de génie civil et environnemental à l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, les pays pourraient se rapprocher de l’utilisation des déchets humains comme engrais, fermant ainsi la boucle vers des économies plus circulaires et durables.
Une nouvelle étude caractérise la distribution spatiale des nutriments dérivés de l’urine humaine – azote, phosphore et potassium – et la demande d’engrais agricoles pour définir les typologies de localisation de l’offre et de la demande, leur prévalence à travers le monde et les implications pour la récupération des ressources. Les résultats sont publiés dans la revue Environmental Science and Technology.
« La quantité totale d’azote, de phosphore et de potassium reste en grande partie constante dans notre corps, une fois que nous arrêtons de croître », a déclaré Guest, qui est également directeur associé par intérim de la recherche à l’Institute for Sustainability, Energy, and Environment de l’U. de I. « Tout ce qui entre par la nourriture et la boisson doit sortir dans nos urines, nos excréments et notre sueur. Sachant cela, nous pouvons estimer la quantité de chacun de ces nutriments dans les déchets corporels d’une population si nous connaissons leur régime alimentaire.
Des études antérieures de Guest et d’autres ont évalué le potentiel de récupération des nutriments des déchets humains à travers le monde et ont identifié des emplacements avec un surplus de nutriments dérivés des déchets humains par rapport à la demande locale d’engrais agricoles.
« La nouvelle étude est la première à décrire les relations entre l’offre et la demande de nutriments dérivés des déchets humains à l’aide d’une seule équation mathématique », a déclaré Guest. « La qualité des infrastructures d’assainissement varie considérablement à travers le monde, tout comme le régime alimentaire des gens et la disponibilité de terres propices à l’agriculture. Avoir les moyens de caractériser et de comparer quantitativement le potentiel de récupération d’éléments nutritifs d’un site peut grandement contribuer à mieux informer les décideurs lorsqu’il s’agit de la future politique d’assainissement et d’agriculture.
L’équipe a effectué des analyses numériques et géographiques approfondies des données alimentaires, démographiques, sanitaires et agricoles de 107 pays pour accomplir cette caractérisation quantitative à l’échelle mondiale. L’enquête a révélé trois typologies offre-demande distinctes : les pays avec une offre-demande co-localisée ; les pays avec une offre-demande disloquée ; et les pays avec des proximités offre-demande diverses.
Les États-Unis et l’Australie, par exemple, relèvent de la typologie offre-demande disloquée. Ils pratiquent une agriculture intensive dans des zones éloignées des grandes villes, de sorte que l’approvisionnement en nutriments dérivés des déchets humains est loin de l’endroit où il est nécessaire, a déclaré Guest. Même avec une infrastructure d’assainissement avancée en place, cela signifie que les nutriments devraient être transportés sur de grandes distances, soit sous forme de fluides lourds, soit convertis en produits cristallins concentrés. D’un point de vue économique, a déclaré Guest, il serait logique de travailler avec un produit concentré pour mettre en œuvre un engrais dérivé des déchets humains dans ces pays.
L’étude rapporte que dans les pays avec des typologies d’offre et de demande co-localisées comme l’Inde, le Nigeria et l’Ouganda, les populations humaines sont plus substantiellement à proximité des zones agricoles, ce qui rend la réutilisation locale possible. Cependant, dans de nombreuses communautés où l’offre et la demande sont colocalisées, il est nécessaire d’améliorer les infrastructures d’assainissement. Guest a déclaré que la mise en œuvre d’un programme d’engrais dérivés des déchets humains pourrait être très bénéfique pour l’assainissement et l’agriculture dans ces endroits.
Des pays comme le Brésil, le Mexique, la Chine et la Russie présentent un continuum de colocalisation à la dislocation de l’offre et de la demande de nutriments. L’étude indique que les décideurs devraient aborder l’utilisation des nutriments dérivés des déchets humains avec des stratégies plus régionalisées et une gamme d’approches locales de réutilisation et de transport. « Les pays à revenu plus élevé de ce groupe peuvent disposer de l’infrastructure et du soutien économique pour diverses technologies, mais ceux qui disposent de ressources financières limitées nécessiteraient de donner la priorité à la technologie de récupération des ressources dans certains domaines », a déclaré Guest.
L’équipe a été surprise de constater que les typologies correspondaient étroitement à l’indice de développement humain des Nations Unies.
« Les pays à IDH plus élevé comme les États-Unis, l’Europe occidentale et l’Australie ont tendance à tomber dans la typologie offre-demande disloquée et les pays à IDH inférieur ont tendance à correspondre à la typologie offre-demande colocalisée. Bien sûr, il y a des exceptions, mais nous ne nous attendions pas à trouver une corrélation aussi forte », a déclaré Guest.
L’équipe espère que cette recherche aidera à clarifier les principales caractéristiques économiques, sanitaires et agricoles des pays du monde entier afin que les décideurs puissent hiérarchiser les investissements, les politiques et les technologies qui feront avancer les objectifs d’une économie circulaire et la fourniture d’assainissement à tous. mentionné.
Référence: Echevarria D, Trimmer JT, Cusick RD, Guest JS. Définir des typologies de colocation de nutriments pour l’offre et la demande de cultures d’origine humaine afin de faire progresser la récupération des ressources. Environ Sci Technologie. 2021;55(15):10704-10713. doi: 10.1021/acs.est.1c01389
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