Återvunnen och åldrad mänsklig urin kan användas som gödningsmedel med låg risk att överföra antibiotikaresistent DNA till miljön, enligt ny forskning från University of Michigan.

Det är ett nyckelresultat i arbetet med att identifiera mer hållbara alternativ till allmänt använda gödselmedel som bidrar till vattenföroreningar. Deras höga halter av kväve och fosfor kan stimulera tillväxten av alger, som kan hota våra dricksvattenkällor.

Urin innehåller kväve, fosfor och kalium – viktiga näringsämnen som växter behöver för att växa. I dag, kommunala reningssystem tar inte helt bort dessa näringsämnen från avloppsvattnet innan det släpps ut i floder och bäckar. På samma gång, att tillverka syntetiska gödselmedel är dyrt och energikrävande.

U-M leder landets största konsortium av forskare som utforskar tekniken, systemkrav och sociala attityder förknippade med urinhärledda gödselmedel.

Under de senaste åren, gruppen har studerat avlägsnande av bakterier, virus, och läkemedel i urin för att förbättra säkerheten för gödselmedel som härrör från urin.

I denna nya studie, Forskare har visat att bruket att "åldra" uppsamlad urin i förseglade behållare under flera månader effektivt deaktiverar 99 % av antibiotikaresistenta gener som fanns i bakterier i urinen.

"Baserat på våra resultat, vi tror att mikroorganismer i urinen bryter ner det extracellulära DNA:t i urinen mycket snabbt, " sa Krista Wigginton, U-M docent i anläggnings- och miljöteknik, och motsvarande författare på en studie publicerad idag i Miljövetenskap och teknik .

"Det betyder att om bakterier i den uppsamlade urinen är resistenta mot antibiotika och bakterierna dör, som de gör när de förvaras i urin, det frigjorda DNA:t kommer inte att utgöra någon risk för att överföra resistens mot bakterier i miljön när gödseln appliceras."

Tidigare forskning har visat att antibiotikaresistent DNA kan hittas i urin, väcker frågan om huruvida gödselmedel som härrör från det kan överföra detta motstånd.

Forskarna samlade in urin från mer än 100 män och kvinnor och lagrade det i 12 till 16 månader. Under den perioden, ammoniaknivåerna i urinen ökar, sänka surhetsgraden och döda de flesta bakterier som donatorerna fäller. Bakterier från urinvägsinfektioner har ofta antibiotikaresistens.

När ammoniaken dödar bakterierna, de dumpar sitt DNA i lösningen. Det är dessa extracellulära DNA-bitar som forskarna studerade för att se hur snabbt de skulle brytas ner.

Urin har använts som växtgödsel i tusentals år, men har under senare år fått en närmare titt som ett sätt att skapa en cirkulär näringsekonomi. Det skulle kunna möjliggöra tillverkning av konstgödsel på ett mer miljövänligt sätt, minska energin som krävs för att hantera näringsämnen vid avloppsreningsverk, och skapa lokala gödselkällor.

"Det finns två huvudorsaker till att vi tror att uringödsel är framtidens väg, ", sa Wigginton. "Vårt nuvarande jordbrukssystem är inte hållbart, och hur vi hanterar näringsämnen i vårt avloppsvatten kan bli mycket effektivare."

I sitt pågående arbete, U-M-ledarteamet går mot jordbruksmiljöer.

"Vi gör fältexperiment för att utvärdera teknik som bearbetar urin till ett säkert och hållbart gödningsmedel för matgrödor och andra växter, som blommor. Än så länge, våra experimentella resultat är ganska lovande, sa Nancy Love, kollegiet Borchardt och Glysson och professor i anläggnings- och miljöteknik vid U-M.

Studien har titeln "Ödet för extracellulärt DNA vid produktion av gödningsmedel från källseparerad urin."