Stanford University -forskere har bygget et fotovoltaisk - termisk elektrokemisk strippingssystem, der udtrækker gødning næringsstoffer fra human urin. De siger, at systemet kunne give en omkostning - effektivt alternativ i regioner med begrænset adgang til konventionel gødning.
22. august 2025 Patrick Jowett
Billede: Eryxson Fonseca, Unsplash
Fra PV Magazine Global
Et forskerteam fra Stanford University har udviklet en prototype, der bruger solenergi til at udtrække næringsstoffer fra human urin for at skabe en bæredygtig gødning.
De præsenterede systemet i "Prototyping og modellering af en fotovoltaisk - Thermal Electrochemical Stripping System til distribueret urinnitrogengenvinding", fås i forskningsjournalenNaturvand.
Prototypen bruger solenergi via en fotovoltaisk - termisk elektrokemisk strippingssystem til at fange nitrogen, en nøglekomponent i kommerciel gødning, fra humant vandaffald. Nitrogenet i human urin globalt svarer til ca. 14% af den årlige efterspørgsel efter gødning.
Forskerne sagde i en erklæring, at systemet adskiller ammoniak, en kemisk forbindelse, der består af nitrogen og brint, fra urin. Dette gøres via en række kamre adskilt af membraner, der bruger solenergi til at drive ioner på tværs og fælde ammoniak som ammoniumsulfat, en almindelig gødning.
Forskerne indsamlede affaldsvarme fra bagsiden af solcellepaneler via en fastgjort kobberrør kold plade for at varme væsken, der blev brugt i den elektrokemiske proces. De fandt, at dette hjalp med at fremskynde opvarmningen og tilskyndede til ammoniakgasproduktion, det sidste trin i separationsprocessen.
Brug af affaldsvarme fra solcellepaneler viste sig at øge deres kraftproduktion med næsten 60%, mens de forbedrede ammoniakgendannelseseffektivitet med mere end 20% sammenlignet med tidligere prototyper.
Orisa Coombs, hovedforfatter af undersøgelsen, forklarede, at trods hver person, der producerer nok nitrogen i deres urin til at befrugte en have, er meget af verden afhængig af dyre, importerede gødning. "Du har ikke brug for en kæmpe kemisk plante eller endda en vægstik," tilføjede Coombs. "Med nok solskin kan du producere gødning lige hvor det er nødvendigt, og potentielt endda opbevare eller sælge overskydende elektricitet."
Forskningen indeholder også en model designet til at forstå, hvordan ændringer i sollys, temperatur og elektrisk konfiguration ville påvirke systemets ydelse.
Det fandt, at prototypesystemet i regioner som Uganda kunne generere op til $ 4,13/kg nitrogen inddrevet, mere end det dobbelte af den potentielle indtjening i USA. Dette hjalp forskerne med at konkludere, at deres system er en bæredygtig, omkostning - effektivt alternativ til traditionel gødning, især i områder, hvor adgang til landbrugsindgange er begrænset, og hvor gødning forbliver dyrt.
Stanford University sagde, at fjernelse af nitrogen fra urin gør den resterende flydende sikrere til at udskrive eller genbruge til kunstvanding, som det tilføjer kan være en "spiludveksler i mange lande, hvor kun en lille procentdel af befolkningen er forbundet til centraliserede kloaksystemer".
"Vi tænker ofte på vand, mad og energi som helt separate systemer, men dette er et af de sjældne tilfælde, hvor ingeniørinnovation kan hjælpe med at løse flere problemer på én gang," sagde Coombs. "Det er rent, det er skalerbart, og det er bogstaveligt talt drevet af solen."
