Cirkulärt kretslopp för näringsämnen och matproduktion

En av våra största utmaningar inom hållbarhet och cirkulära samhällen är att hantera det ständigt ökande kravet på att jordbruk och naturresurser måste tillgodose behoven hos en växande befolkning. Det finns ett stort behov av att sluta kretsloppet för viktiga näringsämnen. För att uppnå cirkularitet, spårbarhet och hållbara värdekedjor för matproduktion och näringsämnen så är det viktigt att vi utnyttjar lokala resurser.

I projektet kommer vi att utvärdera olika metoder för återvinning av avloppsvatten samt utvinning av näringsämnen och för användning som bevattning och gödsling i livsmedelsproduktion i en vertikal gård. Dessa avfallsströmmar kan potentiellt bidra till att förse livsmedelsproduktionen med såväl vatten som näringsämnen. Vissa fraktioner har ett högt näringsinnehåll, men idag saknas effektiva tekniker för att utvinna näringsämnena (till exempel kväve och fosfor) och återföra dem till livsmedelsproduktionen.

Cirkularitet och spårbarhet för näringsämnen

Vi kommer att utvärdera olika tekniker för återvinning av avloppsvatten och utvinning av näringsämnen från olika avfallsströmmar. Till exempel kommer vi att genomföra flera experiment där vi studerar olika adsorptionsmetoder med olika filtermaterial samt pyrolys och hydrotermisk karbonisering av biomassa (HTC). Inom delprojektet kommer vi att konstruera en testbädd i vårt universitetslaboratorium och en vertikal gård belägen i DN-skrapan i Stockholm. Tillförseln av näringsämnen och vatten kommer att optimeras så att innehållet av näringsämnen i bevattningen motsvarar grödans behov.

Vi kommer att utvärdera metoder för att spåra och karakterisera olika avfallsströmmar. För denna del kommer vi att använda realtidsbaserad sensorteknik med en så kallad ”multispektral kamera”. Kameran mäter reflektansen hos olika objekt, vilket skapar signaler inom specifika våglängdsspektra. Vi kan översätta dessa signaler till tolkningsbara egenskaper, t.ex. proteinhalt, fukthalt, tillväxt och förekomst av växtsjukdomar.

Målen för delprojektet är att:

• Hitta säkra metoder för regenerering och återvinning av avloppsvatten och näringsämnen.
• Använda de extraherade näringsämnena i lokal livsmedelsproduktion. Eftersom ca 50 procent av frukt, grönsaker och örter idag importeras från t.ex. Spanien är det av hög prioritet att öka den inhemska odlingen av dessa grödor. Sveriges klimat gör det svårt att odla dessa på friland, så urbana odlingar inomhus kommer förmodligen att bli viktigare i framtiden. Inom projektet kommer vi att skapa ett slutet kretslopp genom att återanvända näringsämnen från avfallskedjan för lokal livsmedelsproduktion. Lokala grödor är mer kväveeffektiva och kan minska de stora förluster som sker i dagens konventionella jordbruk. Därför är det viktigt att utvärdera vilka frukter och växter som är mest lämpade och har störst potential att produceras i lokala odlingssystem och vilka som kan vara strategiskt (kan vara marknadsberoende) eller miljömässigt bäst att fokusera på.
• Omvandla organiskt material via termiska processer, såsom hydrotermisk karbonatisering, till näringsämnen (särskilt kväve) och processvärme, som sedan kan återanvändas.
• Spåra näringsinnehåll och eventuella föroreningar i det organiska materialet uppströms. Det är viktigt att kunna beräkna näringsvärdet och därigenom styra och optimera gödslingen. Det är också viktigt att kunna upptäcka eventuella föroreningar för att vid behov kunna vidta ytterligare behandlingsåtgärder.