Ravinteiden talteenottoa Australian auringon alla

Jos olet lainkaan kuin minä, rakastat ruokaa. Kuka tahansa ystävistäni todennäköisesti kertoisi sinulle, että minulla on aina nälkä eikä ole olemassa ruokalajia, josta en pitäisi. Sen takia minusta on erityisen mielenkiintoista ja palkitsevaa päästä tekemään väitöstyötäni entistä kestävämmän ruoantuotannon puolesta tehostamalla maanviljelyssä käytettyjen ravinteiden käyttöä. Kun minulle lisäksi tarjoutui mahdollisuus suorittaa vuosi väitöstyöstäni tutkijavaihdossa Queenslandin yliopistossa Australiassa, en miettinyt kahta kertaa lähteäkö vaiko eikö.

Ravinteiden talteenotto jätevesistä - uhka vai mahdollisuus?

Viime vuosikymmenten räjähdysmäisen väestönkasvun seurauksena koko maapallon väestöä olisi nykypäivänä täysin mahdotonta ruokkia ilman keinotekoisten lannoitteiden käyttöä maataloudessa. Nykyinen lannoitetuotanto sen sijaan ei ole lainkaan kestävää, vaan kuluttaa tarpeettoman paljon niin rajallisia luonnonvaroja kuin energiaakin. Askel kohti kestävämpää ruoantuotantoa olisi kierrättää jo kertaalleen lannoitteina käytetyt ravinteet takaisin maatalouskäyttöön entistä tehokkaammin.

Kun ihmiset syövät maanviljelijöiden tuottamaa ruokaa, suuri osa viljelystuotteisiin sitoutuneista ravinteista kulkee suoraan kehomme läpi. Toisin sanoen huuhtelemme ison osan lannoitteina käytetyistä ravinteista alas vessanpöntöstä, mistä ne kulkeutuvat jätevedenpuhdistamoille ja tarjoavat näin ollen tilaisuuden niiden talteenotolle keskitetysti.

Jätemateriaalista talteen otettujen ravinteiden käyttö ruoantuotannossa on tietysti aihe, joka saattaa kuluttajassa herättää puistatusta ja huolta lannoitteiden turvallisuudesta. Tästä syystä ei riitä, että ravinteiden talteenotto jätevesistä on riittävän tehokasta, vaan myös lopputuotteen turvallisuus pitää selvittää. Omassa tutkimuksessani olen keskittynyt varmistamaan, että jätevedessä esiintyvät lääkeainejäämät eivät päädy tuottamaani ravinnekonsentraattiin.

Elektrokemiallisia edistysaskeleita pandemia-arjesta huolimatta

Tärkeimmät lannoitteina käytetyt ravinteet typpi, kalium ja fosfori esiintyvät jätevesissä ionimuotoisina, eli niillä on joko positiivinen tai negatiivinen varaus. Tätä pystytään hyödyntämään elektrokemiaan perustuvissa talteenottomenetelmissä, joita omassa väitöstyössäni tutkin. Jätevesiliuoksessa varautuneet ravinnehiukkaset saadaan liikkumaan haluttuun suuntaan sähköisen jännitteen avulla. Vastaavasti systeemiin voidaan lisätä positiivisella ja negatiivisella varauksella varustettuja kalvoja, joiden läpi ionit joko pystyvät kulkemaan tai ei, jolloin niiden liikkumista voidaan kontrolloida entistä tarkemmin. Parasta on, että elektrokemialliset menetelmät eivät tyypillisesti vaadi kemikaalilisäyksiä vaan kuluttavat pelkkää sähköenergiaa. Jos tämä sähköenergia tuotetaan uusiutuvilla menetelmillä, elektrokemiallinen ravinteiden talteenotto voi olla hyvin kestävä ratkaisu.

Aiemmat Tampereella suorittamani laboratoriokokeet olivat jo antaneet lupaavia tuloksia, kun tutkijavaihtoni aika koitti. Australian-vuoteni aikana onnistuin kasvattamaan ravinteiden talteenottotehokkuutta noin 50 prosentista lähes 75 prosenttiin. Lisäksi pääsin hyödyntämään lääkeaineanalytiikkaa, jota meillä Tampereella ei ollut valmiina saatavilla.

Oman lisänsä tutkijavaihtovuoteeni toi luonnollisesti myös koko maailmaa vuoden 2020 aikana ravistellut koronapandemia. Vaikka vuoteni Australiassa oli todella erilainen kuin etukäteen odotin, olin loppujen lopuksi todella onnekkaassa asemassa: pystyin jatkamaan laboratoriokokeitani keskeytyksettä samaan aikaan kun kotiyliopistoni Tampereella suljettiin lähes kokonaan parin kuukauden ajaksi. Olen aiemminkin huomannut, että suurin osa niin ammatillisesta kuin henkilökohtaisesta kasvusta tapahtuu tutun ympäristön ja oman mukavuusalueen ulkopuolella, eikä tämäkään kerta ollut poikkeus tuohon sääntöön.

Veera Koskue on tohtorikoulutettava Tampereen yliopistossa, Bio- ja kiertotalouden tutkimusryhmässä. Hän sai vuonna 2019 kannustusapurahan Gasumin rahastolta tutkijavaihtoa varten.