出品網(wǎng)易科學(xué)人欄目組惜辰

　　據(jù)BBC網(wǎng)站報(bào)道，尿液、糞便和衛(wèi)生用品廢棄物臭不可聞，卻有望成為21世紀(jì)的新型綠色燃料，促進(jìn)全世界衛(wèi)生狀況的改善。

　　人類的排泄物若未經(jīng)處理，可能會(huì)污染水源、河流和沿海地區(qū)。飲用水不潔凈和廁所狀況有待改善是發(fā)展中地區(qū)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問題。更發(fā)達(dá)的地區(qū)則需要大量的能源處理廢水，以保障用水安全。

　　一些研究者讓我們改觀了。人類的排泄物擁有成為珍貴商品的潛力。

　　一些富有創(chuàng)造力的工程師正在研究如何把人類的排泄物變成家庭照明能源或汽車動(dòng)力。讓我們看看這是如何實(shí)現(xiàn)的。

　　微生物助力，尿液變電力

　　西英格蘭大學(xué)的研究人員已打造出一種微生物燃料電池，可在細(xì)菌的幫助下將尿液轉(zhuǎn)化為電力。這種電力可用于為小房間照明、為小型電子設(shè)備充電等任務(wù)。

　　燃料電池的獨(dú)特之處在于，它們含有細(xì)菌。而這類細(xì)菌通常在海洋船舶和石油鉆塔的金屬底部生長(zhǎng)。這種電池中，細(xì)菌在電極上生長(zhǎng)，并以尿液中的有機(jī)物質(zhì)為食，當(dāng)尿液流經(jīng)這些細(xì)菌時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一小股電流。

　　（2015年至2017年期間，研究人員已設(shè)法減少微生物燃料電池的尺寸，同時(shí)提升效率。）

　　西英格蘭大學(xué)的教授揚(yáng)尼斯•耶羅普洛斯（Ioannis Ieropoulos）表示，“這項(xiàng)技術(shù)不僅可以凈化廢水、改善衛(wèi)生條件，同時(shí)又能發(fā)電。”他也是布里斯托生物能源中心的主任，也是該研究項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者。

　　研究者已使用這種以尿液動(dòng)力電池為智能手機(jī)充電，不過充滿電大約需要64小時(shí)。這些電池可產(chǎn)生近1安的電流以及3伏左右的電壓。但耶羅普洛斯認(rèn)為，通過調(diào)整材料和工藝，可以進(jìn)一步提高該電池的功率。

　　對(duì)于衛(wèi)生狀況堪憂和電力未普及的某些地區(qū)，這種技術(shù)有望產(chǎn)生巨大的影響。目前全球超過25億人無法享受安全的衛(wèi)生條件，12億人無電可用。今年7月，該研究團(tuán)隊(duì)在烏干達(dá)的一所女子學(xué)校安裝了這種微生物燃料電池組，為廁所和校內(nèi)的一條通道提供照明。

　　（在烏干達(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)的一所女子學(xué)校，細(xì)菌正為廁所提供照明。）

　　（來自廁所的管道通往放置微生物燃料電池組的建筑物中。）

　　該技術(shù)也可以在發(fā)達(dá)國(guó)家得到應(yīng)用。

　　他指出，“每時(shí)每刻世界各地的下水道都排放著大量的廢水。這是該技術(shù)的最大潛力，如果我們把電池安裝在盡可能接近廢水源頭的地方，就可以產(chǎn)生供家用電器使用的電力，并減輕廢水處理廠的工作量。”

　　糞便變廢為寶

　　人類的糞便有望為微生物燃料電池所用。耶羅普洛斯正通過比爾及梅林達(dá)•蓋茨基金會(huì)與美國(guó)研究人員展開合作。該基金會(huì)他們正開發(fā)一些技術(shù)，把固體糞便轉(zhuǎn)化可流經(jīng)燃料電池的污泥。

　　耶羅普洛斯說：“我們已在電池中測(cè)試這種糞便污泥。污泥中養(yǎng)料更豐富，因此可以產(chǎn)生更多的電力。”

　　在英國(guó)布里斯托爾，韋塞克斯水供（Wessex Water）在污水處理廠中安裝了沼氣廠，每天可把原污水轉(zhuǎn)化為5600萬(wàn)升生物甲烷。

　　根據(jù)總部位于日本的聯(lián)合國(guó)大學(xué)的一份報(bào)告，如果所有人類糞便都轉(zhuǎn)化為沼氣，可為1。38億戶家庭提供電力。

　　在城鎮(zhèn)和城市下方的下水道中，還有一些令人厭惡的東西可以派上用場(chǎng)。

　　巨型油脂塊化身生物柴油

　　全球幾乎每個(gè)城市中，固體廢物積聚起來，成為堵塞下水道的大胖子。這種固體廢物由由沖下廁所的油脂和個(gè)人衛(wèi)生用品凝固而成。

　　上個(gè)月在倫敦懷特查佩爾一條下水道發(fā)現(xiàn)的油脂塊是目前已發(fā)現(xiàn)并被公開的尺寸最大的油脂塊之一。它長(zhǎng)250米，是溫布利球場(chǎng)長(zhǎng)度的兩倍，重達(dá)130噸。工作人員花了近三周的時(shí)間才把它清理掉。但油脂塊并沒有被扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)。一個(gè)創(chuàng)新型加工廠把它轉(zhuǎn)變?yōu)?萬(wàn)升生物柴油中，這些生物柴油可為公共汽車和卡車所用。

　　（在下水道中，一名污水干管技術(shù)員手里拿著一塊固體油脂塊。）

　　這家工廠由位于英國(guó)北部柴郡的阿金特能源公司（Argent Energy）經(jīng)營(yíng)。該廠開發(fā)的技術(shù)能夠把惡臭而骯臟的油脂塊轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵢剂希摷夹g(shù)可過濾污物、利用酯酶反應(yīng)（esteriesterification）改變脂肪的化學(xué)性質(zhì)，接著進(jìn)行蒸餾。所得燃料與普通柴油混合后可用于標(biāo)準(zhǔn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　（堵塞下水道的骯臟的油脂可轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓛舻纳锊裼汀＃?/p>

　　據(jù)阿金特能源的開發(fā)總監(jiān)迪肯•波斯奈特（Dickon Posnett）解釋，“這些東西堵塞了下水道，但含有大量可轉(zhuǎn)變成燃料的物質(zhì)。”波斯奈特估計(jì)，每年從英國(guó)下水道和水處理廠中抽出的油脂有30萬(wàn)噸至40萬(wàn)噸之多。五年內(nèi)，紐約處理油脂堵塞的費(fèi)用高達(dá)1800萬(wàn)美元。

　　目前，阿金特能源的加工廠每周從英國(guó)伯明翰市的一家處理廠獲得大約30噸的下水道脂肪，可生產(chǎn)大約2000升燃料。但波斯奈特認(rèn)為，該工廠全面投產(chǎn)后，每年可生產(chǎn)多達(dá)9000萬(wàn)升生物柴油。

　　這家工廠能夠處理的不僅限于油脂塊。

　　“工廠可以處理各種高度降解的脂肪和油脂，”波斯奈特表示，“因此還可以處理變質(zhì)腐臭的蛋黃醬或湯。”

　　以糞便為食黑水虻幼蟲被壓榨成飼料

　　位于開普敦的AgriProtei公司處理食物廢物的方式更加不尋常。該公司養(yǎng)殖以廢棄食物為食的黑水虻幼蟲，再把它們脫水壓榨，從中提取養(yǎng)料豐富的油狀物。這種油狀物可供家畜食用，是一種環(huán)保型飼料。

　　（AgriProtein的創(chuàng)始人詹森•J•德魯站在黑水虻培育工廠中，這個(gè)工廠每天可生產(chǎn)90噸至100噸蛋白質(zhì)。）

　　AgriProtein已在南非設(shè)立了一家工業(yè)規(guī)模的工廠來處理食品廢物，但現(xiàn)在這些處理方法也適用于人類糞便。

　　生物循環(huán)公司（BioCycle）正使用AgriProtei的飼料來處理人類糞便。該公司的主管馬克•劉易斯（Marc Lewis）表示：“蒼蠅喜歡人類糞便。”生物循環(huán)公司在南非德班設(shè)立了一家試點(diǎn)加工廠，從南非夸祖魯-納塔爾省的8萬(wàn)個(gè)廁所中收集了3噸糞便污泥。

　　黑水虻幼蟲被植入污泥中，13天后幼蟲被收集處理成飼料。劉易斯預(yù)計(jì)，當(dāng)工廠完全投入使用時(shí)，每周可制造多達(dá)940升的油狀燃料。除了作為燃料出售，這種油還擁有其他用途。它富含月桂酸，月桂酸是一種常見于椰子油的化合物，通常用于肥皂和潤(rùn)膚霜中。

　　劉易斯還認(rèn)為，把糞便變廢為寶擁有很大的發(fā)展前景。

　　他說，“隨著研究的進(jìn)一步深入，我們可把工業(yè)知識(shí)應(yīng)用到其他危險(xiǎn)廢物中。”這些廢物包括肉類加工廠的動(dòng)物糞便或剩余飼料。如何處理這些廢物正成為全球面臨的一大問題。

　　多虧科技的進(jìn)步，最令人不快的東西卻有望為構(gòu)筑更美好未來貢獻(xiàn)一份力。