Солнце, вода и отходы: как инженеры из Стэнфорда превращают мочу в удобрение и энергию
В мире, где обостряется продовольственный кризис и растет дефицит ресурсов, ученые предлагают решения, которые еще вчера казались фантастикой. Исследователи Стэнфордского университета представили установку, способную превращать человеческую мочу в удобрения и электричество одновременно. Работа опубликована в журнале Nature Water.
Каждый человек ежедневно производит отходы, которые традиционно считаются исключительно проблемой санитарии. Однако в них скрывается огромный потенциал. Инженеры под руководством аспирантки Орисы Кумбс создали прототип устройства, извлекающего из мочи аммиак — основу для производства азотных удобрений. Дальнейшая обработка позволяет получать сульфат аммония, востребованный в сельском хозяйстве.
Главная особенность разработки в том, что для ее работы не нужны сложные заводские мощности или централизованные электросети. Система питается исключительно от солнечных панелей, а тепло, которое обычно теряется на их обратной стороне, ученые направили на ускорение химических реакций. Таким образом, эффективность повышается, а стоимость процесса минимизируется.
Три проблемы — одно решение
Создатели подчеркивают: их технология одновременно решает несколько глобальных вызовов.
Доступность удобрений
Сегодня многие страны зависят от дорогого импорта азотных соединений. Возможность производить удобрения на месте снижает затраты фермеров и уменьшает уязвимость от мировых кризисов.
Выработка энергии
Устройство не только работает от солнца, но и помогает эффективнее использовать солнечные панели, сочетая генерацию электричества с переработкой отходов.
Санитарная безопасность
По данным ООН, более 80% сточных вод в мире сбрасывается без очистки, загрязняя почвы и водоемы. Новая система делает отходы безопаснее, открывая путь к их повторному использованию.
«Мы привыкли рассматривать воду, еду и энергию как независимые сферы, но на самом деле они тесно переплетены. Наша разработка показывает, что грамотное инженерное решение может сразу охватить все три направления», —
объясняет Кумбс.
Перспективы и вызовы
Если установка перейдет из стадии прототипа в массовое производство, это может изменить картину сельского хозяйства в странах с ограниченными ресурсами. Особенно полезна она будет для регионов Африки и Азии, где проблема нехватки удобрений стоит наиболее остро.
Однако перед внедрением предстоит решить ряд вопросов:
- Стоимость производства и масштабируемость. Насколько дешевым будет устройство в серийном выпуске?
- Культурные барьеры. Во многих обществах идея использовать мочу в сельском хозяйстве до сих пор воспринимается с предубеждением.
- Регулирование и безопасность. Необходимо убедиться, что переработанные отходы соответствуют санитарным нормам и не несут рисков для почвы и продуктов.
«Энергия будущего» из того, что под рукой
Фактически речь идет о создании замкнутого цикла: человек — отходы — энергия — еда. Такой подход может стать частью глобальной стратегии устойчивого развития, где каждый ресурс используется повторно.
И хотя идея извлекать пользу из того, что мы привыкли смывать в канализацию, звучит дерзко, именно такие решения способны изменить будущее. Ведь, как напоминают авторы исследования, один человек производит столько азота, что этого достаточно, чтобы удобрить небольшой сад. А если речь идет о миллионах людей — возможности становятся колоссальными.
Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что придуман пластик, растворяющийся в воде: прорыв японских ученых
