从尿液中提取养分，全新研究让尿液升值！

当你在上厕所时，可能浪费了宝贵的营养物质。也许有一天，这些营养物质会被充分利用到农业中。

人的尿液中含有丰富的氮和磷，而它们正是植物生长的必需品。最近，来自芬兰的研究者们发现了从尿液中提取这些营养物质的新方法，而且这个方法是可以获得经济效益的。

水是尿液的主要组成部分，其余的部分为人体多余的废物，氮、磷元素就属于废料的两种。而我们经常提及的尿素就是氮元素组成的。

图丨右边试管中是尿液，科学家正从中提取氨气——一种常用的肥料。

氮磷元素是植物生长所必须的养料，然而直接把尿液喷洒到植物上是不现实的。原因是未经处理的尿液中除了养分之外，还有对人体有害的微生物。所以研究者们正在寻找将尿液变为安全无害肥料的方法。

Surendra Pradhan 是芬兰阿尔托大学的一名环境学家，他在加纳做研究时萌生了从尿液中提取养分的想法。加纳的部分地区和一些非洲的低收入国家的废水并不能得到妥善处理。未经处理的人体排泄物会污染水源，甚至导致疫病的发生。更严重的是，污水的处理是一个全球性的问题，所以说将尿液妥善处理是至关重要的。

在此之前，研究者们找到过从尿液中提取养分的方法，并且投入到农业生产当中。其中一种就是制造硫酸铵镁。硫酸铵镁又称鸟粪石，通常可以用于种植需要氮磷元素的植物。可是问题在于，农民同时用到氮和磷的机会并不多，通常只需要其中的一个。而且很多农民并不知道鸟粪石的存在，所以他们根本不会去买它。

图丨使用从尿液中提取的肥料（即白色粉末）养殖水萝卜。

为了避免这些问题，Pradhan 用尿液制造了更为常见的物质——硫酸铵。研究组在今年 5 月 2 日出版的《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology） 中发表了具体的制作流程。

同一制作流程生成两种产物

流程的第一步是在尿液中加入氢氧化钙，可以提高尿液的 PH 值至 PH12。氢氧化钙是一种碱性物质，在 PH 表中，碱性的范围是 PH7～PH12。Pradhan 表示，强碱溶液能杀死尿液中有害的微生物。

氢氧化钙会与尿酸反应，生成磷酸钙，这一部分可以作为磷肥料使用。同时，反应还会生成富含氮元素的氨气。

第二步是将气体导入另一个含有硫酸的容器中，氨气与硫酸反应生成硫酸铵，也就是上文提及的氮肥。

研究者们还需要对肥料的安全性做进一步的考查。比如说肥料中是否含有高浓度的金属物质。但就目前的观察来看，研究组认为存在风险的概率非常非常低，这种肥料不会对人体造成伤害。

如果研究可行的话，这将是一个利润可观的肥料生产方法。据 Pradhan 的研究组推算，1000 升的尿液能创造 2.25 欧元（约 2.5 美元）的利润。

Pradhan 解释道，利润是这项研究投入实际应用必不可少的一部分。如果不能产生利润的话，人们并不会花费精力回收再利用尿液，而这样大量的氮就被浪费了。

Håkan Jönsson 是瑞典大学农业科学专业的环境工程师。作为这项实验的旁观者，他表示：“用氢氧化钙同时得到两种产物是有创新的想法，而且从整个流程来看，似乎是有经济效益的。”

同时，他还提出了这项研究的不足之处：尿液中氮元素含量仅为 13%，而市场上的硫酸铵中氮元素的含量在 25% 以上。所以在他看来，整个制作流程还有可以改善之处。

如何采集尿液

为了创造利润，Pradhan 的制作流程需要稳定的尿液供应来源，而且尿液中并不能含有其他卫生间废物。最好的解决办法是一个可以自动分离尿液的马桶，尿液通过一边的管道流出，而其他排泄物会走另一边。虽然说这听起来很奇怪，不过这种马桶在芬兰和瑞典已经渐渐被更多的人接受。

想从人体排泄物中提取养分的研究组不只一个。Jönsson 的两个同事，正在尝试研究“无废物马桶”，这项研究的主旨也在于变废为宝。

不同于 Pradhan 的研究，瑞典大学研究组用草木灰提高尿液的PH值。由于草木灰会将氮元素固定在尿酸中，这项研究省去了生成氨气的流程。目前该项技术已经可以在没有氮流失的情况下使尿液脱水。环境工程师 Jenna Senecal 和 Björn Vinnerås 表示，最终的产物可以被用作肥料，投入农作物生产当中。在今年 5 月 15 日出版的期刊《总体环境科学》（Science of the Total Environment）中，他们对“无废物马桶”做了更详细的描写。

尽管 Pradhan 研究组和瑞典研究组做出了不同的尝试，但他们正在为同一个目标努力——如何安全地利用尿液中的营养元素。人体将从食物中摄取的、多余的氮元素通过尿液排出，因此，Jönsson 表示，“为了生态环境的可持续发展，从食物中回收养分是十分必要的”。

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编辑：郝芳源   校审：黄珊

参考：

https://www.sciencenewsforstudents.org/article/recycling-urine-may-be-way-boost-plant-growth 

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