Virtsa ruoantuotannossa? Eeva-Liisa Viskari

Virtsa ruoantuotannossa? Eeva-Liisa Viskari Environmental Engineering Luomu-Urea seminaari, TAMK 8.5.2014 eeva-liisa.viskari@tamk.fi

Hieman historiaa 1800-luvulla ja vielä 1900-luvun peltoviljely perustui lannoittamiseen karjanlannalla. Karjaa pidettiin ensisijaisesti lannan tuotannon vuoksi ja siitä käytiin jopa käräjillä Lantaan sekoitettiin havuja tai olkea ja ennen pellolle levittämistä myös savea, tuhkaa ja turvetta, jolloin se toimi lannoittavana maanparannusaineena. Makkilantaa pidettiin myös arvokkaana lannoitteena

Hieman historiaa Vielä 1850 -luvulla 85 % väestöstä sai toimeentulonsa maataloudesta Ruoantuotanto oli paikallisesti omavaraista, ravinteiden kierto oli paikallista ja suljettua. Ihmis- ja eläinlannan keräys ja käyttö lannoitteena oli tavallista ja välttämätöntä, eikä siihen liittynyt mitään erityistä asenteellista tai ympäristöongelmaa. Veden käyttö oli huomattavasti vähäisempää kuin nykyisin eikä sitä suinkaan tarpeettomasti sekoitettu jätteisiin. Biojätteitä ei tuolloin edes tunnettu

we mix and dilute wastes that our bodily systems have spent the whole of evolution separating and concentrating. In Halliday, S. (ed.) Sustainable construction (2008)

Ruoantuotanto ja jätösten käsittely ruoka kuluttajat ulosteet virtsa harmaavesi prosessointi Viherrakentaminen Jätevedet (käsittely) viljelykasvit komposti, lietteet vesistöt maaperä keinolannoitteet lanta/liete

Kestävä sanitaatio suljettu ravinnekierto ruoka kuluttajat ulosteet virtsa harmaavesi prosessointi Erottelu, käsittely viljelykasvit maaperä Lannoitevalmiste, maanparannusaine

Ravinteet ovat virtsassa valmiiksi liukoisessa muodossa Taulukko 1. Eräiden ravinteiden pitoisuuksia ihmisvirtsassa tutkimusten mukaan. Alkuaine Pitoisuus virtsassa (mg/l) Lähde N 930-8200 Pradhan 2010 P 60-700 Pradhan 2010 K 400-1620 Pradhan 2010 Mg 78-90 Yu et al. 2001 Cu 0.067 Jönsson et al. 2004 Ca 240-400 Yu et al. 2001

Virtsan ja ulosteiden ravinnemäärät 5.7 kg N/a 0.6 kg P/a 1.2 kg K/a Virtsassa ~90 % of N, 50-65 % P ja 50-80 % K Raskasmetallit (Ni, Cd, Pb and Hg) pääasiassa ulosteissa (90%) /3,4/

Taulukko 1. Vuotuiset N, P ja K määrät virtsassa ja ulosteissa. Vaihtelu johtuu pääsääntöisesti ruokavaliosta. Lapid, 2008

Tutkimustietoa on WHO. 2006. Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and greywater. Volume 4: Excreta and greywater use in agriculture (Linkki julkaisuun) Surendra K. Pradhan. 2010. Yield and quality of vegetables fertilized with human urine and wood ash. Publications of the University of Eastern Finland. Dissertations in Forestry and Natural Sciences 6. (Linkki julkaisuun) Lukuisia muita tutkimuksia mm. SEI Ecosanres tutkimusryhmä, GTZ, TAMK, erilaiset kehitysyhteistyöprojektit etc. Yhden ihmisen tuottaman virtsan ja ulosteiden ravinteet riittävät lannoittamaan 300-400 m 2

Kaalin ja perunan kasvu erotellulla virtsalla ja kuivakäymäläkompostilla lannoitettuna

Kesäkuu 2007

Elokuu 2007

Sadonkorjuu

MMMa Lannoitevalmisteista (24/11) Salmonella - Ei todettavissa 25 grammassa näytettä Escherichia coli enintään 1000 pmy/g ja alle 100 pmy/g ammattimaiseen kasvihuoneviljelyyn tarkoitetuissa kasvualustoissa, joissa syötävät kasvinosat ovat suoraan kosketuksissa kasvualustaan Juuripoltesieni (mm. Fusarium; todettu viljelytestillä) - Ei todettavissa taimituotannossa käytetyissä kasvualustoissa

Table 1. Occurrence of pathogen indicators as (CFU (colony forming units) or CFU (plaque forming units) in fertilizer products: dry toilet compost and source separated urine used in the experiment (mean of four parallel samples). Samples Salmonella sps. Faecal coliforms Enterococci Clostridia Coliphage ATCC 15597 Coliphage ATCC 13706 Urine 0 CFU/25 ml* 0 CFU/40 ml 0 CFU in 20 ml* 14 CFU/ml* 97 PFU/ml* 65 PFU/ml* Compost 0 CFU/25 g* 0 cfu/ 1 g** 0 CFU/ 1 g** 112 CFU/1 g** 0 PFU/1 g** 0 PFU/1 g** *Detection limit 1 bacterium or 1 coliphage virus particle in sample size given in the table. **Detection limit 10 bacteria or 1 coliphage virus particle in sample size given in the table.

Microbiological quality potato Table 1. Arithmetic mean of microbial analysis of potato from different treatments. Treatments Salmonella sps. FC Enterococci Clostridia Coliphage 13706 Coliphage 15597 No fertiliser ldl ldl ldl ldl ldl ldl Artificial ldl ldl ldl ldl ldl ldl fertiliser Compost ldl ldl 408cfu/g ldl* ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl 88cfu/g ldl ldl ldl +compost *10 CFU/g was detected in 1 sample of compost treatment Detection limits for Salmonella sps was 1 CFU/25g, no colony detected in 5 parallel from each treatment. Detection for other microbes was 10 CFU/g and 10PFU/g. *10 CFU/g was detected in 1 sample of blank treatment

Kaalin mikrobiologinen laatu from each treatment. Detection for other microbes was 10 CFU/g and 10PFU/g. *10 CFU/g Table 2. Arithmetic mean of microbial analysis of cabbage from different treatments. Treatments Salmonella sps. FC Enterococci Clostridia Coliphage 13706 Coliphage 15597 No fertiliser ldl ldl ldl* ldl ldl ldl Artificial ldl ldl ldl ldl ldl ldl Compost ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl Urine ldl ldl ldl ldl ldl ldl +compost Detection limits for Salmonella sps was 1 CFU/25g, no colony detected in 5 parallel was detected in 1 sample of blank treatment

Concentration (mg/kg) Trace elements in soil 250 200 Cabbage Potato Limit value 150 100 50 0 Cd Cr Cu Ni Pb Zn Trace element Kuva 1. Raskasmetallien määrät maaperässä perunan ja kaalin kasvatuskokeissa, sekä vastaavat raja-arvot viljelysmaille.

MMMa Lannoitevalmisteista (24/11)

Trace element Taulukko 6. Perunan ja kaalin raskasmetallien pitoisuus (mg/kg) ja vastaavat elintarvikkeille määrätyt raja-arvot. Mass fractions (mg/kg) in potato and cabbage Limit values in Finland Potato Cabbage Cd 0,01±0,02 0,01±0,01 0,05 Cr 0,13±0,02 0,13±0,03 ND Cu 0,008±0,01 0,03±0,03 ND Ni 0,53±0,24 1,04±0,28 ND Pb 0,03±0,02 0 0,1 Zn 6,78±0,23 8,74±0,29 ND ND not defined

Average mass (kg) SATO Average cabbage mass 3,5 3 2,5 ±0,68 ±0,41 ±0,74 ±0,77 2 1,5 ±0,54 1 0,5 0 a a a b b URINE URINE-COMPOST COMPOST NO FERTILISER ARTIFICIAL FERTILISER Fertiliser treatment Kuva 2. Kaalin keskipaino eri lannoitekäsittelyissä ±SD. Eri kirjaimilla merkityt pylväät ovat tilastollisesti merkitsevästi erilaisia (ANOVA, LSD, p<0,05).

Average mass (g) Average potato mass 80 70 60 50 40 30 20 10 0 URINE URINE-COMPOST COMPOST NO FERTILISER ARTIFICIAL FERTILISER Fertiliser treatment Kuva 3. Perunan keskipaino eri lannoitekäsittelyissä.

Sipulin kasvatus erotellulla virtsalla

Elokuu 2009

STEM LEGHT (cm) 60 Growth of onion stem 50 40 U(Min) U(O) 30 U(Max) 20 AF 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 WEEK Varsi kasvoi nopeammin ja pidemmäksi virtsalla lannoitettuna kuin keinolannoitteella

Bulb mass g (FW) Mass of onion bulbs in different urine treatments 60 50 * * * 40 30 20 10 0 U(Min) U(O) U(Max) AF Sarja1 44,8 48,3 49,1 39,8 Sipuli kasvoi selkeästi isommaksi virtsalla lannoitettuna kuin keinolannoitteella

Pradhan et al. 2010

Pradhan et al. 2010

Pradhan et al. 2010

Pradhan et al. 2010

Other