Virtsan ravinteet voidaan ottaa talteen sähkön avulla

Maailman ruoantuotanto perustuu teollisiin lannoitteisiin. Ne tuotetaan joko fossiilisista fosfori- ja kaliummineraaleista tai ilmakehän typestä maakaasun polttoon perustuvalla menetelmällä, josta aiheutuvat hiidioksidipäästöt vastaavat noin yhtä prosenttia koko maailman CO₂-päästöistä.

– Lannoitteet ovat mahdollistaneet suuren väestönkasvun ja ruoan tuotannon, mutta niiden nykyinen käyttö ei ole kestävää, koska se perustuu rajoitettuihin fossiilisiin kaivannaisiin ja fossiilisiin polttoaineisiin. Teollisten lannoitteiden käyttö aiheuttaa myös laajoja ympäristöongelmia ravinteiden levitessä ympäristöön aiheuttaen erityisesti rehevöitymistä. Lannoitteiden aiheuttama rehevöityminen on päätekijä muun muassa Itämeren huonossa tilassa, Johannes Jermakka kertoo.

Ravinteiden kierrätys jätevirroista lannoitteiksi on keskeinen työkalu maatalouden ja lannoitevalmistuksen ympäristövaikutusten vähentämiseksi. Erilliskerätty ihmisvirtsa on erinomainen jätevirta hyödynnettäväksi ravinteiden kierrätykseen, koska se sisältää pääosan ruoan mukana syödyistä ravinteista tiivistetyssä muodossa. Ihmisvirtsa täytyy käsitellä ennen laajamittaista lannoitekäyttöä, koska se voi sisältää patogeenejä ja ympäristölle haitallisia kemikaaleja, kuten lääkeaineita.

– Sähkökemialliset menetelmät ovat hyvin lupaavia erilliskerätyn virtsan käsittelyyn. Virtsa on typpipitoista ja suolaisuuden ansiosta hyvin sähköä johtavaa, mikä mahdollistaa nopean ja tehokkaan sähkökemiallisen käsittelyn. Sähkökemiallisen käsittelyn voi käynnistää tai lopettaa välittömästi esimerkiksi uusiutuvan energian saatavuuden mukaan. Teknologian voi helposti ottaa käyttöön virtsan samanaikaiseen käsittelyyn ja ravinteiden talteenottoon kaikenlaisissa ympäristöissä, joissa erilliskerättyä virtsaa on saatavilla, Jermakka sanoo.

Väitöskirjassaan Johannes Jermakka esittää, kuinka puoliläpäisevien kalvojen ja metallielektrodien innovatiivisella soveltamisella voidaan samanaikaisesti puhdistaa erilliskerätty virtsa ja erotella lannoitekonsentraatti, jonka ominaisuudet vastaavat kotitalouksille markkinoituja nestemäisiä lannoitteita. Korkea suolapitoisuus voi olla ongelma virtsan lannoitekäytössä ja väitöskirja tarjoaa myös sähkökemiallisen ratkaisun suolan erottamiseksi ravinnekonsentraatista.

Johannes Jermakka työskentelee nykyisin ympäristötekniikan lehtorina Tampereen ammattikorkeakoulussa, missä hän luennoi muun muassa ravinteiden kierrätyksestä.

Diplomi-insinööri Johannes Jermakan ympäristötekniikan alaan kuuluva väitöskirja Electrochemical methods for source-separated urine treatment and nutrient recovery tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 10.9.2021 kello 12.15 Hervannan kampuksella, Festia-rakennuksen salissa FA032 Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii Prof. Dr. Falk Harnisch Helmholtz Centre for Environmental Research -tutkimuskeskuksesta. Kustoksena toimii apulaisprofessori Marika Kokko tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Väitöstilaisuuteen on kutsuttu rajallinen määrä osallistujia koronarajoitusten vuoksi. Yleisön on mahdollista seurata väitöstä  Zoom-etäyhteyden kautta.

Väitöksen teknisenä tukihenkilönä toimii tohtorikoulutettava Veera Koskue  (veera.koskue@tuni.fi), joka vastaanottaa yleisön kysymyksiä väitöksen aikana. Kysymykset esitetään väitöstilaisuuden lopuksi.

Tiedekunnan opintohallinto toimittaa pyydettäessä pdf-version koko väitöskirjasta. Tiedustelut: ens.doc.tau@tuni.fi