I tre elementi chimici necessari per la crescita delle piante sono presenti in un prodotto di scarto umano: la pipì. Un nuovo studio dell’Institut Paris Region analizza limiti e opportunità del riciclo dell’urina urbana per produrre fertilizzante agricolo circolare.

Superare i tabù

Sfatare dogmi e tabù riguardanti i materiali di scarto umani è un passo fondamentale per avanzare nella transizione verso una società circolare. Tutta l’economia circolare parte infatti da un cambiamento nella visione dei rifiuti: l’idea che non esistano scarti ma semplicemente surplus di materiali da reintrodurre all’interno del sistema, negli stessi o in altri processi produttivi.
Un nuovo studio francese prova a definire le problematiche infrastrutturali e culturali da superare per trasportare e convertire un prodotto di scarto presente in grandissime quantità nelle città, l’urina umana, in fertilizzante per le campagne. Per quanto infatti diversi studi dimostrino che l’urina sia effettivamente un’alternativa valida al fertilizzante sintetico, le problematiche relative alla riconversione dei sistemi fognari e il superamento del tabù riguardo al riciclo degli escrementi sono ostacoli ancora molto forti. Lo studio prova a tracciare una mappa dei casi di successo relativi al riciclo dell’urina, elencando le principali problematiche e le possibili soluzioni per portare avanti la transizione e rendere la produzione di fertilizzanti più circolare.
I fertilizzanti che utilizziamo in agricoltura comportano, oltre che impatti sul clima e sugli ambienti acquatici, una minaccia alla sicurezza di lungo termine dei nostri sistemi alimentari. Un riciclaggio differenziato dell’urina, e una redistribuzione di questa verso le campagne può contribuire a rendere più sicura e sostenibile la produzione alimentare.

Azoto, fosforo, potassio: i tesori contenuti nell'urina umana

Quando mangiamo, i reni filtrano i nutrienti in eccesso che il nostro corpo non utilizza, espellendoli attraverso l’urina. La nostra urina contiene infatti in media per 11 parti di azoto, una di fosforo e 2,5 di potassio. Azoto, fosforo e potassio sono i tre elementi necessari per la crescita di una pianta, e le tre componenti principali di tutti i fertilizzanti in commercio.
I fertilizzanti sintetici hanno contribuito a stabilizzare e migliorare i raccolti negli ultimi 50 anni, contribuendo ad una maggiore sicurezza alimentare, ma l’aumento stabile negli ultimi 15 anni della loro produzione industriale sta causando non pochi problemi dal punto di vista ambientale. La maggior parte dei fertilizzanti utilizzati in agricoltura sono infatti sintetici, prodotti da fonti fossili (come gas e carbone) e tramite processi ad alto consumo energetico (o come nel caso del fosforo con uno sfruttamento eccessivo di rocce fosfatiche, unici minerali in natura da cui è possibile ricavare l’elemento).
Inoltre, aumentando costantemente l’utilizzo di fertilizzanti chimici in agricoltura si alimenta la dipendenza delle piante verso additivi artificiali, indebolendo la capacità naturale dei vegetali di trattenere e scambiare nutrienti con il suolo, che a causa di questo impoverimento diventa sempre più arido (come sostenuto da molti studiosi del suolo tra cui il professor David Montgomery intervistato per il numero 31 di Materia Rinnovabile).
Lo studio sostiene che utilizzando parte della nostra urina come sostituto potremmo ridurre le emissioni di gas serra derivanti dalla produzione di fertilizzanti, riducendo inoltre l’energia necessaria per trattare le acque reflue e alleviando i livelli di inquinamento delle acque urbane.
L’azoto e il fosforo presenti nell’urina sono infatti nutrienti chiave per la crescita delle piante ma possono essere molto dannosi per gli ambienti marini, se presenti in quantità maggiori del necessario. Una parte di questi due elementi viene infatti parzialmente rimossa dalla acque reflue domestiche e industriali negli impianti di depurazione, ma il rimanente può entrare in circolo nei corsi d’acqua causando danni come l’eutrofizzazione: l’eccesso di azoto causa un'accelerazione nella crescita di alghe e altre piante acquatiche e quando queste si decompongono vanno a ridurre la quantità di ossigeno necessaria per l’ecosistema marino, causando la morte di specie animali e vegetali.

Separare l’urina alla fonte

La separazione alla fonte dell’urina, suggerita nello studio, è un approccio alternativo ai servizi igienico-sanitari e consiste nel raccogliere separatamente urina e feci per facilitarne il trattamento e il recupero. A differenza delle feci, l'urina presenta un rischio molto basso di trasmissione di agenti patogeni, facilmente controllabile e offre la possibilità di filtrare i residui farmaceutici.
La raccolta viene effettuata tramite orinatoi a secco, senza o con pochissima acqua. Possono essere previsti trattamenti che vanno dalla semplice conservazione per uso locale a trasformazioni o purificazioni industriali più complesse, al fine di ottenere diversi prodotti.
Per quanto riguarda la Francia, sono emerse diverse iniziative per la separazione dell'urina alla fonte negli edifici pubblici. La più importante, quella analizzata nello studio, si sta svolgendo nella regione dell’Île-de-France.

Densamente popolato, l'agglomerato parigino rappresenta un importante deposito di urina la cui raccolta e utilizzo agricolo potrebbe contribuire alla transizione ecologica di questo territorio. Il recupero potrebbe evitare l'emissione, in Île-deFrance, di circa 500.000 tonnellate di CO2 all'anno. Questa è la quantità stimata che si risparmierebbe riducendo al minimo la produzione industriale di fertilizzanti sintetici, sostituendola con una produzione circolare. I fertilizzanti industriali sintetici usati ogni giorno per alimentare i 12 milioni di abitanti della regione utilizzano infatti enormi quantità di azoto (703 tonnellate) e fosforo. La produzione di fertilizzanti azotati è un processo ad alto consumo energetico e ruota intorno alla produzione di ammoniaca che viene a sua volta sintetizzata dalla reazione di azoto atmosferico e idrogeno, ricavato nella maggior parte dei casi dal metano e, in alcune aree, dal carbone.

Intanto nel resto d’Europa

Ad Understenshöjden, un ecovillaggio vicino a Stoccolma, un complesso di 44 case è stato attrezzato con servizi igienici separati. L’urina, raccolta tramite tubature separate, viene stoccata in serbatoi, quindi utilizzata per concimare i campi vicini.
Anche in Svizzera si sta sperimentando per produrre fertilizzanti concentrati circolari. Nel campus dell’Istituto Federale Svizzero di Scienza e Tecnologia Acquatiche (Eawag), a Dübendorf, si raccoglie l’urina separatamente tramite wc a secco, trattandola sul posto. Dopo una fase sperimentale partita nel 2015, nel 2018 è nato Aurin, il primo fertilizzante concentrato a base di urina approvato al mondo. Tramite una tecnica innovativa, l’Istituto riesce a produrre 100 litri di fertilizzante liquido da mille litri di urina.

Il processo di produzione del fertilizzante circolare Aurin.

Una rivoluzione a partire dai sistemi fognari

L’implementazione su larga scala della separazione dei fluidi alla fonte, tuttavia, solleva vari problemi: tecnico-economici, culturali e di infrastrutture. Passare da un vecchio modello di igiene lineare ad un sistema libero dai tabù ed ecologicamente responsabile richiederà la mobilitazione di attori pubblici e privati, soprattutto nel campo della costruzione e della riabilitazione degli edifici. Per diventare possibilità reale nell'agricoltura di larga scala lo studio sottolinea che c’è bisogno di azioni drastiche di riconversione dei nostri sistemi fognari affinché sia possibile la separazione dei materiali liquidi e di conseguenza anche cambiamenti nei servizi igienici (nei water in particolare). Questo dettaglio “è una barriera molto forte" sostiene Håkan Jönsson, un ricercatore dell'Università di Scienze agrarie di Uppsala che da oltre 15 anni si occupa di riciclaggio delle urine, "perché molte persone non vogliono un wc di forme strane. L'accettazione è un grosso problema per questo tipo di sistemi, senza contare che si dovrebbero redistribuire anche i flussi delle tubature già esistenti”.
Per far fronte a queste sfide è stato lanciato in Francia nel 2014 il programma di ricerca sui sistemi di alimentazione/escrezione urbana Ocapi che mira a studiare questi problemi e identificare gli ostacoli e le leve della transizione socio-ecologica necessaria.
Sempre in Francia, nell'ambito del programma "Acqua e clima 2019-2024", la Centrale dell’Acqua Seine-Normandie sovvenziona fino all'80% dei progetti che trovino soluzioni innovative di separazione alla fonte dell’urina.

La strada per ottenere un fertilizzante circolare dall'urina è lunga, perché riguarda un processo infrastrutturale complesso e con al centro un prodotto di scarto di cui facciamo fatica ad accettare le proprietà benefiche per altri processi industriali. Partendo dagli edifici pubblici possiamo iniziare a educare e informare i cittadini sul tema e aprire un dibattito, se non per cambiare gli edifici vecchi, almeno per installare servizi preposti alla separazione alla fonte in quelli nuovi.