尿液含有化學(xué)物質(zhì)尿素,尿素富含氮,而氮是肥料的重要成分。由于在農業(yè)中的潛在用途,尿液在某些場(chǎng)景下被譽(yù)為“液體黃金”,但通常情況下仍被視為廢物。儲存大量尿液以及開(kāi)發(fā)能將尿素變成有用化合物的機制,一直是廢水處理工程面臨的一個(gè)挑戰。
2025 年 1 月 20 日,河南大學(xué)時(shí)新建、呂鵬及斯坦福大學(xué)鄭曉琳等人在 Nature 子刊 Nature Catalysis 上發(fā)表了題為:In situ electrochemical production of solid peroxide from urine 的研究論文。
該研究報道了一種能凈化城市廢水并從尿液中提取一種有用物質(zhì)的機制,或能用于作物施肥和其他目的。該研究提出了一種有擴展潛力的全新方法,成本效益高,可用于大規模廢水處理,且經(jīng)濟環(huán)境價(jià)值較好。
在這項最新研究中,研究團隊利用電化學(xué)反應去除廢水中的尿素,并以近 100% 的比例將尿素轉換成純的過(guò)碳酰胺——尿素中一種有用的固體衍生物,而且不需要使用復雜的純化步驟。
收集到的過(guò)碳酰胺或有不同用途,包括環(huán)境水處理、消毒和促進(jìn)作物生長(cháng)。這種反應用一種碳基電極作為催化劑,加上大氣氧,能在低于傳統反應的溫度和壓強下產(chǎn)生過(guò)碳酰胺。這種系統被發(fā)現同時(shí)適用于人類(lèi)和哺乳動(dòng)物的尿液,比其他方法更廉價(jià),而且能產(chǎn)生更純、更有價(jià)值的最終產(chǎn)物。
在一次經(jīng)濟分析后,時(shí)新建等人計算發(fā)現,每天生產(chǎn)一噸過(guò)碳酰胺只需要 100 平方米的土地以及來(lái)自 6382 戶(hù)家庭或是 3800 頭奶牛的尿液,說(shuō)明該方法的可行性很高。
這項研究結果為今后研究該工藝的效率和可擴展性奠定了基礎。進(jìn)一步升級或能實(shí)現更可持續的城市廢水管理實(shí)踐,以及對新獲得物質(zhì)的創(chuàng )新使用。論文鏈接:
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