Pemulihan Sumber Daya Kotoran Manusia

20 April 2022 Arda Dinata

Pemulihan sumber daya kotoran manusia, tidak lain pemulihan nutrisi yang efisien dengan mengendalian rasio beban, mengubah kondisi arus listrik, dan mengembangkan elektroda.

Pemulihan sumber daya dari kotoran manusia, yaitu pemulihan nutrisi yang efisien dengan mengendalikan rasio beban, mengubah kondisi arus listrik, dan mengembangkan elektroda. Sampai saat ini, banyak teknologi telah dikembangkan dan dimodifikasi, yang menunjukkan perlunya inovasi dan spesialisasi untuk memenuhi kebutuhan yang berbeda untuk berbagai negara dan wilayah.

Bahasan Terkait: Inovasi dalam teknik sanitasi dapat menjaga populasi rentan dari tertular penyakit yang disebabkan oleh berbagai jenis kontaminan dan mikroorganisme. Usaha berikut dapat menjadi solusi Sanitasi Berkelanjutan yang efektif, yaitu:

In SANITARIAN – Journal Environment International (2018) mempublikasikan terkait tinjauan pembangunan sanitasi global. Artikel tersebut cukup menarik untuk melihat pemetaan dan kondisi dari perkembangan sanitasi di dunia. Pelaksanaan Tujuan Pembangunan Milenium (MDGs) dan Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs) Perserikatan Bangsa-Bangsa (PBB) telah menghasilkan peningkatan fokus pada pengembangan teknik sanitasi yang inovatif dan berkelanjutan untuk mengatasi permintaan sanitasi yang memadai dan adil di daerah berpenghasilan rendah. Kami mengkaji latar belakang, situasi terkini, tantangan, dan perspektif sanitasi global (Zhou et al., 2018).

Lebih jauh, disampaikan Zhou et al., (2018), inovasi dalam teknik sanitasi dapat menjaga populasi rentan dari tertular penyakit yang disebabkan oleh berbagai jenis kontaminan dan mikroorganisme. Oleh karena itu, higienisasi kotoran manusia, pemulihan sumber daya, dan penghilangan polutan mikro dari kotoran dapat menjadi solusi berkelanjutan yang efektif.

Pemulihan Sumber Daya

Urine hanya menyumbang 1% dari total volume air limbah domestik, tetapi mengandung >80% nitrogen (N) dan 50% beban fosfor (P) dalam air limbah domestik (Larsen and Gujer, 1996). Dengan demikian, pemulihan nutrisi jauh lebih dipromosikan daripada penghilangannya, terutama mengingat krisis fosfor (Gilbert, 2009).

Jumlah rata-rata fosfat, nitrogen, dan kalium dalam urin manusia adalah sekitar 5,6 kg, 0,5 kg, dan 1,0 kg per orang per tahun, terhitung 37%, 19%, dan 54% dari konsumsi pupuk global. Bentuk utama nitrogen dalam urin adalah amonia karena hidrolisis urea selama penyimpanan, sedangkan fosfor dalam urin ada sebagai ion fosfat anorganik.

Kotoran manusia mengandung beberapa nutrisi dan bahan organik, yang dapat bertindak sebagai kondisioner tanah yang baik setelah stabilisasi aerobik. Umumnya, cara paling langsung untuk menggunakan urin dan feses sebagai pupuk untuk pertanian terjadi setelah pengolahan yang tepat, terutama di daerah berpenghasilan rendah atau daerah yang didominasi oleh pertanian.

Untuk urin, pendekatan yang disarankan untuk penggunaan ulang yang aman adalah penyimpanan jangka panjang, dan waktu penyimpanan tergantung pada suhu. Seperti dicatat sebelumnya, WHO merekomendasikan penyimpanan 6 bulan sebelum urin dapat digunakan dengan aman untuk tanaman.

Pendekatan yang paling langsung untuk menggunakan kotoran sebagai pupuk atau kondisioner tanah adalah dengan menggunakannya setelah pengomposan. Pengomposan juga efektif untuk membersihkan kotoran tinja. Pengomposan adalah proses mikroba yang memanaskan sendiri, dan efektif untuk inaktivasi bakteri patogen pada suhu di atas 50°C untuk jangka waktu tertentu (Niwagaba, Kulabako, et al., 2009), (Niwagaba, Kulabako, et al., 2009).

Banyak penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki proses pengomposan, termasuk pengomposan bersama dengan bahan kaya karbon lainnya, seperti limbah dapur, serpihan kayu, dan serbuk gergaji (Mahmood et al., 2015), (Mulec, Walochnik and Bulc, 2016), (Sossou et al., 2014). Daur ulang lumpur tinja setelah pencernaan anaerobik adalah alternatif lain yang menyediakan pupuk serta pemulihan energi (biogas).

Penggunaan kembali urin dan feses setelah stabilisasi dan higienisasi dengan penyimpanan atau pengomposan/pencernaan telah dipraktikkan selama bertahun-tahun karena sederhana dan mudah dikelola. Namun, hilangnya nutrisi dan polusi sekunder yang terjadi selama pengangkutan cairan menjadi perhatian.

Oleh karena itu, teknologi rekayasa yang baru dikembangkan telah menjadi alternatif yang layak untuk pemulihan nutrisi komersial yang efisien.

Pengupasan amonia dan pengendapan struvite adalah dua teknik yang paling umum digunakan dalam pemulihan nutrisi dari urin yang dipisahkan sumbernya. Pengupasan amonia adalah proses fisikokimia yang melucuti amonium menjadi gas NH₃ , yang kemudian dipulihkan sebagai amonia cair, amonium sulfat, atau amonium karbonat (Maurer, Pronk and Larsen, 2006), (Nancharaiah, Venkata Mohan and Lens, 2016).

Lebih dari 90% nitrogen dapat diperoleh kembali dengan pengupasan di bawah kondisi operasi yang dioptimalkan (Antonini et al., 2011), (Başakçilardan-Kabakci, İpekoğlu and Talinli, 2007). Analisis kinetik menunjukkan bahwa laju aliran udara dan suhu yang lebih tinggi dapat meningkatkan efisiensi pemulihan sehingga dapat menurunkan biaya operasi unit. PH yang sangat tinggi tidak direkomendasikan untuk operasi, meskipun dapat meningkatkan efisiensi, karena dapat mengakibatkan peningkatan biaya (Liu et al., 2015).

Pengupasan hanya memulihkan nitrogen, sementara struvite memulihkan nitrogen dan fosfor. Struvit adalah magnesium amonium fosfat (MgNH₄ PO₄ ·6H₂O, MAP), yang merupakan presipitasi kimia yang terjadi pada pH basa dengan rasio amonium, fosfor, dan magnesium yang sesuai. Proses ini mengubah nutrisi dari bentuk cair menjadi padat, dan produknya dapat digunakan sebagai pupuk lepas lambat (Maurer, Pronk and Larsen, 2006).

Penambahan magnesium diperlukan untuk pembentukan struvite untuk memenuhi kesetimbangan kimia dari ion penyusunnya dalam larutan. Parameter utama, seperti dosis magnesium, laju pencampuran, dan pH, telah diselidiki secara ekstensif pada skala lab (Ronteltap, Maurer and Gujer, 2007), (Tilley, Atwater and Mavinic, 2008), (Wilsenach, Schuurbiers and van Loosdrecht, 2007).

Dilaporkan bahwa 90% fosfor dan sekitar 20% nitrogen dapat diperoleh kembali melalui kristalisasi MAP. Kombinasi pengupasan amonia dan pengendapan struvite untuk meningkatkan pemulihan nitrogen dan fosfor telah diselidiki. Satu penyelidikan menggunakan Ca(OH) ₂mengganti NaOH agar stripping dan pengendapan terjadi secara bersamaan; penelitian ini menunjukkan bahwa 85-99% nitrogen dan 99% fosfor (b/b) dapat dipanen dari urin terhidrolisis dalam 28 jam pada 40°C dan dalam 32 jam pada 30°C (Pradhan, Mikola and Vahala, 2017).

Meskipun 90% fosfor dan sekitar 20% nitrogen dapat diperoleh kembali melalui kristalisasi MAP. Hampir semua kalium akan hilang, sehingga kristalisasi magnesium kalium fosfat heksahidrat (MgKPO₄·6H₂O, MPP) dikembangkan untuk memulihkan secara simultan fosfor serta kalium (Xu et al., 2012), (Xu et al., 2015), (Zhang et al., 2017).