对抗全球变暖,科学家利用尿液制成化肥
2025/03/05 | via. 媒体 英国《新科学家》周刊网站
一种更加有效从人类尿液提取化肥的方法,可能有助于在不加剧全球变暖的情况下更好地利用城市和农村的废水。
人类尿液中富含对农作物生长有益的物质(例如氮),但提取这些物质的化学过程的效率低于制造化肥的工业化工艺——例如通过增加氢把空气中的氮转化为氨水的哈伯-博施法。不过,这些工艺通常能耗高并且会产生气候污染物质。
现在,中国河南大学的时新建和同事们发现,在尿液中添加空气中的氧和一种石墨催化剂,可以生成富含氮的化学物质过碳酰胺。这个过程只需不多的几个步骤,并且不会形成多余的产物。
时新建说,在我们的方法出现之前,把尿素从尿液中分离出来的传统方法是浓缩尿液以淀析出尿素和无机盐,然后利用溶解度的差异对尿素进行净化。这种工艺繁琐,而且得到的纯度不高。
时新建和他的研究团队把经过改造从而使原子结合方式出现“缺陷”的石墨薄片放到电极上,然后把这种电极放入富含尿素的浓缩溶液中。当他们给这种溶液通电时,空气中的氧、水中的氢和尿液的尿素便形成固体的过碳酰胺晶体。然后,这些晶体可以很容易地被从液态溶液中分离出来。
接下来,研究团队测试了过碳酰胺作为化肥的功效,发现它有助于使小麦、花生和生菜植株生长得比仅施以水或普通尿素化肥时更为高大。时新建说,这可能是因为过碳酰胺能够稳定地释放氧气,从而有助于控制土壤中的氮含量。
英国谢菲尔德大学的詹姆斯·麦格雷戈说,这种方法可以用在其他化学过程中,但它或许难以扩展为整个城市的污水处理方法。他说:“倘若10年后我们再坐在这里讨论,而这种方法成为了一种主要的工业化工艺,那么我会感到惊讶,但这种方法可以在分散化、局部和小规模生产方面得到应用,尤其在农业环境中。”