尿液中有價值資源的原型原型

最近開發的系統將人類廢物變成了有限資源地區的地區盈利和穩定能源和農業的強大工具。

在斯坦福擴展中設置的原型 學習 發表在 天然水使用太陽能從尿液中恢復有價值的肥料，這也可以為其他目的提供動力。同時，該系統提供了重要的衛生設施，使廢水更安全地用於排放或重新使用灌溉。

斯坦福工程學院化學工程助理教授威廉·塔佩克（William Tarpekh）說：“該項目致力於將浪費問題變成資源的可能性。”

“有了這個系統，我們捕獲營養，否則將被環境清洗或損壞，並將其變成有價值的東西 – 代表農作物 – 無需訪問能量系統而進行此類營養。”

氮是商業肥料的關鍵組成部分。傳統上，它是使用碳工藝生產的，並從大型工業設施中分佈在世界各地，其中許多設施位於富裕國家，這導致收入低和中等的國家的價格上漲。在全世界，人類尿液中的氮等同於大約14％的年度肥料需求。

該原型將由氮和氫組成的氨 – 化合物分離到一系列由膜的腔室組成，使用太陽能產生的電力來控制離子，並最終捕獲氨硫酸銨，一種常見的肥料。

加熱系統 – 使用從光電板的背面通過連接的銅管收集的熱量 – 導致過程加速，鼓勵氨氣的產生，這是分離過程中的最後階段。太陽能電池板在較低的溫度下還會產生更多的電力，因此收集的廢熱有助於節省它們涼爽有效。

該研究和博士學位的主要作者Orisa Kumbs說：“每個人在尿液中產生足夠的氮才能施肥，但世界上的大多數都取決於昂貴的進口肥料。”機器建設學生。

“您不需要巨大的化學裝置，甚至不需要牆壁出口。有了足夠的陽光，您可以將肥料直接製成必要的地方，甚至可能存儲或出售多餘的電力。”

該研究表明，太陽能電池板在電化學過程中使用的流體和對電化學系統提供的電流的控制加熱的熱量的整合增加了幾乎60％的電力，並使氨恢復的有效性增加了20％以上，而與沒有集成這些功能的早期原始型相比。

浪費浪費的使用特別有前途，因為有很多：大約80％的太陽能進入太陽能電池，它丟失了，否則它會導致系統過熱和效率放緩。

研究人員還開發了一個詳細的模型，以預測陽光，溫度和電配置的變化如何影響系統和經濟的性能。該模型表明，在烏干達等地區，肥料價格昂貴，能源基礎設施有限，該系統可以產生高達每公斤氮的氮恢復$ 4.13，這是美國潛在收入的兩倍多。

研究人員認為，這種方法可以幫助幫助世界各地的農民和社區。刪除有關太陽能電池板熱量整合的課程也可以應用於工業設施，例如能夠捕獲電力生產中產生的熱量以供電的處理設施。

COOMB正在製作原型，該原型將具有反應堆的三重能力，它將能夠處理更多的尿液，並在有更多的陽光可用時更快地處理。

除了收集有價值的產品並產生能源的潛力外，該方法還希望有效衛生。根據聯合國的數據，在低收入和平均收入的國家中，有80％以上的廢水仍未得到處理。廢水中的氮可以污染地下水和飲用水的來源，並引起氧氣開口，殺死水生植物。

從尿液中去除氮，原型系統使剩餘的液體更安全地用於排放或重新使用灌溉。在許多國家 /地區只有一小部分人口與集中式下水道系統有關的國家，使用獨立系統的能力可以改變。

庫姆斯說：“我們經常將水，食物和能源視為完全獨立的系統，但這是工程創新可以幫助同時解決幾個問題的罕見情況之一。” “他很乾淨，可擴展，從字面上吃太陽。”

供應公司的作者還包括斯坦福大學化學工程的郵政學術科學家Taige Ju；研究期間，斯坦福大學和巴西聖保羅大學化學工程研究人員的Amilton Barbosa Botelho Junior，研究期間；和Divya Chalise，斯坦福大學工程領域的階級科學家。

Tarpeh還是一位由斯坦福大學和斯坦福大學工程學院的禮貌，民事和環境工程提供的助理教授。預先能源研究所的中央研究員；在斯坦福環境學院的禮貌，中心。

研究人員建造了一個由電力控制的實驗室反應堆，該反應堆的運行範圍長達40天，啟發並允許將水與太陽能電池板的電化學加工結合起來。該項目的最早迭代集中於從廢水中提取氮和硫，以確保水的使用和肥料的生產。