從尿液中提取養分，全新研究讓尿液升值！

當你在上廁所時，可能浪費了寶貴的營養物質。也許有一天，這些營養物質會被充分利用到農業中。

人的尿液中含有豐富的氮和磷，而它們正是植物生長的必需品。最近，來自芬蘭的研究者們發現了從尿液中提取這些營養物質的新方法，而且這個方法是可以獲得經濟效益的。

水是尿液的主要組成部分，其餘的部分為人體多餘的廢物，氮、磷元素就屬於廢料的兩種。而我們經常提及的尿素就是氮元素組成的。

圖丨右邊試管中是尿液，科學家正從中提取氨氣——一種常用的肥料。

氮磷元素是植物生長所必須的養料，然而直接把尿液噴洒到植物上是不現實的。原因是未經處理的尿液中除了養分之外，還有對人體有害的微生物。所以研究者們正在尋找將尿液變為安全無害肥料的方法。

Surendra Pradhan 是芬蘭阿爾託大學的一名環境學家，他在迦納做研究時萌生了從尿液中提取養分的想法。迦納的部分地區和一些非洲的低收入國家的廢水並不能得到妥善處理。未經處理的人體排泄物會污染水源，甚至導致疫病的發生。更嚴重的是，污水的處理是一個全球性的問題，所以說將尿液妥善處理是至關重要的。

在此之前，研究者們找到過從尿液中提取養分的方法，並且投入到農業生產當中。其中一種就是製造硫酸銨鎂。硫酸銨鎂又稱鳥糞石，通常可以用於種植需要氮磷元素的植物。可是問題在於，農民同時用到氮和磷的機會並不多，通常只需要其中的一個。而且很多農民並不知道鳥糞石的存在，所以他們根本不會去買它。

圖丨使用從尿液中提取的肥料（即白色粉末）養殖水蘿蔔。

為了避免這些問題，Pradhan 用尿液製造了更為常見的物質——硫酸銨。研究組在今年 5 月 2 日出版的《環境科學與技術》（Environmental Science & Technology） 中發表了具體的製作流程。

同一製作流程生成兩種產物

流程的第一步是在尿液中加入氫氧化鈣，可以提高尿液的 PH 值至 PH12。氫氧化鈣是一種鹼性物質，在 PH 表中，鹼性的範圍是 PH7～PH12。Pradhan 表示，強鹼溶液能殺死尿液中有害的微生物。

氫氧化鈣會與尿酸反應，生成磷酸鈣，這一部分可以作為磷肥料使用。同時，反應還會生成富含氮元素的氨氣。

第二步是將氣體導入另一個含有硫酸的容器中，氨氣與硫酸反應生成硫酸銨，也就是上文提及的氮肥。

研究者們還需要對肥料的安全性做進一步的考查。比如說肥料中是否含有高濃度的金屬物質。但就目前的觀察來看，研究組認為存在風險的概率非常非常低，這種肥料不會對人體造成傷害。

如果研究可行的話，這將是一個利潤可觀的肥料生產方法。據 Pradhan 的研究組推算，1000 升的尿液能創造 2.25 歐元（約 2.5 美元）的利潤。

Pradhan 解釋道，利潤是這項研究投入實際應用必不可少的一部分。如果不能產生利潤的話，人們並不會花費精力回收再利用尿液，而這樣大量的氮就被浪費了。

Håkan Jönsson 是瑞典大學農業科學專業的環境工程師。作為這項實驗的旁觀者，他表示：「用氫氧化鈣同時得到兩種產物是有創新的想法，而且從整個流程來看，似乎是有經濟效益的。」

同時，他還提出了這項研究的不足之處：尿液中氮元素含量僅為 13%，而市場上的硫酸銨中氮元素的含量在 25% 以上。所以在他看來，整個製作流程還有可以改善之處。

如何採集尿液

為了創造利潤，Pradhan 的製作流程需要穩定的尿液供應來源，而且尿液中並不能含有其他衛生間廢物。最好的解決辦法是一個可以自動分離尿液的馬桶，尿液通過一邊的管道流出，而其他排泄物會走另一邊。雖然說這聽起來很奇怪，不過這種馬桶在芬蘭和瑞典已經漸漸被更多的人接受。

想從人體排泄物中提取養分的研究組不只一個。Jönsson 的兩個同事，正在嘗試研究「無廢物馬桶」，這項研究的主旨也在於變廢為寶。

不同於 Pradhan 的研究，瑞典大學研究組用草木灰提高尿液的PH值。由於草木灰會將氮元素固定在尿酸中，這項研究省去了生成氨氣的流程。目前該項技術已經可以在沒有氮流失的情況下使尿液脫水。環境工程師 Jenna Senecal 和 Björn Vinnerås 表示，最終的產物可以被用作肥料，投入農作物生產當中。在今年 5 月 15 日出版的期刊《總體環境科學》（Science of the Total Environment）中，他們對「無廢物馬桶」做了更詳細的描寫。

儘管 Pradhan 研究組和瑞典研究組做出了不同的嘗試，但他們正在為同一個目標努力——如何安全地利用尿液中的營養元素。人體將從食物中攝取的、多餘的氮元素通過尿液排出，因此，Jönsson 表示，「為了生態環境的可持續發展，從食物中回收養分是十分必要的」。