Este podría pasar por ser solo un titulo de mal gusto o bien una simple broma. Pero nada mas lejos de la realidad. Pues lo cierto es que separar la orina del resto de las aguas residuales podría mitigar algunos problemas ambientales difíciles de solucionar hoy en día. Y en las siguientes líneas vamos a explicar el porque y los retos técnicos a los que nos enfrentamos.
Empecemos la historia en Gotland, la isla más grande de Suecia (situada en el mar Báltico al este de Estocolmo). En esta isla el agua dulce es muy escasa y, al mismo tiempo, los residentes luchan contra la contaminación proveniente de fertilizantes y pesticidas usados en agricultura que provocan la proliferación de algas nocivas en el Mar Báltico circundante. Para ayudar a resolver estos desafíos ambientales, la isla ha puesto sus esperanzas en una sustancia única y la vez muy común: la orina humana. Desde el año 2021, un equipo de investigadores colabora con una empresa local que alquila baños portátiles. El objetivo es recolectar más de 70,000 litros de orina a lo largo de 3 años. El equipo, proveniente de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas (SLU) en Uppsala, ha creado una empresa llamada Sanitation360. Usando un proceso que ellos mismos, están secando la orina en bloques similares a los de hormigón que luego pulverizan y y compactan hasta convertirlos en granos que los agricultores locales utilizan como fertilizante. El objetivo es claro: reutilizar la orina de forma sostenible y desarrollar un método que regiones de todo el mundo puedan seguir.
Este no es un proyecto aislado. De hecho, existen proyectos similares en otras partes del mundo en los que se persigue separar la orina del resto de las aguas residuales y reciclarla para fabricar productos como fertilizantes. Esta práctica, conocida como desviación de la orina, está siendo estudiada por grupos de investigación y empresas en Estados Unidos, Australia, Suiza, Etiopía y Sudáfrica, entre otros lugares. Los científicos aseguran que la desviación de orina tendría enormes beneficios para el medio ambiente y la salud pública si se implementara a gran escala en todo el mundo. Pero, ¿por qué afirman esto? La respuesta la encontramos en la composición de la orina. La orina es rica en nutrientes que, en lugar de contaminar el agua, podrían destinarse a fertilizar cultivos o alimentar procesos industriales. Según algunas estimaciones, los humanos producen suficiente orina para reemplazar aproximadamente una cuarta parte de los fertilizantes de nitrógeno y fósforo que usan hoy en día en todo el mundo. También contiene potasio y muchos otros micronutrientes (hierro, sodio, magnesio, calcio…). El valor de estos nutrientes podría superar los 13600 millones de dólares anuales, una cifra nada despreciable.
Uno de los grandes retos a los que se enfrentan los investigadores es como recoger la orina y como implementar el método a gran escala. Muchos aseguran que gracias a los avances en el diseño de inodoros y a las estrategias de tratamiento de orina, muchos componentes de la orina pronto podrían empezar a aprovecharse de forma generalizada. Sin embargo, también existen grandes obstáculos para rediseñar radicalmente uno de los aspectos más básicos de la vida. Los investigadores y las empresas deben resolver una serie de problemas, desde mejorar el diseño de los inodoros desviadores de orina hasta facilitar el tratamiento de la orina y convertirla en productos aprovechables. Esto podría implicar la instalación de sistemas de tratamiento químico conectados a los inodoros o dispositivos colocados en los sótanos que recolecten la orina de edificios completos. Después, empresas especializadas se encargarían de recoger lo orina y mantener los depósitos en buen estado. Esta reutilización de la orina sería una reinvención drástica de cómo hacemos el saneamiento humano y requeriría de un periodo de adaptación tanto personal como social.
Pero si volvemos la vista atrás, nos damos cuenta de que quizás este aprovechamiento de la orina no es tan novedoso. De hecho, la orina solía ser un bien muy valioso. Algunas sociedades lo usaban para fertilizar cultivos, curtir cuero, lavar ropa y producir pólvora. Luego, a finales del siglo XIX y principios del XX, surgió en Inglaterra el modelo moderno de gestión centralizada de aguas residuales y se extendió por todo el mundo, lo que finalmente condujo a lo que se ha denominado “ceguera de la orina”. En este modelo moderno, los inodoros con descarga utilizan agua para enviar rápidamente la orina, las heces y el papel higiénico a las alcantarillas, donde se mezclan con otros líquidos de los hogares, fuentes industriales y aguas pluviales. En las plantas de tratamiento centralizadas, un proceso muy costoso energéticamente hablando utiliza bacterias para limpiar las aguas residuales. Dependiendo de la severidad de las normas locales, las aguas residuales obtenidas tras el proceso pueden aún contener una gran cantidad de nitrógeno y otros nutrientes, así como algunos otros contaminantes. Además, el 57% de la población mundial no está conectada a sistemas de alcantarillado centralizados. Se estima que las aguas residuales son el causante del vertido de mas de 6.2 millones de toneladas de nitrógeno a las aguas costeras. Por países, este ranking lo encabezan los mas poblados, China, India, EEUU, Brasil o México.
La desviación de orina sería absolutamente transformadora en cuanto al medio ambiente se refiere. En un estudio que modeló los sistemas de gestión de aguas residuales en tres estados de EEUU en el que se compararon los sistemas de aguas residuales convencionales con sistemas hipotéticos que desvían la orina y usan los nutrientes recuperados para reemplazar los fertilizantes sintéticos se observaron resultados sorprendentes: las comunidades con desvío de orina podrían reducir sus emisiones generales de gases de efecto invernadero hasta en un 47 %, el consumo de energía hasta en un 41 %, el uso de agua dulce en aproximadamente la mitad y la contaminación por nutrientes de las aguas residuales hasta en un 64 %.
Como comentábamos, uno de los problemas fundamentales es como recoger la orina de forma generalizada. El uso de inodoros especiales para separar la orina parece ser una solución, pero todavía está lejos de poder ser implementada a gran escala. Hoy en día existen diseños de inodoros en los que se incorpora una trampa de orina que la desvía y que descarga los sólidos. Estos nuevos diseños solucionan unos de los grandes inconvenientes de diseños pasados como eran los malos olores.
Separar la orina es solo el primer paso para transformar el saneamiento. La siguiente parte es averiguar qué hacer con ella. En áreas rurales, la gente podría almacenarlo en tanques para matar cualquier patógeno y luego aplicarlo en los campos. Pero en los entornos urbanos esto no sería posible. No es práctico agregar un conjunto separado de tuberías de alcantarillado en toda la ciudad para mover la orina a una ubicación central y debido a que la orina tiene aproximadamente un 95 % de agua, su almacenamiento y transporte no sería rentable. Por lo tanto, los investigadores se están centrando en secar, concentrar o extraer los nutrientes de la orina en el mismo inodoro o en el edificio, dejando atrás el agua lo cual no es nada fácil. Aparte del agua, la concentración más alta corresponde a la urea, un compuesto rico en nitrógeno que los cuerpos producen como subproducto del metabolismo de las proteínas. La urea por sí sola es útil: una versión sintética es un fertilizante nitrogenado común. Pero también es complicado: cuando se combina con agua, la urea se transforma en gas amoníaco, lo que ayuda a darle a la orina su olor característico. Si no se contiene, el amoníaco apesta, contamina el aire y se lleva el valioso nitrógeno. Catalizada por la enzima ureasa, esta reacción, llamada hidrólisis de la urea, puede tardar microsegundos, lo que convierte a la ureasa en una de las enzimas más eficientes que se conocen, pero a su vez dificulta el aprovechamiento de la urea.
Para solucionar esto, algunos investigadores han desarrollado un proceso avanzado para convertir la orina hidrolizada en una solución nutritiva concentrada. Primero, en un tanque, los microorganismos transforman el amoníaco volátil en nitrato de amonio no volátil, que es un fertilizante común. Luego, un destilador concentra el líquido. Otros intentan detener la reacción de hidrólisis subiendo o bajando rápidamente el pH de la orina, que suele ser neutro cuando sale del cuerpo. En el campus de la Universidad de Michigan (EEUU), otro equipo de científicos está desarrollando un sistema para edificios que arroja ácido cítrico líquido por las tuberías de un inodoro con desviador de orina y un urinario sin agua. Luego concentra la orina a través de congelaciones y descongelaciones repetidas. El equipo de SLU, que realiza el proyecto en la isla de Gotland, ha descubierto cómo secar la orina en una urea sólida mezclada con otros nutrientes. Otros métodos tienen como objetivo los nutrientes individuales de la orina. Estos podrían encajar más fácilmente en las cadenas de suministro existentes para fertilizantes y productos químicos industriales. Una forma bien establecida de recuperar el fósforo de la orina hidrolizada es agregar magnesio, lo que provoca la precipitación de un fertilizante llamado estruvita. Otros experimentos utilizan materiales que eliminan selectivamente nitrógeno en forma de amoníaco o fósforo en forma de fosfato. Su sistema usa otro líquido, llamado regenerante, para fluir sobre el material que elimina en nitrógeno o el fósforo arrastrado los nutrientes y regenerando el material para otra ronda. Otros investigadores están desarrollando formas de producir electricidad poniendo orina en celdas de combustible microbianas. En Ciudad del Cabo (Sudáfrica) otro equipo ha desarrollado un método para fabricar un ladrillo de construcción no convencional, que se calcifican en cualquier forma sin necesidad de cocción, mediante la combinación de orina, arena y bacterias productoras de ureasa en un molde. Y la Agencia Espacial Europea está considerando la orina de los astronautas como un recurso para construir hábitats en la Luna.
Todo parece indicar que la producción en masa y la automatización de las tecnologías de desviación de orina podrían estar a la vuelta de la esquina algo que transformaría totalmente el tratamiento de los residuos haciéndolo más sostenible.
