MOŽNOST PONOVNE UPORABE OČIŠČENE ODPADNE VODE V MESTNI RASTLINSKI PRIDELAVI HRANE

(1)

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA AGRONOMIJO

Gala ŠENK

MOŽNOST PONOVNE UPORABE OČIŠČENE ODPADNE VODE V MESTNI RASTLINSKI

PRIDELAVI HRANE

DIPLOMSKO DELO Univerzitetni študij - 1. stopnja

Ljubljana, 2021

(2)

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA AGRONOMIJO

Gala ŠENK

MOŽNOST PONOVNE UPORABE OČIŠČENE ODPADNE VODE V MESTNI RASTLINSKI PRIDELAVI HRANE

DIPLOMSKO DELO Univerzitetni študij - 1. stopnja

POTENTIAL FOR THE RE-USE OF PURIFIED WASTE WATER IN URBAN VEGETABLE FOOD PRODUCTION

B. SC. THESIS Academic Study Programmes

Ljubljana, 2021

(3)

Šenk G. Možnost ponovne uporabe očiščene odpadne vode v mestni rastlinski pridelavi hrane.

Dipl. delo (UN). Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 2021

II

Diplomsko delo je zaključek Univerzitetnega študijskega programa prve stopnje Kmetijstvo – agronomija. Delo je bilo opravljeno na Katedri za agrometeorologijo, urejanje kmetijskega prostora ter ekonomiko in razvoj podeželja.

Študijska komisija Oddelka za agronomijo je za mentorja diplomskega dela imenovala prof. dr.

Marino Pintar.

Komisija za oceno in zagovor:

Predsednik: prof. dr. Dominik VODNIK

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo Član: prof. dr. Marina PINTAR

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo Član: doc. dr. Marko ZUPAN

Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo

Datum zagovora: 10.9.2021

(4)

III

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ŠD Du1

DK UDK 628.381:633/635.018(043.2)

KG odpadna voda, urbano vrtnarstvo, očiščena odpadna voda, ponovna uporaba, kmetijska pridelava

AV ŠENK, Gala

SA PINTAR, Marina (mentor)

KZ SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101

ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Univerzitetni študijski program prve stopnje Kmetijstvo - agronomija

LI 2021

IN MOŽNOST PONOVNE UPORABE OČIŠČENE ODPADNE VODE V MESTNI RASTLINSKI PRIDELAVI HRANE

TD Diplomsko delo (Univerzitetni študij - 1. stopnja) OP VI, 15 str., 2 pregl., 36 vir.

IJ sl JI sl/en

AI Namen diplomske naloge je bil pregled člankov in raziskav na temo ponovne uporabe očiščene odpadne vode v urbani kmetijski pridelavi. Napovedi za podnebne spremembe niso vzpodbudne, zato je potrebno skrbno varovati vodne vire in uporabljati prakse, ki bi zmanjšale porabo vode. Po napovedih se bo povečalo tudi število prebivalcev, kar lahko ogrozi zadostno preskrbljenost s hrano ter povzroči pomanjkanje kmetijskih zemljišč. Urbana pridelava vrtnin in ponovna uporaba očiščene odpadne vode je lahko delna rešitev tega problema. Namakanje z odpadno vodo poveča količino hranil, katera drugače dodajamo z gnojili, predvsem dušika in fosforja, izrednega pomena je, da se uporabi voda, ki je mikrobiološko čista. Konvencionalne čistilne naprave so slabo učinkovite pri odstranjevanju mikroonesnaževal in patogenov, potrebne so dodatne tehnologije, kot so globinska, površinska in membranska filtracija, adsorpcija, ionska izmenjava ter napredni oksidacijski procesi (ozon, UV). V Sloveniji je bilo v letu 2020 prečiščenih 159,3 milijona m3 (69 %) odpadnih voda, vendar se le-ta za namakanje kmetijskih zemljišč ne uporablja. Evropska unija v svojih programih financira ogromno projektov na temo trajnostnega razvoja, mnogi med njimi so usmerjeni v razbremenitev naravnih virov in urbano pridelavo hrane.

(5)

IV

KEY WORDS DOCUMENTATION ND Du1

DC UDC 628.381:633/635.018(043.2)

CX wastewater, urban gardening, urban agriculture, treated wastewater, reuse, agricultural production

AU ŠENK, Gala

AA PINTAR, Marina (supervisor) PP SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101

PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Agronomy, Academic Study Programme in Agriculture - Agronomy

PY 2021

TI POTENTIAL FOR THE RE-USE OF PURIFIED WASTE WATER IN URBAN VEGETABLE FOOD PRODUCTION

DT B. Sc. Thesis (Academic Study Programmes) NO VI, 15 p., 2 tab., 36 ref.

LA sl AL sl/en

AB The purpose of the graduation thesis was to take an overview of researches which deal with reuse of treated wastewater in urban vegetable food production. Since future climate change predictions are not encouraging, we must make an effort to protect our water sources and minimize the consumption of water in general. It is also predicted that world population will rise which may jeopardize an adequate food supply and cause a shortage of agricultural land. Urban food production and reuse of treated wastewater may be a partial solution. Irrigation with wastewater increases the amount of nutrients, which are usually added with fertilization, especially nitrogen and phosphorus, it is of utmost importance to use water that is microbiologically pure. Conventional wastewater treatment plants are poorly effective in removing micro-contaminants and pathogens, additional technologies such as depth, surface and membrane filtration, adsorption, ion exchange and advanced oxidation processes are needed (ozone, UV). In 2020, 159.3 million m3 (69 %) of wastewater was treated in Slovenia, however, for now it is not used for irrigating agricultural land. The European Union with its programs funds a lot of projects, many of them are aiming at relieving natural resources and urban food production.

(6)

V

KAZALO VSEBINE

Str.

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA III

KEY WORDS DOCUMENTATION IV

KAZALO VSEBINE V KAZALO PREGLEDNIC VI

1 UVOD ... 1

2 URBANA PRIDELAVA ... 2

2.1 URBANA PRIDELAVA HRANE V TUJINI ... 3

2.2 URBANA PRIDELAVA V LJUBLJANI ... 3

3 ODPADNA VODA ... 5

3.1 ODPADNA VODA V SLOVENIJI ... 6

4 DODATNI UKREPI ZA IZBOLJŠANJE KAKOVOSTI ODPADNIH VODA ... 8

5 PREDNOSTI IN SLABOSTI OČIŠČENE ODPADNE VODE ... 8

5.1 VPLIV NA TLA ... 8

5.2 VPLIV NA OKOLJE ... 9

5.3 EKONOMSKI VPLIV ... 9

6 ZAKONODAJA V EU ... 10

7 SKLEP ... 12

8 VIRI ... 13

(7)

VI

KAZALO PREGLEDNIC

Str.

Preglednica 1: Razredi kakovosti predelane vode ter dovoljena uporaba v kmetijstvu in metoda namakanja

9 Preglednica 2: Zahteve glede kakovosti predelane vode za namakanje v kmetijstvu 10

(8)

Šenk G. Možnost ponovne uporabe odpadne vode v mestni rastlinski pridelavi.

1 1 UVOD

Ocenjuje se, da se bo do leta 2050 svetovna populacija povečala za približno dve milijardi (Alexandratos in Bruinsma, 2012). Obstoječi vodni viri in vodna infrastruktura so preobremenjeni, da bi zagotovili preskrbljenost z vodo. Do leta 2050 bo skoraj milijarda ljudi živela v mestih s trajnim pomanjkanjem vode in 3,1 milijarde prebivalcev se bo soočalo s sezonskim pomanjkanjem vode (McDonald in sod., 2011). Prav tako se bomo zaradi hitre urbanizacije soočali s problemom pomanjkanja primernih kmetijskih zemljišč (Azunre, 2019).

Da bomo lahko sledili vedno večjemu povpraševanju za hrano, bomo morali najti nove rešitve za pridelavo. Pridelava hrane v urbanem okolju je lahko delna rešitev za to. Vrtovi na strehah, kmetije v zaprtih prostorih in rastlinjaki na strehah, ki so bili v zadnjem desetletju zelo raziskovani, bi lahko pripomogli k boljši prehranski preskrbljenosti (Rufi-Salis in sod., 2020) in manjši porabi vode v kmetijstvu (Mempel in sod., 2020).

Pridelava v urbanem okolju se osredotoča na prakse, ki ohranjajo vire in zmanjšajo vložke, predvsem take, ki bi lahko bili škodljivi (herbicidi in pesticidi). Obstajajo različni načini zmanjševanja porabe vode v urbani pridelavi, kot je zbiranje vode (deževnice ali sive vode), ponovna uporaba vode in izboljšane tehnike namakanja kot je na primer kapljično namakanje (Nolasco, 2013).

Slovenija po skupni količini vode na prebivalca izstopa iz evropskega povprečja, saj ga za skoraj štirikrat presega. Letno se v Sloveniji v rekah in potokih pretoči okoli 34 milijard m³ vode (Čuček, 2011). Izjema je le kraški svet, kjer je vode manj (Nučič, 2011).

Leta 2020 je Evropska komisija izdala novo uredbo o minimalnih zahtevah pri ponovni uporabi vode. Cilj uredbe je določiti usklajene parametre, ki zagotavljajo varnost okolja, ljudi in živali pri ponovno uporabljeni vodi za namakanje kmetijskih površin, spodbuja krožno gospodarstvo in podpira prilagajanje podnebnim spremembam. S tem želijo vzpodbuditi prakso ponovne uporabe vode, zmanjšati vodni stres in sušo. Uredba pripomore k ciljem o trajnostnem upravljanju vode in ustrezni infrastrukturi za sanitacijo (Uredba Komisije ..., 2020).

Evropska unija (EU) je z namenom bolj trajnostnega življenja začela program Horizon 2020, ki financira ogromno projektov. Eden izmed njih je projekt EdiCitNet (Mreža užitnih mest), ki zajema vse oblike urbane pridelave in proizvodnje hrane, distribucije in uporabe (kot so vrtovi v urbanih soseskah, čebelarstvo ali ovčereja, gradnja zelenih sten, visokotehnološki pristopi za gojenje hrane v zaprtih prostorih, kuharski dogodki ter uporaba lokalno pridelane mestne hrane v restavracijah) (EdiCitNet, 2021).

Namen diplomske naloge je pregled raziskav na temo uporabe prečiščene odpadne vode v urbani rastlinski pridelavi v tujini in v Sloveniji. Ugotoviti ali se kje že uporabljajo te prakse, izpostaviti prednosti, slabosti, težave, ki se pojavljajo in navesti morebitne rešitve.

(9)

2 2 URBANA PRIDELAVA

Zanimanje za urbano kmetijstvo vztrajno narašča. Raziskave v zadnjih dveh desetletjih nakazujejo, da ima več pomembnih funkcij v mestih. Urbano kmetijstvo je lahko definirano kot gojenje rastlin in vzreja živali za prehrano v mestih in okolici. Značilno zanj je bližina trga, tekmovalnost za zemljišča, omejen prostor, uporaba mestnih organskih odpadkov in odpadne vode, nizka stopnja organiziranosti kmetov in visoka stopnja specializiranosti. Pomembna značilnost urbanega kmetijstva je njegova vpletenost v gospodarski, socialni in ekološki sistem mesta (van Veenhuizen, 2006).

Urbano kmetijstvo se je pojavilo že vsaj 4000 let nazaj v takratni Perziji, sedanjem Iranu.

Razvoj in razširjenost urbanega kmetijstva je pospešila industrializacija v drugi polovici 19.

stoletja (Kozina in sod., 2019). V Sloveniji se je pridelovanje vrtnin za lastne potrebe razširilo na začetku 20. stoletja, predvsem v obliki vrtov okoli hiš, pojavili so se prvi zakupniki manjših parcel, vendar vrtičkarstvo še ni bilo tako organizirano kot drugje po Evropi. Dopolnjevanje nezadostnih stanovanjskih površin z zasebnim odprtim prostorom in zagotavljanje prehranskih surovin za socialno šibke sloje sta bila glavna motiva vrtičkarstva do konca 2. svetovne vojne.

Po vojni pa se so motivi spremenili, v ospredju sta rekreacija in oddih (Jamnik in sod., 2009).

Urbana pridelava se izvaja v mestih in na njihovem obrobju. Urbano kmetijstvo se deli na različne tipe urbanih vrtov in urbanih kmetij. Urbane vrtove lahko razdelimo na najemne, družinske, izobraževalne, skupnostne in terapevtske vrtove. Urbane kmetije s poslovnim modelom, ki za svoje proizvode ali storitve koristijo bližino mesta. Poznamo počitniške, socialne, izobraževalne, terapevtske, lokalne kmetije za hrano, ekološke kmetije, kmetije kulturne dediščine in eksperimentalne kmetije (Kozina in sod., 2019). Večina kmetij je za razliko od urbanih vrtov osredotočenih na ekonomske koristi, poleg tega pa zavedno ali nezavedno ustvarjajo tudi socialne koristi (Lohrberg in sod., 2016).

Pospešena urbanizacija v zadnjih desetletjih ogroža trajnostno kmetijstvo na obrobjih mest. Do leta 2030 bo približno dve tretjini svetovnega prebivalstva živelo v mestih. S tem se bo povečalo povpraševanje po zemljiščih v mestih, kmetijska zemljišča na obrobjih mest bodo izrinjena, kar ima lahko strašne posledice pri prehranski varnosti in stopnji revščine (Azunre, 2019).

Eden od načinov urbanega kmetovanja je pridelava v zaprtih prostorih, kjer je le ta kontrolirana in neodvisna od zunanjih pogojev. Pogosto se izvaja v nivojih, zato se za tako pridelavo uporablja tudi izraz vertikalno kmetijstvo. Rastline dobijo energijo potrebno za rast z umetno osvetlitvijo in sicer z LED lučmi. Pri tem načinu pridelave je omogočeno količinsko in časovno natančno dodajanje hranil ter ni potrebe po uporabi pesticidov. Izrednega pomena je tudi manjša poraba vode, saj ta kroži. Z zbiranjem in vračanjem vode, ki izhlapi je sistem glede porabe vode izjemno učinkovit. (Mempel in sod., 2020). V primerjavi s konvencionalnim kmetijstvom se porabi kar 95 % manj vode (Pinstrup-Andersena, 2018). Slabost takega sistema je velika poraba

(10)

3

električne energije, kar polovica se nameni za osvetlitev, preostanek pa za klimatizacijo, razvlažilce zraka in ostale naprave (Mempel in sod., 2020).

V zadnjem desetletju se v večjih mestih razvija urbana pridelava hrane v različnih oblikah, kot so rastlinjaki na strehah, vrtovi na strehah in kmetovanje v zaprtih prostorih, ki delujejo na različnih praksah (hidroponika, akvaponika, aeroponika). V raziskavi, kjer so primerjali linearen in zaprti hidroponski sistem so ugotovili, da se pri slednjem dnevno zmanjša namakanje za 40 % (Rufi-Salis in sod., 2020).

2.1 URBANA PRIDELAVA HRANE V TUJINI

Urbana pridelava pridobiva na pomenu tudi v tujih večjih mestih. V velikih in gosto poseljenih mestih, kjer primanjkuje tudi kvalitetne kmetijske površine, se razvija urbana pridelava v zaprtih prostorih. V mestih kot so Singapur, Dubaj in Tokio so take prakse pogoste, tam so izpeljali že kar nekaj projektov (Mempel in sod., 2020). V Dubaju deluje podjetje Badia, ki s vertikalno pridelavo na hidroponskem sistemu prideluje solatnice in začimbnice, namenjene restavracijam v okolici (Badia farms, 2021).

Tudi v Združenih državah Amerike se posvečajo vertikalni pridelavi, kjer je leta 2016 podjetje Aerofarm postavilo največje vertikalno kmetijo, ki je s približno 6500 m² (0,65ha) največje v Ameriki, verjetno tudi na svetu. Tehnologija pridelave je aeroponika, pri tem naj bi uporabili kar 95 % manj vode. Veliko podjetjem ni uspelo, saj je poleg velikega finančnega vložka in stroška za energijo, težko tekmovati s cenami proizvodov konvencionalne pridelave (Pinstrup – Andersen, 2018).

2.2 URBANA PRIDELAVA V LJUBLJANI

Razcvet urbane pridelave oziroma vrtičkarstva v Ljubljani je bil leta 1984, takrat so vrtički zavzemali dva kvadratna kilometra, na 289 območjih ravninskega dela Ljubljane. Pojavljali so se ob industrijskih in poslovnih conah, ob nasipih železniških prog, ob prometnih cestah, na neizkoriščenih gradbenih parcelah in med stanovanjskimi bloki. Do devetdesetih let je površina vrtičkov naraščala, nato pa se je od leta 1995 do 2008 zmanjševala. Mestna občina Ljubljana je zaradi varovanja podtalnice in vizualnih razlogov odstranila vrtičke okoli Žal, ob Vojkovi cesti in ob Savi južno od Črnuč (Jamnik in sod., 2009).

Mestna občina Ljubljana si je zastavila cilj, da uporabi mestne površine za pridelavo hrane in lokalno samooskrbo. Tako so uredili 9 območij (Dravlje, Štepanjsko naselje, Ježica, Rakova jelša, Vojkova, Iga Grudna, Grba, Vižmarje - Brod in park Muste) za vrtičkarstvo, kjer lahko prebivalci Ljubljane najamejo vrt. Tam imajo vso potrebno infrastrukturo, uporabniki pa se lahko tudi udeležijo izobraževanj o vrtnarjenju. Vzpostavili so učne vrtove, kjer izobražujejo vrtičkarje ekološkega vrtnarjenja (MOL, 2021).

(11)

4

Uporabniki urbanih vrtov oziroma vrtičkov so omembe vreden porabnik vode. Njihove navade zalivanja so zelo različne, od vsakodnevnega zalivanja do zalivanja po potrebi oziroma ob suši.

Kjer je podzemna voda plitvo pod površino so vodnjaki kopani ali zabiti v tla. Na območju vodarne Kleče in Hrastje te možnosti ni, saj je gladina podtalnica globje. Najpogostejši način zalivanja ljubljanskih vrtičkarjev je uporaba deževnice, saj jo uporablja kar 60 %. Na drugem mestu je uporaba vode iz vodnjakov (31 %), na tretjem dostavljena voda (29 %), sledi voda iz vodovodnega omrežja (16 %) in nazadnje zajemanje vode iz reke (9 %). Drugače pa je pri uporabnikih zasebnih vrtov okoli stanovanjskih hiš, kar 77 % lastnikov vrtove zaliva z vodo iz vodovodnega omrežja (Jamnik in sod., 2009).

(12)

5 3 ODPADNA VODA

Uporaba odpadne vode v kmetijstvu sega v bronasto dobo (3200 – 1100 pred našim štetjem).

Že v antični Grčiji in Rimu so odpadno vodo uporabljali za namakanje in gnojenje kmetijskih površin na obrobju mest. Po letu 1800 je več mest (Paris, London, Boston) uporabljalo odpadno vodo za namakanje, kar je vodilo do izbruhov bolezni. Leta 1973 je svetovna zdravstvena organizacija (WHO) izdala prvi dokument z napotki o varni uporabi in prečiščevanju odpadne vode (Jaramillo in Restrepo, 2017). Evropska unija je izdala novo uredbo, ki začne veljati 26.

junija 2023. Z njo želi poenotiti kvaliteto in varno uporabo prečiščene odpadne vode za vse članice evropske unije (Uredba Komisije..., 2020).

Približno 70 % svetovne porabe vode se uporablja za namakanje v kmetijstvu. Z uporabo očiščene odpadne vode bi pripomogli k zmanjšanju količine vode, ki se jo črpa iz naravnih virov in zmanjša količino odpadne vode, ki se odvaja v okolje. Odpadno vodo se za namakanje uporablja že stoletja, v zadnjih letih je večji pomen dobila v bolj sušnih predelih. V večini primerov uporabljajo neprečiščeno ali delno prečiščeno vodo, kar je veliko tveganje za zdravje ljudi in njihovo okolje (Pedrero in sod., 2010).

V nekaterih mestih je kopičenje odpadnih snovi postal resen problem, s kompostiranjem, vermikulturo in namakanjem z odpadno vodo, bi urbani predeli odpadke lahko pretvorili v uporabne vire (van Veenhuizen, 2006). Zaradi vse večjega pomanjkanja vode je uporaba prečiščene komunalne vode izjemnega pomena v državah Mediterana in drugih sušnih in pol sušnih območjih (Pedrero in sod., 2010). Najprimernejša za ponovno uporabo je komunalna voda (Capra in Scicolone, 2007).

Namakanje je ključnega pomena pri povečevanju pridelka. Kapljično namakanje v kombinaciji z uporabo odpadne vode je lahko učinkovit način pri pomanjkanju namakalne vode in varovanju okolja s prevelikim prejemom odpadnih voda. Odpadna voda se uporablja pri namakanju pridelkov, pašnikov, gozdov, parkov in golf igrišč. Nenadzorovano namakanje z odpadno vodo lahko privede do prenosa patogenov kot so bakterije, virusi, protozoje in helminti (paraziti) (Capra in Scicolone, 2007).

Približno 10 % vseh namakalnih površin je namakanih s prečiščeno ali neprečiščeno odpadno vodo (Jimenez in Asano, 2008). Odpadno vodo se pridobi iz različnih virov, iz industrije, kmetijstva ali gospodinjstev. Industrijska odpadna voda lahko vsebuje večje koncentracije kemikalij in težkih kovin. Odpadna voda pridobljena iz kmetijstva (poljedelstvo, živinoreja, predelovalni obrati) vsebuje večjo količino hranil potrebnih za rast rastlin in s tem tudi večjo biokemijsko potrebo po kisiku. Voda iz gospodinjstev se deli na sivo, rumeno in črno vodo.

Siva voda je voda iz kuhinjskih in kopalniških umivalnikov ter iz pralnih in pomivalnih strojev.

Rumena voda je voda, ki večinoma vsebuje urin ter črna voda, ki vsebuje urin in fekalije (Oyama, 2008).

(13)

6

Onesnažila v odpadni vodi so lahko kemijska, fizikalna ali mikrobiološka. Kemijska predstavljajo anorganske spojine (hranila), težke kovine, nanodelci in organska onesnažila (farmacevtski izdelki, izdelki za osebno nego, pesticidi). Nerazgradljive in nereaktivne snovi, kot so suspendirane trdne snovi, pesek, plavajoče trdne snovi (les in umetne snovi) spadajo med fizikalna onesnažila. Mikrobiološka vključujejo bakterije (E.coli, Salmonella spp.), helminte, protozoje in viruse (Ofori in sod., 2020). Pred izpustom odpadne vode v okolje je predhodno čiščenje izrednega pomena (Capra in Scicolone, 2007).

Ločimo tri stopnje čiščenja:

- Primarno: s pomočjo grabelj ali sit in peskolovi, kjer se mehansko odstrani usedljive in plavajoče snovi

- Sekundarno ali biološko: mikroorganizmi pretvorijo topne in koloidne snovi v mikrobno biomaso, katero se lahko loči od tekočine s sedimentacijski postopki

- Terciarno: procesi, kjer se odstranijo hranila (dušik in fosfor) (Roš in Zupančič, 2010) Zanimivo raziskavo so izvedli v Mehiki, kjer so ugotavljali primernost prečiščene komunalne vode za namakanje zelenjave pridelane v manjših urbanih predelih kot so terase, balkoni, manjši vrtovi. Vodo so prečistili z ozonacijo, rastline pa gojili v modulih iz recikliranih odpadkov (avtomobilske gume, plastenke, pločevinke). Ugotovili so, da je komunalna odpadna voda, če se le ta ne meša z industrijsko odpadno vodo, prečiščena z ozonacijo primerna za namakanje.

Pri tem je treba upoštevati, da niso izvedli analize vrtnin na vsebnost potencialno nevarnih snovi, te so izvedli za vodo, ki so jo uporabili in substrat v katerih so vrtnine pridelovali (Rojas- Valencia in sod., 2011).

3.1 ODPADNA VODA V SLOVENIJI

V Sloveniji je bilo v letu 2020 pred izpustom iz kanalizacijskih sistemov nazaj v okolje prečiščenih 159,3 milijona m³ (69 %) odpadnih voda. Največ odpadne vode je bilo prečiščene s terciarnim načinom čiščenja (70,0 %) (Statistični urad RS). V zadnjih letih narašča uporaba terciarnega in sekundarnega čiščenja, saj se od leta 2015 primarno čiščenje ne uporablja več.

Od leta 2002 do leta 2018 se je količina prečiščene odpadne vode s postopki sekundarnega čiščenja povečala za 118 % (iz 38 milijonov m³ na skoraj 46 milijonov m³), kar je posledica izvajanja zahtev iz Direktive o čiščenju komunalne odpadne vode (91/271/EGS) sprejete leta 1991, Uredbe o odvajanju in čiščenju komunalne odpadne vode (Uradni list RS, št. 98/15, 76/17 in 81/19) iz leta 2015 ter Uredbe o emisiji snovi in toplote pri odvajanju odpadnih voda v vode in javno kanalizacijo (Uredba o emisji …, 2007). V Evropski uniji je približno 70% prebivalcev priključenih na čistilne naprave. Največji delež je na Nizozemskem (99 %). Slovenija je z 68 % deležem pod evropskim povprečjem (ARSO, 2021).

V Sloveniji se za namakanje kmetijskih zemljišč prečiščena voda ne uporablja, največ je odteče v vodotoke, morje, nekaj pa je ponikne v tla. Uporaba prečiščene odpadne vode je smiselna v

(14)

7

bolj sušnih predelih. V Sloveniji sta to Pomurje in Primorska. V komunalni čistilni napravi (KČN) Koper letno odteče skoraj 4 milijone prečiščene odpadne vode v morje. S pravilno tehnologijo bi lahko komunalno odpadno vodo ustrezno prečistili, da bi bila ta primerna za namakanje (Drev in sod., 2012). Izrednega pomena je tudi pripravljenost ljudi (tako kmetijskih pridelovalcev kot uporabnikov) na uporabo prečiščene odpadne vode za namene namakanja. V raziskavi o možnosti uporabe vode iz čistilne naprave Zarica v okolici Kranja se je izkazalo, da imajo kmetijski pridelovalci pomisleke glede njene uporabe (Kos, 2016).

V Sloveniji so v okviru projekta LIFE RusaLCA leta 2015 zgradili malo čistilno napravo v občini Šentrupert. Voda je bila najprej konvencionalno obdelana nato pa v drugi fazi dodatno očiščena z uporabo nanodelcev nič-valentnega železa. Voda je s tem pridobila status pitne vode, vendar so jo v projektu uporabili za sekundarne namene v gospodinjstvih in skupne javne potrebe (za zalivanje vrtov in trave, pranje cest in avtomobilov, za potrebe gasilcev in lokalne industrije). Pri biološkem čiščenju nastaneta dve vrsti odpadkov, organsko blato in sediment.

Organsko blato se je predelalo v gradbeni proizvod, sediment pa je bil uporabljen kot dodatek pri mešanju betona. V projektu so s tem dokazali, da je možno odpadno vodo prečistiti brez trdnih odpadkov. Prav tako so zmanjšali vpliv čistilne naprave na evtrofikacijo površinskih voda za 20 % (Mladenovič in sod., 2017).

(15)

8

4 DODATNI UKREPI ZA IZBOLJŠANJE KAKOVOSTI ODPADNIH VODA Za namakanje v kmetijstvu je najpomembneje, da se uporabi voda, ki je mikrobiološko čista (Drev in sod., 2012). Konvencionalne čistilne naprave so slabo učinkovite pri odstranjevanju mikronesnaževal in patogenov (Rizzo in sod., 2020). S sekundarnim ali terciarnim čiščenjem ne moremo odstraniti vseh onesnaževal, predvsem raztopljenih in suspendiranih snovi, potrebne so dodatne tehnologije za prečiščevanje. Najpomembnejše so globinska, površinska in membranska filtracija, adsorpcija, ionska izmenjava ter napredni oksidacijski procesi (ozon, UV) (Roš in Zupančič, 2010).

V zadnjih letih so vse bolj raziskovane zelene tehnologije, kot so algni sistemi (AS), ki so v primerjavi s konvencionalnimi čistilnimi napravami energetsko manj potratni. Pri algnem sistemu gre za simbiozo foto-avtotrofne alge in heterotrofne bakterije, ki odstranijo organsko snov in hranila v enem procesu. S tem se porabi manj energije, saj ni potrebe po vpihovanju zraka kot pri konvencionalnih čistilnih napravah (Delanka-Pedige in sod., 2020).

5 PREDNOSTI IN SLABOSTI OČIŠČENE ODPADNE VODE

Uporaba odpadne vode ima številne okolijske prednosti, prav tako moramo biti pozorni na negativne vidike oziroma izzive, ki jih prinaša namakanje z odpadno vodo. Vplivi so odvisni od kvalitete odpadne vode. Ta je odvisna od kemijske in mikrobiološke sestave, strupenosti ter topnosti snovi, ki jih vsebuje. Drugi dejavniki so še pogostost namakanja, lastnosti tal in podnebne razmere (Ofori in sod., 2020).

5.1 VPLIV NA TLA

Namakanje z odpadno vodo poveča količino hranil, predvsem dušika in fosforja v primerjavi z namakanjem z naravno vodo. Dušik je esencialno hranilo za rastline, gradnik proteinov in nukleinskih kislin. Fosfor je prav tako izjemnega pomena za rast rastlin in količino pridelka, za razliko od dušika je nemobilen v tleh in tako težje dostopen rastlinam. Poveča se tudi organska snov v tleh, kar ima vpliv na značilnosti tal (stabilnost tal, barva, vir hranil in sposobnost zadrževanja hranil). Organski ogljik, ki služi kot vir hrane za mikrobe, pomaga izboljšati stabilnost tal. Mikroorganizmi pomagajo pri vezavi delcev tal v agregate in s tem izboljšajo strukturo tal (Ofori in sod., 2020). Odpadna voda vsebuje več kationov (natrij, magnezij, kalcij, železo) in anionov (klorid), s tem lahko pride do zasoljevanja tal, kar lahko povzroči osmotski stres v območju korenin in s tem zmanjša vodni potencial rastline (Djanaguiraman in Prasad, 2012). Povečana izmenljivost natrija (sodium adsorption ratio – SAR), katero se izračuna iz koncentracij kalcija, natrija in magnezija, ima lahko negativen vpliv na tla in pridelek. Povečan SAR zmanjša hidravlično prevodnost tal, s tem se zmanjša dostopnost vode za rastline (Ofori in sod., 2020).

(16)

9 5.2 VPLIV NA OKOLJE

Uporaba očiščene odpadne vode predstavlja odlično priložnost za zmanjšanje količine vode, ki je izčrpana iz površinskih voda in podtalnice, s tem bi zmanjšali pritisk na naravne vodne vire (Jaramillo in Restrepo, 2017). Ohranili bi kvaliteto naravnih vodnih virov s tem, ko bi v njih zmanjšali izpust neprečiščene odpadne vode, saj lahko ta vsebuje nitrate, fosfate, mikrohranila in težke kovine. Povečane koncentracije anorganskih hranil (nitratov in fosfatov) lahko vodijo v evtrofikacijo vodnih teles. Posledica je znižanje koncentracije kisika v vodotoku, kar povzroči smrt organizmov (ribe, žuželke). Uporaba prečiščene odpadne vode zmanjša uporabo mineralnih gnojil in s tem prepreči onesnaževanje podtalnice. Vendar lahko namakanje z odpadno vodo privede tudi do onesnaženja površinskih voda in podtalnice. Kvaliteta prečiščene vode je odvisna od vira odpadne vode, načina uporabe in tehnike prečiščevanja (Ofori in sod., 2021).

5.3 EKONOMSKI VPLIV

Raziskave kažejo na to, da kmetje z uporabo očiščene odpadne vode porabijo manj gnojil, saj ta vsebuje hranila, katera pripomorejo k večjemu pridelku. S tem zmanjšajo stroške in povečajo dobiček. Pozitiven vidik je tudi, da je prečiščena odpadna voda neodvisna od klimatskih pogojev in je tako na voljo v sušnem obdobju, s tem se izognemo vodnemu stresu rastlin in manjši količini pridelka. Namakanje s prečiščeno vodo povzroči tudi dodatne stroške tako kmetom kot upravljalcem čistilnih naprav. Velik strošek je uporaba dodatnih tehnologij, ki zagotovijo ustrezno prečiščeno odpadno vodo za namakanje. Ekonomski in logistični izziv je transport ali shranjevanje očiščene vode. V primerih, ko kmetje nimajo direktnega dostopa do prečiščene odpadne vode v čistilnih napravah je potreben nov cevovod, kar privede do večjih stroškov. Druga možnost je transport prečiščene odpadne vode z cisternami, kar pa zahteva tudi prostor za shranjevanje na kmetijah (Ofori in sod., 2020).

(17)

10 6 ZAKONODAJA V EU

Trenutno uporabo odpadne vode ureja uredba o odvajanju in čiščenju komunalne odpadne vode sprejeta leta 2015 (Uredba o odvajanju …, 2015). Z uredbo o minimalnih zahtevah za ponovno uporabo vode sprejeto 25. maja 2020 se je Evropska unija zavezala k spodbujanju krožnega gospodarstva z obnavljanjem hranil iz predelane vode in njenim dodajanjem s fertigacijo. S tem bi zmanjšali potrebo po dodatnem dovajanju mineralnih gnojil. Pomembno je, da pri ponovni uporabi vode zagotovimo varno uporabo predelane vode in upravljanje z njo brez tveganj za okolje ali zdravje ljudi ali živali. Namen te uredbe je olajšati izvajanje ponovne uporabe vode, kadarkoli je to mogoče in stroškovno učinkovito. Ta uredba se bo uporabljala od 26. junija 2023.

Pristojni organ zagotovi, da je za proizvodnjo predelane vode, oskrbo z njo in njeno uporabo pripravljen načrt obvladovanja tveganja pri ponovni uporabi vode, ki zajema:

- opis celotnega sistema (od vstopa odpadne vode v komunalno čistilno napravo do mesta uporabe, vključno z viri odpadne vode, fazami in uporabljenimi tehnologijami čiščenja v objektu za predelavo vode, infrastrukturo za oskrbo, distribucijo in shranjevanje, predvideno uporabo, krajem in obdobjem uporabe, metodo namakanja, vrsto kulturne rastline, drugimi viri vode, če je predvidena uporaba mešanih virov, ter količinami predelane vode, ki bodo dobavljene),

- ugotavljanje vseh strani, vključenih in jasen opis njihovih nalog in odgovornosti, - ugotavljanje morebitnih nevarnosti, zlasti prisotnost patogenov in onesnaževal, ter

tveganj za nevarne dogodke,

- ugotavljanje okolij in populacij, za katere se ugotavlja tveganje - ocena tveganj za okolje ter zdravje ljudi in živali.

V preglednici 1 so določeni razredi kakovosti predelane odpadne vode ter dovoljene uporabe in metode namakanja za vsak razred. Predelana voda je razdeljena v štiri kakovostne razrede (A, B, C, D), za vsak razred je določena kategorija kulturnih rastlin, ki se lahko uporablja ter določena je metoda namakanja.

(18)

11

Preglednica 1: Razredi kakovosti predelane vode ter dovoljena uporaba v kmetijstvu in metoda namakanja (Uredba Komisije …, 2020)

Najnižji razred kakovosti predelane vode

Kategorija kulturnih rastlin (*) Metoda namakanja

A Vse prehrambne rastline, ki se

zaužijejo surove, katerih užitni del je v neposrednem stiku s predelano vodo, ter korenovke in gomoljnice, ki se zaužijejo surove

Vse metode namakanja

B Prehrambne rastline, ki se zaužijejo

surove ter katerih užitni del raste nad tlemi in ni v neposrednem stiku s predelano vodo, predelane

prehrambne rastline in neprehrambne rastline, vključno s kulturnimi rastlinami, ki se uporabljajo za krmljenje živali za proizvodnjo mleka ali mesa

Vse metode namakanja

C Prehrambne rastline, ki se zaužijejo

surove ter katerih užitni del raste nad tlemi in ni v neposrednem stiku s predelano vodo, predelane

prehrambne rastline in neprehrambne rastline, vključno s kulturnimi rastlinami, ki se uporabljajo za krmljenje živali za proizvodnjo mleka ali mesa

Kapljično namakanje (**) ali druga metoda namakanja, pri kateri ne pride do neposrednega stika z užitnim delom kulturne rastline

D Industrijske in energetske rastline ter

semenske rastline Vse metode namakanja (***) (*) Če ista vrsta namakane kulturne rastline spada v več kategorij iz preglednice 1, se uporabljajo zahteve za najstrožjo kategorijo.

(**) Kapljično namakanje je sistem za mikronamakanje, ki lahko rastlinam dovaja vodo v obliki kapljic ali šibkih curkov ter vključuje zelo počasno (2–20 litrov/uro) kapljanje vode na tla ali neposredno pod površino tal iz sistema plastičnih cevi z majhnim premerom, ki imajo izhodne odprtine, imenovane kapljalniki.

(***) V primeru metod namakanja, ki posnemajo dež, bi bilo treba posebno pozornost nameniti varovanju zdravja delavcev ali drugih navzočih oseb. V ta namen se uporabijo ustrezni preventivni ukrepi.

V preglednici 2 so minimalne zahteve glede kakovosti predelane vode za namakanje v kmetijstvu. Za vsak kakovostni razred predelane vode je določen okvirni cilj tehnologije in minimalne vrednosti za določene parametre (število E. coli, količino BOD5 (potreba po biokemijskem kisiku), neraztopljene snovi, motnost (NTU) in drugo (Legionella spp., črevesne ogorčice).

(19)

12

Preglednica 2 – Zahteve glede kakovosti predelane vode za namakanje v kmetijstvu (Uredba Komisije ..., 2020) Kakovostni

razred predelane vode

Okvirni cilj

tehnologije Zahteve glede kakovosti

E. coli (število/10 0 ml)

BOD5 (mg/l)

Neraztopljene snovi

(mg/l)

Motnost (NTU)

Drugo

A Sekundarno

čiščenje, filtriranje in dezinfekcija

≤ 10 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 5 Legionella

spp.: < 1 000 cfu/l, če obstaja nevarnost aerosolizacije Črevesne ogorčice (jajčeca helmintov): ≤ 1 jajčece/l za namakanje pašnikov ali krmnih rastlin

B Sekundarno

čiščenje in dezinfekcija

≤ 100 V skladu z Direktivo 91/271/EGS (Priloga I, preglednica 1)

V skladu z Direktivo 91/271/EGS (Priloga I, preglednica 1)

–

C Sekundarno

≤ 1 000 –

D Sekundarno

≤ 10 000 –

7 SKLEP

Uporaba odpadne vode bo verjetno v prihodnosti vse bolj pomembna, saj se bomo po napovedih soočali s pomanjkanjem vode in povečevanjem števila prebivalcev, posebej v mestih, kar lahko ogrozi tudi preskrbljenost z zadostno količino hrane. Tako bo vse večjega pomena tudi urbana pridelava hrane, kot že kažejo trendi v večjih velemestih. Slovenija je vodnata država in zaenkrat nima težav s pomanjkanjem vode, vendar napovedi o podnebnih spremembah niso najbolj optimistične, zato bi bilo smiselno raziskovati oziroma začeti uporabljati prakse, ki bi obvarovale naše vodne vire in nam zagotovile tudi nadaljnjo uporabo le-teh. Pomembno je, da Evropska unija sprejema nove zakone, ki bi olajšali ponovno uporabo odpadnih voda ter financira projekte kot je Horizon2020, ki vzpodbujajo trajnostni razvoj mest in ponovno uporabo odpadnih voda.

(20)

13 8 VIRI

Alexandratos N., Bruinsma J. 2012. World agriculture towards 2030/2050: the 2012 revision.

Rome, ESA - Agricultural Development Economics Division Food and Agriculture Organization of the United Nations: 147 str.

http://www.fao.org/3/ap106e/ap106e.pdf (7. 9. 2021)

ARSO. 2021. Agencija Republike Slovenije za okolje. Čiščenje odpadnih voda na komunalnih in skupnih čistilnih napravah.

http://kazalci.arso.gov.si/sl/content/ciscenje-odpadnih-voda-na-komunalnih-skupnih- cistilnih-napravah-1 (12.3.2021)

Azunre G.A., Amponsah O., Peprah C., Takyi S., A., Braimah I. 2019. A review of the role of urban agriculture in the sustainable city discourse. Cities, 93: 104-119

Badia farms.

https://www.badiafarms.com/ (17.8.2021)

Capra A., Scicolone B., Recycling of poor quality urban wastewater by drip irrigation systems. 2007. Journal of Cleaner Production, 15, 16: 1529-1534

Čuček S. 2011. Oskrba z vodo, ravnanje z odpadno vodo in namakanje zemljišč v Sloveniji v primerjavi z EU. V: Upravljanje voda v Sloveniji. Jože Volfand.(ur.). Celje, Fit

media: 31-47

Delanka-Pedigea H.M.K, Chenga X., Munasinghe-Arachchigea S.P., Bandaraa G.L.C.L., Zhanga Y., Xua P., Schaubb T, Nirmalakhandan N. 2020 Conventional vs. algal wastewater technologies: Reclamation of microbially safe water for agricultural reuse.

Algal Research, 51, 102022, doi: 10.1016/j.algal.2020.102022: 6 str.

Djanaguiraman M., Prasad P. V. V. 2012. Effects of salinity on ion transport, water

relations and oxidative damage. V: Ecophysiology and responses of plant under salt stress. P. Ahmad, M.N.V. Prasad (ur.). New York, Springer: 89-114

Drev D., Meljo J., Mohorko T., 2012. Možnost uporabe očiščene odpadne vode za namakanje v kmetijstvu, 23. Mišičev vodarski dan 2012

EdiCitNet. 2021. Kaj je Edicitnet.

https://www.edicitnet.com/sl/kaj-je-edicitnet/ (15.3.2021)

Jaramillo M., I. Restrepo. 2017. Wastewater reuse in agriculture: A review about its limitations and benefits. Sustainability, 9, 10: 1-19

Jamnik B., Smrekar A., Vrščaj B. 2009. Vrtičkarstvo v Ljubljani. Geografija Slovenije 21.

Ljubljana, Geografski inštitut Antona Melika ZRC SAZU: 224 str.

Jiménez B., Asano T. 2008. Water Reuse: An International Survey of Current Practice, Issues and Needs. Water Intelligence Online, 7, doi: 10.2166/978178040188: 26 str.

(21)

14

Kos, Š. 2016. Možnosti uporabe vode iz čistilne naprave Zarica za namakanje. Diplomska naloga. Ljubljana, Biotehniška fakulteta, oddelek za agronomijo: 23 str.

Kozina J., Šmid Hribar M., Poljak Istenič S., Tiran J., Halilović N. 2019. Družbeni učinki urbanega kmetijstva. Ljubljana, Geografski inštitut Antona Melika ZRC SAZU: 107 str.

Lee K., Jepson W. 2020. Drivers and barriers to urban water reuse: A systematic review.

Water Security, 11, 00073, doi: 10.1016/j.wasec.2020.100073: 10 str.

Mempel H., Jüttner I., Wittmann S. 2021. The potentials of indoor farming for plant production. Automatisierungstechnik, 69, 4: 287-296

McDonald R.I., Green P., Balk D., Fekete M.B., Revenga C., Todd M., Montgomery M.

2011. Urban growth, climate change, and freshwater availability. PNAS, 108, 15: 6312-6317 Mladenovič A., Oprčkal P., Mauko Pranjić A. Turk J., Nadrah P., Milačič R., Ščančar J., Ilc A., Cotič Z., Ličina M., Gole R., Zakrajšek J. Geršič P., Vranc V., Ivanušič M., Šprinzer M., Žurman T. 2017. Remediacija vode iz malih čistilnih naprav z nano delci in ponovna uporaba očiščene vode ter blata iz procesa čiščenja: poročilo za širšo javnost. Ljubljana, Zavod za gradbeništvo Slovenije: 20 str.

http://www.rusalca.si/uploads/RusaLCA-Laymans-report-si.pdf (13.8.2021)

MOL. 2021. Mestna občina Ljubljana. Moja Ljubljana: podeželje, samooskrba v Ljubljani.

Vrticki v Ljubljani.

https://www.ljubljana.si/sl/moja-ljubljana/podezelje/samooskrba-v-ljubljani/vrticki-v- ljubljani/ (10.8.2021)

Nolasco J. 2013. Sustainable water management for urban agriculture: Planting justice.

Oakland, Working Paper Pacific Institute: 12 str.

https://pacinst.org/wp-content/uploads/2013/02/sustainable_water_management_for _urban_agriculture3.pdf (7.9.2021)

Nučič U. 2011. Pojavi izjemnih hidroloških razmer (poplave, erozija tal) in integrirana

preventivna politika pri zmanjševanju posledic klimatskih sprememb). V: Upravljanje voda v Sloveniji. Jože Volfand. (ur.). Celje, Fit media: 48-55

Ofori S., Puškáčová A., Růžičková I., Wanner J. 2020. Treated wastewater reuse for irrigation: Pros and cons, Science of The Total Environment, 760, 144026, doi:

10.1016/j.scitotenv.2020.144026

Oyama N. 2008. Hydroponics system for wastewater treatment and reuse in horticulture.

Doctoral Thesis. Murdoch University: 134 str.

https://www.researchgate.net/publication/43981067_Hydroponics_system_for_wastewater _treatment_and_reuse_in_horticulture (11.8.2021)

Pedrero F., Kalavrouziotis J., Alarcón J.J., Koukoulakis P, Asano T. 2010. Use of treated municipal wastewater in irrigated agriculture—Review of some practices in Spain and Greece. Agricultural Water Management, 97, 9: 1233-1241

(22)

15

Pinstrup-Andersena P. 2018. Is it time to take vertical indoor farming seriously? Global Food Security, 17: 233-235

Rizzo L., Gernjak W., Krzeminski P., Malato S., McArdell C.S., Sanchez Perez J.A., Schaar H., Fatta-Kassinos D. 2020. Best available technologies and treatment trains to address current challenges in urban wastewater reuse for irrigation of crops in EU countries.

Science of The Total Environment, 710, 136312, doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.136312 Rojas-Valencia M., Velásquez M.T., Franco V. 2011. Urban agriculture, using sustainable

practices that involve the reuse of wastewater and solid waste. Agricultural Water Management, 98: 1388-1394

Roš M., Zupančič G.D. 2010. Čiščenje odpadnih voda. 1.izdaja. Velenje, Visoka šola za varstvo okolja: 330 str.

Rufí-Salís M., Petit-Boix A., Villalba G., Sanjuan-Delmás D., Parada F., Ercilla-

Montserrat M., Arcas-Pilz V., Muñoz-Liesa J., Rieradevall J., Gabarrell X. 2020.

Recirculating water and nutrients in urban agriculture: An opportunity towards environmental sustainability and water use efficiency? Journal of Cleaner Production, 261, 121213, doi: 10.1016/j.jclepro.2020.121213: 11 str.

Uredba o emisiji snovi pri odvajanju odpadne vode iz komunalnih čistilnih naprav. 2007. Ur.l.

RS, št. 45/07

Uredba Komisije (ES) št. 2020/741 z dne 25. maja 2020 o minimalnih zahtevah za ponovno uporabo vode. 2020. Uradni list Evropske unije, L 177/32

Uredba o odvajanju in čiščenju komunalne vode. 2015. Ur.l RS, št. 98/15

van Veenhuizen R. 2006. Cities farming for the future: urban agriculture for green and productive cities. IIRR, RUAF, IDRC: 459 str.

https://www.idrc.ca/en/book/cities-farming-future-urban-agriculture-green-and-productive- cities (7.9.2021)

Vejre H., Eiter S., Hernández-Jiménez V., Lohrberg F., Loupa-Ramos I., Recasens X., Pickard D., Scazzosi L., Simon-Rojo M. 2016. Can agriculture be urban? V: Urban agriculture Europe. Lohrberg F., Lička L., Scazzosi L., Timpe A. (ur.). Berlin, Jovis: 18-21

https://www.ideabooks.it/wp-content/uploads/2016/12/Urban-Agriculture-Europe.pdf (11.8.2021)

Statistični urad Republike Slovenije.

https://www.stat.si/StatWeb/news/Index/9026 (18.4.2021)