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请问城市里的粪便尿液经过化粪池处理后是如何正确地处理的被用来干什么了?

  在瑞典最大的岛屿哥德兰,淡水十分匮乏。与此同时当地居民们还在遭受来自农业化肥和下水道系统污染的影响,这些污染导致附近波罗的海的海水中产生了极为有害的海藻,对当地的捕鱼业和居民的身体健康都带来了消极的影响。未解决这一环境问题,该岛政府将希望寄托在一种从未设想过的物质上——人类尿液

  从2021年开始,来自瑞典农业科学大学的一组研究人员与当地一家出租移动厕所的公司合作,将在3年的时间里从多个地点的无水小便池和专用厕所收集共7万多升的尿液。同时研究人员也开发了这样一种工艺循环,他们将尿液烘干成类似于混凝土的块状,然后锤成粉末,最后再压成肥料颗粒,装入标准的农业设备中,当地一位农民会使用这一些肥料种植大麦,这些大麦将被送到附近酿酒厂酿制啤酒,进入广大消费的餐桌,随后又会进入一个循环。

  该团队的核心化学工程师西姆哈说,“我们的目的是为世界各地提供一个可以效仿的模式,让每一个人、无论在哪里,都能做到这一点。”除哥德兰岛以外,美国、澳大利亚、瑞士、埃塞俄比亚和南非等地的一些组织正在研究这种被称为“尿液分流”的做法。科学家们认为,如果在全球范围内大规模使用尿液分流技术,将对环境和公共健康产生巨大的好处。一方面是因尿液富有丰富的营养的东西,这些营养的东西不仅不会污染水体,还可拿来给农作物施肥,或用于工业生产。根据西姆哈的估计,人类产生的尿液足以取代目前全球约四分之一的氮和磷肥料,同时还含有钾和许多微量元素;另一方面,不把尿液冲进下水道能节约大量的水,并减轻老化和超负荷的下水道系统的压力,降低大规模传染病的风险。

  据该领域的专家说,由于尿液处理策略的进步,尿液分流的许多部分可能很快就会被广泛推广,这在技术上可行的。但是,受到人类几千年来社会固有观念的影响,从根本上重新设计人类生活中最基本的一个方面——排泄——却可能困难重重。

  研究人需要解决一系列问题包括并不限于,1)重新设计实现尿液分流的厕所系统,这可能涉及到各个厕所或地下污水处理系统的改造和重建;2)建立可以为尿液浓缩或固化后的产品做提取和维护的产业链;3)更广泛的社会变化和接受问题,这样一些问题既与围绕人类排泄物的不同程度的文化禁忌有关,也与有关工业污水和食品系统的根深蒂固的习俗有关。

  随着研究人员寻求一系列将“尿液分流”策略落地的做法,他们遇到了一场艰苦的战斗,尤其是对那些传统的利益相关行业,例如化肥和食品公司、农民、厕所制造商和监督管理的机构等。目前他们在这方面的进展缓慢,西姆哈表示,“这其中的惯性非常大。”

  尿液曾经是一种有价值的商品。在过去,人类使用它来施肥作物,鞣革,洗衣服和生产火药。在19世纪末20世纪初,现代集中式污水管理模式在英国兴起并在全球范围内大范围的应用,最后导致了尿液退出了人类的生产。在这种模式下,冲水马桶利用水迅速将尿液、粪便和厕纸送入下水道,在那里它们与来自家庭、工业来源的其他液体混合并送入集中式污水处理厂做处理后排放入自然环境。尽管如此,从这样的一个过程中净化后排放出来的废水仍然可能含有大量的氮和其他营养的东西,以及一些其他污染物。

  因此科学家们正在研究怎么样使集中式污水管理的厕所系统更环保、污染更少。瑞士联邦水生科学与技术研究所的化学工程师拉尔森说,“非常大程度上这种滞后是由厕所本身的设计造成的”。然而一项新的设计可能代表着尿液分流系统的突破,由设计师哈罗德等人合作,在2017年推出了一种新式厕所设计——被称为“尿阱”。他说,“这样用户就不需要专门瞄准目标,尿液分流功能几乎是隐形的。”“尿阱”是利用水附着在物体表面的趋势(被称为茶壶效应,因为它就像一个不方便滴下的茶壶),将尿液从马桶正面的内侧引导到一个单独的洞中,而水流则引向另一个单独的洞。从高端陶瓷底座到塑料蹲便盆,“尿阱”可以被安装在目前任何的厕所马桶中,总部在瑞士的制造商LAUFEN目前已经在为欧洲市场生产一款新式“尿阱”厕所,尽管目前的价格对许多消费者来说太贵了。

  将尿液分离只是改变卫生条件的第一步,下一步则是怎么样处理它。在农村地区,人类能将其储存在大桶中,以杀死任何病原体,然后将其用于田间施肥,世界卫生组织为这样的做法提供了指导方针;但城市环境要复杂得多——而城市却是产生尿液最多的地方,在整个城市中增加一套独立的下水管道来将尿液输送到一个中心位置很显然是不现实的。由于尿液中95%是水,储存和运输成本太高。因此研究人员正专注于从厕所或建筑物的尿液中干燥、浓缩或以其他方式提取营养的东西而将水丢弃掉。

  “这并不是特别容易”,拉尔森说,“从工程学的角度来看,尿液是一个令人讨厌的解决方案”。除了水,尿液最大的部分是尿素,这是一种富含氮的化合物,是人体代谢蛋白质的副产品。尿素本身是有用的,例如合成的尿素是一种普通的氮肥。但同时它也很棘手,当与水结合时,尿素就会转化为氨水,这会产生尿液独有的气味。如果不加以控制,氨水就会发臭,污染空气,并带走宝贵的氮,这个反应被称为尿素水解,这样的一个过程还可以在几微秒内完成。

  在戈特兰岛进行这一个项目的瑞典农业科学大学团队中,环境工程师维纳拉斯已经研究出如何将尿液干燥成固体尿素并与其他营养的东西混合。该团队正在瑞典公共水和废水公用事业公司总部评估其最新的原型——包括内置烘干机的自给式厕所。

  另外一个方法则是针对尿液中的独立元素,例如氮,磷等,化学工程师威廉•塔普表示,“这些独立元素可以更容易地进入现有的化肥和工业化学品供应链”。塔普正在用吸附剂进行实验,这些吸附剂可以选择性地从氨的形态中抽出氮,也可以从磷酸盐的形态中抽出磷,同时他还使用另一种叫做再生剂的液体,在吸附剂吸取满氮或磷后在再生剂中清洗。再生剂带走氮或者磷,吸附剂则能重新下一个循环的使用;其他研究人员也在研究通过将尿液注入微生物燃料电池来发电的方法;在南非的开普敦,一个研究团队开发了一种方法,通过将尿液、沙子和产生尿素酶的细菌在一个模具中结合,制造出一种非传统的建筑砖;欧洲航天局也在考虑将宇航员的尿液作为在月球上建造栖息地的资源。

  “当我想到尿液回收的远大未来时,我们大家都希望能够生产尽可能多的产品,”塔普说到。

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