科学家试图”变粪为宝”:将人类粪便转化成能源(图)

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想象一下,你坐在砖房里用陶瓷盘吃饭,用塑料杯喝水。这看似是一个普通的场景,只是你的盘子、杯子还有你的房子都是由回收的粪便制成的。再想象一下,你的粪便将推动宇宙飞船往返太空,并在途中保护宇航员免受宇宙辐射。

这些场景都出自美国微生物学家和科学记者布林尼尔森即将出版的《粪便:不可思议的宝藏科学》一书中。书中他描述了粪便这种在日常生活中被轻视的副产品是被严重低估的自然资源。

布林尼尔森表示,粪便拥有强大的功能。它可以用作药物、肥料、生物甲烷气体和再生水,但这仅是我们排泄物潜力的皮毛。它的生物、化学和物理属性将激发更为广泛和具有前瞻性的头脑风暴,即我们可以从“废物”中创造些什么。



粪便:太空探索的隐形资产

太空的限制推动了科学创新走向更加循环的经济模式,即不能浪费任何东西。在NASA以粪便为主题的众包挑战中,最近的一项竞赛是为月球厕所寻求新的设计,另一项是废物变成基础材料挑战:太空中的可持续再处理,要求公众集思广益,将两名宇航员的垃圾和身体废物“变废为宝”。

NASA还提出了一项名为“水墙建筑“的提案,设想了一座太空舱,其中包含多个水隔间以及用于辐射屏蔽的消毒废物。而尿液和粪便的主要成分就是水,水中紧密堆积的氢原子和氧原子将提供比金属更高密度的宇宙射线阻挡墙。

美国宇航局国家空间辐射实验室的生物学家、纽约布鲁克海文国家实验室的科学家彼得吉达说,水基防护罩可以很好地阻挡辐射粒子。在太空中,每一盎司的货物——包括重但必要的水,都是宝贵的。“如果你有它们,你能用它们来做些什么吗?”他说。“理论上应该有效。”他表示。



制作“粪便砖”

在世界各地,经过处理的污水固体通常被焚烧或掩埋,但是焚烧垃圾会产生灰烬,研究人员也正在积极研究如何将固体垃圾和灰烬转化为有用的产品。

澳大利亚皇家墨尔本理工学院的工程师正专注于缓解砖头生产挖掘粘土的环境问题,考虑探索如何将处理过的污水固体或生物固体加入烧制砖中。像这样制作“粪便砖”貌似非比寻常,但事实上几个世纪以来,动物粪便一直被用来建造房屋和生产陶器。

该研究所的土木工程师Abbas Mohajerani及其同事在2019 年发表的一篇论文中表示,尽管在接近2000华氏度的温度下烧制10小时,这种包含来自墨尔本居民处理过的生物垃圾的“粪便砖”不如传统的砖头那么坚固,但它们是更轻、更好的绝缘体,而且在外观和气味上和传统砖区别不大。



德拉梅尔达博物馆将回收的牛粪堆

墨尔本研究所另一组研究人员的后续研究也表明,原始生物垃圾、生物炭(由生物固体制成的木炭)和焚烧的污水污泥灰都可以作为水泥替代材料。英国的研究人员建议,污水污泥灰也可以在瓷砖和玻璃陶瓷中重复使用,具备在建筑行业广泛应用的潜力。

事实上,意大利的Museo Della Merda博物馆已经用牛粪和粘土混合制成了赤土砖、花盆和餐具。

当然,对于生物塑料杯和陶瓷盘等再生的粪便制成品来说,粪便本身令人恶心的因素是一个很大的障碍。但恶劣的太空环境以及开采资源所面临的多重挑战正在促使研究人员设想出更加经济的循环模式,这些生物废料可以“变废为宝”帮助勘探和作为卫生基础设施,毕竟这种特殊的自然资源永远都不会枯竭。

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