Naukowcy z Cornell University wskazują, że biochar wytwarzany z ludzkich odpadów może dostarczyć znaczną część globalnego fosforu, azotu i potasu, ograniczając emisje i wspierając bezpieczeństwo żywnościowe. To krok ku bardziej zrównoważonemu rolnictwu.
Na świecie mamy ograniczone zasoby fosforu, którym towarzyszą rosnące koszty energii oraz zakłócenia łańcuchów dostaw. Z tego powodu naukowcy poszukują innowacyjnych rozwiązań. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest biochar z ludzkich odpadów, substancja przypominająca węgiel drzewny, produkowana w procesie termicznej pirolizy. Ostatnie badanie Cornell University, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) w sierpniu 2025 roku, podkreśla jego potencjał w transformacji rolnictwa i gospodarki odpadami.
Biochar jako źródło składników odżywczych i sposób na ograniczenie odpadów
Biochar wytwarzany ze stałych ludzkich ekskrementów może zaspokoić do 7% rocznego światowego zapotrzebowania na nawozy fosforowe. W połączeniu ze składnikami odzyskanymi z moczu, technologia ta może dostarczyć do 15% globalnego fosforu, 17% azotu i 25% potasu wykorzystywanego obecnie w rolnictwie. Badanie PNAS wskazuje, że sam nawóz z ludzkich odchodów mógłby pokryć 2-3% globalnych dawek azotu, a z uwzględnieniem moczu ten udział wzrasta do 16-17% (około 15,7-16,9 miliona ton azotu rocznie).
Proces pirolizy, czyli termicznego rozkładu odpadów w wysokiej temperaturze, znacząco redukuje ich objętość i masę – nawet o 85-90%. To istotnie obniża koszty transportu i utylizacji. Dodatkowo, nawóz biocharowy może być dostosowywany pod względem składu do specyficznych potrzeb upraw. Zastosowanie biocharu stymuluje również retencję składników mineralnych w glebie, reguluje jej pH i ogranicza straty azotu, w tym emisję podtlenku azotu i wypłukiwanie azotanów, co poprawia wydajność nawozów organicznych.
Dlaczego biochar jest bezpieczniejszy niż tradycyjne biosolidy i jakie ma ograniczenia
Jedną z kluczowych zalet biocharu jest jego bezpieczeństwo. Proces pirolizy skutecznie eliminuje prawie wszystkie mikroorganizmy chorobotwórcze oraz większość zanieczyszczeń organicznych, takich jak farmaceutyki, mikroplastiki czy substancje PFAS (tzw. „wieczne chemikalia”). To stanowi istotną przewagę nad konwencjonalnie stosowanymi osadami ściekowymi, zwanymi biosolidami, które budzą kontrowersje właśnie ze względu na obecność tych trwałych zanieczyszczeń i metali ciężkich.
Mimo to, wyzwaniem pozostają metale ciężkie, których piroliza nie neutralizuje. Kluczowe jest zatem kontrolowanie ich zawartości w pierwotnych odpadach.
Aspekt ekonomiczny również stanowi barierę. Produkcja biocharu jest energochłonna, choć część energii cieplnej jest odzyskiwana podczas pirolizy. Koszty produkcji mogłyby być porównywalne z komercyjnymi nawozami tylko w przypadku internalizacji kosztów środowiskowych i wdrożenia mechanizmów takich jak kredyty węglowe. Ponadto, otwarta pozostaje kwestia akceptacji społecznej, przepisów prawnych i motywacji inwestorów, co wymaga mechanizmów wsparcia publiczno-prywatnego, rozwoju „zielonych” sojuszy i praktyk rynkowych.
Biochar jako odpowiedź na kryzys nawozowy i szansa dla gospodarki o obiegu zamkniętym
Globalny kryzys nawozowy jest poważnym problemem, wynikającym z malejących zasobów fosforu i wysokich kosztów energetycznych produkcji nawozów azotowych, a także zakłóceń w łańcuchach dostaw. Konwencjonalne nawozy syntetyczne, dostarczające azot, potas i fosfor, wiążą się z procesami energochłonnymi i szkodliwymi dla środowiska. Produkcja i stosowanie nawozów syntetycznych odpowiadają za około 2,6 gigatona ekwiwalentu CO2 rocznie, czyli więcej niż wynoszą łączne emisje globalnego lotnictwa i transportu morskiego. Wydobycie fosforytów niszczy krajobrazy i generuje radioaktywny fosfogips, a wydobycie potasu przyczynia się do zasolenia gleby i zanieczyszczenia wód.
Biochar z ludzkich odpadów wpisuje się w ideę cyrkularnego zarządzania biopierwiastkami, minimalizując odpady i emisje gazów cieplarnianych. Badania podkreślają znaczenie zintegrowanych rozwiązań, które wykorzystują nie tylko fekalia, ale także mocz, ścieki komunalne i odpady zwierzęce. Dr Johannes Lehmann z Cornell University zaznacza, że implikacje biocharu wykraczają poza rolnictwo, wpływając na ekonomię i geopolitykę, redukując zależność krajów od importowanych nawozów i wspierając bezpieczeństwo żywnościowe. Może to nawet przyczynić się do łagodzenia migracji klimatycznych, której jednym z głównych czynników jest załamanie rolnictwa.
Regulacje, akceptacja społeczna i inwestycje – co zdecyduje o przyszłości biocharu
Przyszłość rynku biocharu z ludzkich odpadów w dużej mierze będzie zależeć od odpowiednich regulacji prawnych, wsparcia publiczno-prywatnego oraz wdrożenia kompleksowych rozwiązań systemowych, obejmujących aspekty technologiczne, logistyczne i społeczne. Pomimo wyzwań, potencjał tej technologii w sprostaniu globalnemu kryzysowi nawozowemu i wspieraniu zrównoważonego rozwoju jest ogromny, co czyni ją kluczowym elementem przyszłej gospodarki o obiegu zamkniętym.
Czytaj też:
Fotografia: Tim Mossholder, Unsplash