一個由斯坦福大學領導的研究團隊最近開發出一種系統，能夠利用太陽能將人類尿液轉化為肥料。此原型提供了一個可持續的解決方案，能夠在資源有限的地區改善衛生、農業及能源生產。該系統透過電化學反應室從尿液中分離氨，這些氨再被捕獲為硫酸銨，這是一種常見的肥料。這項技術的推廣不僅能夠提高農業生產力，還能改善當地的衛生條件，對於那些缺乏穩定電力供應的地區尤為重要。
這一系統的創新之處還在於利用太陽能板產生的廢熱來加速化學反應，從而提高整體效率。當太陽能板的運行溫度降低時，不僅提升了氨的回收率，還有助於防止太陽能板過熱，從而進一步改善其性能。斯坦福大學化學工程助理教授William Tarpeh指出，這項研究的核心在於將廢物轉化為機會，從而捕獲那些本應流失的營養成分，並將其轉化為作物所需的肥料，這一過程無需依賴電網，顯示出其在發展中國家的潛力。
在肥料生產中，氮是一個關鍵成分，通常在高碳排放的工廠中生產。這些工廠大多位於富裕國家，這使得其他地區的成本上升。而人類尿液中含有的氮足以滿足全球約14%的肥料需求。這意味著，若能針對尿液進行有效處理，將有助於解決全球肥料短缺問題。斯坦福團隊的原型在早期設計的基礎上取得了顯著改進，通過在太陽能板後方使用銅管捕獲廢熱，研究人員將電力產生提高了近60%，而氨的回收率也提升了超過20%。這些改進不僅提高了效率，還降低了對大型化學工廠的依賴。
此外，該技術在解決衛生問題方面也具有重要意義。通過去除尿液中的氮，這個系統使得廢水的排放或重用變得更安全。全球超過80%的廢水未經處理，其中大部分來自低收入和中等收入國家。未經處理的氮常常污染地下水，並導致藻類繁殖，破壞生態系統。研發團隊的成員Orisa Coombs表示，這項創新同時解決了多個挑戰，並強調水、食物和能源之間的聯繫。這項技術不僅環保、可擴展，而且完全依賴太陽能運行。
目前，研究團隊已著手開發一個更大型的原型，該系統的反應器容量將是現有系統的三倍。升級後的系統將能夠處理更多的尿液，並在強陽光下運行得更快。從這個項目中獲得的經驗教訓還可應用於工業場景，例如廢水處理廠，這些地方可以利用廢熱進行其他用途，進一步提升資源的利用效率。這項研究的潛在影響不僅限於農業和能源，還可能改變人們對於廢物管理的認知，從而促進可持續發展的實現。
