to kluczowe odkrycie w wysiłkach na rzecz identyfikacji bardziej zrównoważonych alternatyw dla szeroko stosowanych nawozów, które przyczyniają się do zanieczyszczenia wody. Ich wysoki poziom azotu i fosforu może stymulować wzrost glonów, co może zagrażać naszym źródłom wody pitnej.

mocz zawiera azot, fosfor i potas-kluczowe składniki odżywcze, których rośliny potrzebują do wzrostu. Obecnie systemy oczyszczania ścieków komunalnych nie usuwają całkowicie tych składników odżywczych ze ścieków, zanim zostaną one uwolnione do rzek i strumieni. Jednocześnie produkcja nawozów syntetycznych jest kosztowna i energochłonna.

U-M prowadzi największe w kraju konsorcjum naukowców badających technologię, wymagania systemowe i postawy społeczne związane z nawozami pochodzącymi z moczu.

w ciągu ostatnich kilku lat grupa badała usuwanie bakterii, wirusów i farmaceutyków z moczu, aby poprawić bezpieczeństwo nawozów pochodzących z moczu.

w tym nowym badaniu naukowcy wykazali, że praktyka „starzenia” zebrane moczu w zamkniętych pojemnikach w ciągu kilku miesięcy skutecznie dezaktywuje 99% antybiotykoopornych genów, które były obecne w bakteriach w moczu.

„na podstawie naszych wyników uważamy, że mikroorganizmy w moczu bardzo szybko rozkładają pozakomórkowe DNA w moczu”, powiedziała Krista Wigginton, profesor U-M inżynierii lądowej i środowiska i autor korespondencyjny w badaniu opublikowanym dzisiaj w Environmental Science and Technology.

„oznacza to, że jeśli bakterie w zebranym moczu są odporne na antybiotyki i bakterie umierają, tak jak to się dzieje, gdy są przechowywane w moczu, uwolnione DNA nie będzie stwarzać ryzyka przeniesienia odporności na bakterie w środowisku podczas stosowania nawozu.”

poprzednie badania wykazały, że dna odporne na antybiotyki można znaleźć w moczu, co rodzi pytanie, czy nawozy pochodzące z niego mogą przenosić tę odporność.

naukowcy pobrali mocz od ponad 100 mężczyzn i kobiet i przechowywali go przez 12 do 16 miesięcy. W tym okresie poziom amoniaku w moczu wzrasta, obniżając poziom kwasowości i zabijając większość bakterii, które wydalają dawcy. Bakterie z infekcji dróg moczowych często wykazują oporność na antybiotyki.

Kiedy amoniak zabija bakterie, wyrzucają ich DNA do roztworu. To te zewnątrzkomórkowe fragmenty DNA badacze zbadali, aby zobaczyć, jak szybko się rozpadną.

mocz jest wykorzystywany jako nawóz roślinny od tysięcy lat, ale w ostatnich latach został bliżej przyjrzeć się jako sposób na stworzenie gospodarki obiegowej składników odżywczych. Może to umożliwić produkcję nawozów w bardziej przyjazny dla środowiska sposób, zmniejszyć energię potrzebną do zarządzania składnikami odżywczymi w oczyszczalniach ścieków i stworzyć zlokalizowane źródła nawozów.

„są dwa główne powody, dla których uważamy, że nawóz do moczu jest drogą na przyszłość” – powiedział Wigginton. „Nasz obecny system rolny nie jest zrównoważony, a sposób, w jaki zajmujemy się składnikami odżywczymi w naszych ściekach, może być znacznie bardziej wydajny.”

w swojej bieżącej pracy Zespół U-M-lead zmierza w kierunku ustawień rolniczych.

„przeprowadzamy eksperymenty polowe w celu oceny technologii, które przetwarzają mocz w bezpieczny i zrównoważony nawóz dla roślin spożywczych i innych roślin, takich jak kwiaty. Do tej pory nasze wyniki eksperymentalne są dość obiecujące”, powiedziała Nancy Love, profesor kolegialny Borchardt i Glysson oraz profesor inżynierii lądowej i środowiska na U-M.

badania zostały sfinansowane przez National Science Foundation.