英文中有句諺語:“Waste not,Want not”,意思是“不浪費,無缺愁”。現在,這句諺語已經成為了科學家們對抗人類危機的指導精神了。由於人類長時間以粗獷的方式進行工農業生產,能源緊張、物質短缺以及環境汙染的問題凸現出來。為了解決這三大危機,人類必須要學會廢物利用,這項任務自然就落到了科學家們的肩膀上。
為了拯救世界,科學家們也是拼了。各式各樣的生活垃圾或者工業廢料都被找出來研究壹番,甚至人類的糞便和尿液也不能幸免。不過科學家們的努力沒有白費,壹大批可以將糞便和尿液變成寶貝的重口味科技紛紛出爐,它們的效果似乎還不錯。
大便巴士
大便能用來做什麽?大多數人首先會想到沼氣,在天然氣被充分開發之前,沼氣已經進入家庭,用於供暖和做飯了。但是現在,大便沼氣要承擔更多的工作。2015年3月,在英國,世界上首輛依靠人類糞便供能的新型環保巴士已經正式開路。這輛擁有40個座位的“生態巴士”依靠大便所產生的沼氣驅動。
據計算,只需要相當於5個人壹年的排便量便足夠支撐巴士跑完300千米,而巴士裏壹車人每年糞便產生的燃料,可供巴士跑完3000千米。這種由沼氣供能的巴士對提升空氣質量很有幫助,它的二氧化碳排放量比柴油低30%。
但是,生態巴士更大的意義在於動力——它的動力是由當地的居民、甚至很可能是車上的乘客提供的。這足以證明,即使人類糞便這樣的垃圾,也可以轉化成寶貴的能源。那麽,不久的將來大便也能為人們的智能手機提供能量麽?這是可以做到的,因為科學家們已經在人類糞便中發現了能夠用做生物發電的細菌,今後該領域肯定會有進壹步的研究。
“撒尿能源”
當然,除了大便,尿液同樣可以利用。比如,在英國,有壹個神奇的尿壺,它可以用小便發電。
這種尿壺是由西英格蘭大學的科學家們研制出來的。在長達13年的時間裏,西英格蘭大學的教授們壹直在做這樣壹項研究:把各種以尿素為食的微生物放進尿壺,想辦法將這些微生物的能量轉換為電能。為了支持這壹研究項目,學校建造了“撒尿能源”廁所,在廁所裏內置了這種尿壺,校方領導鼓勵教師和學生到該廁所小解。終於,在2013年,這種新式尿壺成功做了出來。不過,這種尿壺屬於消耗品,每個造價2英鎊,而且目前只有適合男性的款式。
現在,英國的牛津饑荒救濟委員會找到了西英格蘭大學,雙方合作,希望建造壹種新型廁所,能夠將尿液轉化為照明所需的電力。因為英國有許多吉普賽人的難民營,那裏不被電網覆蓋,到了夜間就會出現許多黑暗的角落,威脅女性難民的安全,而具備“撒尿能源”裝置的廁所卻可以照亮這些原本潛在危險的地方。
在美國,科學家們同樣將尿液視為潛在的新能源,但他們更多從化學的角度來展開研究。目前,人類主要通過電解水來制作氫電池,而尿液中含有尿素和氨,這兩種化合物電解也可以產生氫。俄亥俄州立大學的科學家們就發明了壹種電解劑,僅使用少量能量,便能從尿液中提取氫氣。這項技術將在未來用於驅動汽車。
加州理工學院的科學家們則表示,相比之下,氫在尿液中的束縛性比水更小壹些,僅使用0.37伏特的電壓就可以從尿液中提取氫氣,而從水中分離氫氣則需要1.23伏特的電壓。另壹方面,人類每年的排尿量總***大約有6.4萬億升,如果善加利用,尿液完全可以從被馬桶沖走的廢物變成價廉物美的新能源。
“蚯蚓廁所”和生物飼料
在傳統的農業時代,給作物施肥的最佳肥料是糞便,縱觀歷史,地球上幾乎每壹處文明裏,人們都使用過糞便作為農業肥料。今天,雖然工業化肥已經廣泛取代了糞便,但即使在發達國家裏,這壹傳統仍然存在。在美國,60%的生物汙泥(其中主要是糞便)在消毒後被塗蓋到耕地或者林木種植園。而在發展中國家,露天廁所裏的糞便就被直接用於農田。
雖然對於發展中國家的農民來說,糞便幾乎是無需花費的肥料,但它也會給人類帶來大量有害微生物和寄生蟲,危及人類的生命健康。那麽,用大便施肥,有沒有比較簡單而又“衛生“的方法呢?倫敦衛生與熱帶醫學院的科學家們想到了蚯蚓,並提出了壹種新概念廁所——“蚯蚓廁所”。蚯蚓吃掉糞便後,就能產出細小而均勻的蚯蚓糞,這種糞粒無毒、無臭、幹凈衛生,含有多種有機質是目前公認的最優質的天然高效有機肥料。
研究人員在廁所裏放進含有蚯蚓的土塊,這些蚯蚓會吃糞便,堆砌肥料,大約6個月的時間,“蚯蚓廁所”裏的大便就可以全部轉變成化肥。
另外,倫敦衛生與熱帶醫學院的科學家們還想到了黑水虻幼蟲,它們同樣可以降解糞便,之後這些幼蟲會長得非常豐滿,體內的蛋白質含量也會成倍增加。科學家表示,這種幼蟲可以用作農場禽類或者魚的飼料。這個想法已經獲得了比爾·蓋茨基金會的支持,因為它既可以改善衛生,又可以增加社區的收入。只要人們願意克服那壹點點心理障礙,這項技術就可以稱得上非常完美了。
飛向太空的大便
傳統的農牧業需要大便,在未來,人類探索太空也需要大便的幫助。雖然NASA擱置了在火星和月球上建立人類基地的計劃,但是其他人並沒有放棄這個夢想。荷蘭的“火星壹號”計劃2026年在火星上建立壹個永久的基地。美國富翁丹尼斯·蒂托建立的“火星靈感”項目,打算花費15億美元,用太空探索公司SpaceX的火箭和飛船,將兩名夫妻宇航員送上太空,完成501天的飛越火星之旅。
在這趟旅途中,毫無疑問,宇航員受到的最大傷害將是宇宙輻射。“火星靈感”的解決方案竟然是把水、食物和大便塞到墻裏,作為防輻射的屏障。
科學家表示,在壹年多的旅行時間裏,飛船船艙缺少足夠的空間來存放的食物與排泄物。解決這個問題的唯壹方法就是最初用食物和水裝滿飛船的墻壁,然後墻內空間逐漸被幹燥後的人類大便所替代。無論食物、水還是大便,它們全都是很好的太空輻射屏蔽物。隨著宇航員進食,掛著的食物越來越少,裝有糞便的袋子則越來越多,這些糞便也會逐漸脫水。但是,科學家在墻壁上安裝大量的聚乙烯袋,這種材料能夠通過滲透作用從大便中回收水分,讓宇航員再次飲用。飛到火星之後,這些糞便還將會被轉化為燃料,繼續發揮重要作用。
也許在未來,只有借助大便的力量,我們才能真正走出地球、征服宇宙。
在大便中“淘金”
談到變廢為寶,科學家們還正在尋找辦法從大便中提取貴金屬——包括了金、銀、鉑、銅和鈦。根據美國亞利桑那州立大學的研究,人類的排泄物中有不少金、銀、銅等有價金屬,而且含量比例具有開采的價值。
據科學家們估計,每100萬美國人的排泄物中含有價值1300萬美元的貴金屬,如果能夠找到合適的方法提煉出這些貴金屬,對人類將會有兩大好處:壹方面,去除這些糞便中的金屬,可以提高糞便對土地的施肥質量;另壹方面,集中精力提取可出售的貴金屬,可以減輕采礦業的壓力,在將來,手機和電腦中都會用到從糞便中提取的金屬。
人類大便中為何含有貴金屬呢?因為在人類日常生活中,金屬的攝入無處不在。比如,牙科醫生使用金、銀的汞合金填補牙洞;二氧化鈦可以使甜甜圈看上去更可口;等等。
在將來,掏大糞也許會成為壹個相當賺錢的行業,但目前如果要“開采”這些存在於大便中的金屬,除了使用會破壞環境的滲濾液(壹種容易致癌的有毒物質)之外,還沒有更好的方法。
(本文源自大科技*百科新說016年第3期文章)