Wisconsin är känt som Amerikas mejeriland - mer än en tredjedel av alla kor i Amerika lever på cirka 3, 000 gårdar i staten. Dessa bovina invånare bidrar till en blomstrande mejeriindustri, men mjölk är inte det enda som de producerar i enorma mängder. Att många kor oundvikligen leder till en betydande mängd gödsel, och att hantera att organiskt avfall är ett viktigt problem för alla som bor i staten.

"Det är ett fruktansvärt komplext problem och vi bidrar alla till det och påverkas av det, " säger Victor Zavala, Richard H. Soit biträdande professor i kemisk och biologisk teknik vid University of Wisconsin-Madison. "Jordbruk genererar gödseln och vi påverkas alla av dess miljöpåverkan. Men gödselproduktionen drivs av starka ekonomiska krafter som kommer från tätorter som efterfrågar mejeriprodukter."

Fosforavrinning från gödsel orsakar algblomning i vattendrag. Gödsel frigör också patogena bakterier och metangas. Teknik finns för att bearbeta organiskt avfall, samtidigt som man återvinner värdefulla produkter som biogas och struvit som gödningsmedel; men dessa tekniker är dyra och överkomliga endast för stora gårdar.

Än, att besluta om en lämplig lösning innebär mycket mer än enbart teknikkostnad:Var ska man lokalisera gödselbearbetningsanläggningar, hur man transporterar avfallet, och vem som ska betala för utrustningen är alla utmanande frågor. Med så många konkurrerande intressen, ingen enskild individ kan realistiskt hålla reda på alla kostnader, förmåner, och begränsningar. "Det här problemet är för komplext. Du måste hitta enklare och mer direkta sätt att förklara interaktionerna mellan sociala, ekonomiska och tekniska aspekter på människor som fattar beslut, säger Zavala.

Motstridiga intressenters intressen komplicerar problemet ytterligare; oftast uppstår sådana konflikter i onödan på grund av brist på data om teknik och logistiska begränsningar.

Ett ramverk för beslutsfattande kan hjälpa människor att bättre förstå det stora antalet faktorer som måste beaktas och att begränsa alternativen till några potentiella lösningar – och Zavala och hans kollegor utvecklar ett sådant ramverk för att hjälpa människor att nå överenskommelser i komplexa och potentiellt kontroversiella beslut som gödselhantering. Genom att systematiskt kvantifiera kostnaderna, miljöpåverkan, och människors åsikter och prioriteringar, dessa verktyg kan hjälpa till att leda till kompromisslösningar som maximerar den kollektiva intressenternas tillfredsställelse.

Med stöd från det amerikanska jordbruksdepartementet, National Science Foundation, U.S. Environmental Protection Agency, och Dane County i Wisconsin, Zavala skapar beslutsfattande ramar som myndigheter och industri kan använda för att identifiera optimala strategier för att ta itu med gödselhanteringsproblemet.

"Vi hoppas att med detta ramverk, vi kan ha en mer informerad förhandlingsprocess. Istället för att bara berätta för intressenter vad de ska göra, vi vill ge bättre ramar för människor att förhandla om vad gödselhanteringsinfrastrukturen skulle göra, " säger Zavala, som leder insatsen tillsammans med Rebecca Larson, en biträdande professor i biologisk och systemteknik vid UW-Madison.

Viktigt, forskarna kommer att inkludera kvantitativa mått på intressenternas tillfredsställelse i sina modeller för att säkerställa att åsikterna från alla grupper – landsbygds- och stadssamhällen, bönder, politiker, miljötillsynsmyndigheter, och vetenskapsmän likadana – hörs och beaktas.

"Vi försöker komma med rättvisa lösningar som gläder så många intressenter som möjligt, med den viktiga observationen att du mycket sällan kommer att kunna tillfredsställa alla, ", säger Zavala. "Ramverket kan också användas för att informera intressenter om hur deras åsikter påverkar (eller inte) det slutliga beslutet. Det är en kraftfull information."

I relaterad forskning, Zavala och kollegor avslutade nyligen ett projekt om organisk avfallshantering i Dane County, Wisconsin. Det laget inkluderade UW-Madison/UW Extension-samarbetspartners från avdelningarna för biologiska systemteknik, Kemisk och biologisk teknik, Markvetenskap, och vattenresurser. Finansiering för projektet gavs av Dane County. Teamets analys av boskapen i studieområdet Upper Yahara Watershed indikerar ett överskott på upp till nästan dubbelt så mycket gödselfosfor i jämförelse med grödans upptag. Nivån på överskottet tyder på ett behov av att omfördela gödseln utanför undersökningsområdet.