可以作為生物燃料的「肥球」和排洩物

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Image caption 在倫敦攝政街(Regent Street)和維多利亞時代下水道的交叉口,一名下水管道技工拿著一塊"肥球"(圖片來源:Adrian Dennis/AFP/Getty Images)

地球面臨一個問題。和所有生物一樣,人類也會產生很多令人厭惡的排洩物。如果不處理這些大小便,供水和河流可能會受到污染,海岸地區可能會受到破壞。在發展中國家,沒有清潔的飲用水和沒有可用的廁所已成為巨大的問題。在發達國家,需要投入大量的能源,讓廢水變得安全。

但是我們對下水的看法可能是錯的——它可能是一種珍貴的商品,而不是日常生活中帶有臭味的副產品。

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Image caption 在烏干達的一個偏遠地區的女子學校裏,廁所的電燈依靠細菌供電(圖片來源:Bristol BioEnergy Centre)

一些擅長髮明的工程師正在挖掘身體排洩物的潛力,將其變成電能為房屋供電,或成為汽車的燃料。以下是幾個例子,介紹一些有可能大有做為的初步創想。

依靠尿液供電?

一種創新方法是利用細菌把尿液轉化成電能。

西英格蘭大學(University of the West of England)的研究人員已經建造出袖珍版生物能發電機。它被稱為微生物燃料電池,可以把尿液轉化成電能,可用於給較小的房間提供照明,或者給小型電器供電。

這種燃料電池的特殊性在於它帶有細菌——這種細菌通常在輪船和海上油井水下的金屬部分上生存。它們在電極上生長,以尿液中流過的有機質為食,並產生一小股電流。

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Image caption 從2015年到2017年,研究人員成功縮小了微生物燃料電池的尺寸,並提高了其效率(圖片來源:Bristol BioEnergy Centre)

"這項技術不僅能夠清潔廢水,還能改善衛生狀況,並產生電能,"西英格蘭大學教授、布里斯托生物能中心(Bristol Bioenergy Centre)主任、項目主管揚尼斯·艾羅普洛斯(Ioannis Ieropoulos)說。

研究人員已經用這種依靠尿液發電的燃料電池給智能手機充電,不過充滿電需要花費64個小時。電池的輸出僅為1安培和大約3伏特。但是,艾羅普洛斯認為,通過改變材料和過程,有可能增強這種燃料電池的電力。

因為世界一些地區的衛生狀況仍然較差,並且電力稀缺,因此這種電池有可能產生巨大的作用。全球有25億人生活在不安全的衛生條件下,12億人無法用電。今年7月,該團隊在烏干達的一所女子學校的廁所安裝了微生物燃料電池堆,為廁間和通往廁所的路提供夜間照明。

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Image caption 廁所有一條水管通往微生物燃料電池堆所在的另外一棟建築物(圖片來源:Bristol BioEnergy Centre)

該技術在發達國家也有用途。

"全世界每個小時都有大量的廢水進入下水道。"他說,"如果我們能夠在盡可能靠近廢水源的地方應用該技術,它就能發揮出最大的潛力。它能夠發電為家庭級電器提供電力,並減輕廢水處理廠的壓力。"

但是未來燃料的來源並不局限於液體。

糞便的潛力

微生物燃料電池還可以用於處理人體產生的固體排洩物。艾羅普洛斯正通過比爾及梅琳達·蓋茨基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)與美國的研究人員合作,開發把糞便轉化為泥狀物送入燃料電池的技術。

艾羅普洛斯說,"我們正在用泥狀排洩物測試我們的系統。它的有機質含量比尿液豐富許多,這樣微生物就可以產生更多的電能。"

在清潔能源的背景下,我們可能不太會聽到"泥狀排洩物"這個詞,但是除此之外,還有其他項目在嘗試處理人體的糞便。

在英國布里斯托,韋塞克斯水務公司(Wessex Water)在下水道系統上建了一個生物氣體工廠,一天可以把廢水轉化成5600萬升生物氣體。

日本聯合國大學(United Nations University)的一份報告稱,如果把人類所有的糞便轉化為生物氣體,可以為1.38億個家庭供電。

城市地下的下水道還藏著其他令人作嘔的東西,同樣也可以加以利用。

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Image caption 在英國布里斯托,韋塞克斯水務公司在下水道系統上建了一個生物氣體工廠,一天可以把廢水轉化成5600萬升生物氣體(圖片來源:Wessex Water/GENeco)

脂肪燃料

全球幾乎每個城市的地下都會發生油脂凝聚成"肥球"堵塞下水道的情況。

其中最大的"肥球"是上月在倫敦白教堂區(Whitechapel)地下維多利亞時代下水管道的一段發現的。這個肥球長達250米——是溫布利球場(Wembley Stadium)的兩倍——重130噸,用了近三個星期才清理完畢。但是處理方法並不是把它扔到垃圾填埋場,而是送到創新技術工廠處理,將其轉化為10,000升生物柴油,提供給巴士和卡車使用。

處理這批肥球的工廠是由位於英國北部柴郡(Cheshire)埃爾斯米爾港(Ellesmere Port)的Argent Energy公司運作。該公司開發了一套流程,能夠將發臭、骯髒的肥球轉化為清潔能源:首先過濾掉渣滓,然後對脂肪進行所謂酯化反應的化學轉化,最後進行蒸餾。所得燃料可以和普通的柴油混合後供常規的柴油發動機使用。

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Image caption 在倫敦攝政街(Regent Street)和維多利亞時代下水道的交叉口,一名下水管道技工拿著一塊"肥球"(圖片來源:Adrian Dennis/AFP/Getty Images)

"這東西會堵塞下水道和下水處理系統,但是它裏面有很多東西可以轉化成燃料,"Argent Energy的開發主任迪肯·波斯內特(Dickon Posnett)解釋說。波斯內特估計英國一年可以從下水道和下水處理系統提取30萬至40萬噸油脂和脂肪。而在紐約,油脂造成的堵塞在五年內造成了1800萬美元的處理成本。

Argent Energy的工廠每周處理來自伯明翰市下水道處理系統大約30噸油脂,生產出大約2000升燃料。但是波斯內特認為該工廠如果滿負荷運作,一年最多可以生產9000萬升生物柴油。

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Image caption 這種堵塞下水道的發臭、骯髒的脂肪可以轉化為清潔的生物柴油燃料(圖片來源:Argent Energy)

除了肥球以外,該廠還能幫助處理其他東西。

波斯內特說:"工廠可以處理各種各樣高度降解的油脂。它可以接收酸敗的蛋黃醬或湯汁。比如,有人送來一批批酸敗的酥油,本來這些東西是要送去垃圾填埋場的。"

位於南非開普敦的AgriProtein公司還有一種比較不讓人討厭的處理廢棄食品的方式。

他們先用黑水虻去吃掉廢棄食品,然後回收黑水虻,脫水,加壓,以榨取油脂,製成對環保的家畜飼料。

AgriProtein在南非的廢棄食品工廠已經開始工業化運作,但目前這種方法正被用於處理人類的排洩物。

"蒼蠅喜歡糞便,"The BioCycle公司主管馬克·路易斯(Marc Lewis)說。該公司使用AgriProtein公司的蒼蠅處理人類的排洩物。它在南非德班(Durban)的伊西平戈(Isipingo)建立了試點處理廠,每天接收來自誇祖魯-納塔爾省(Kwa-Zulu Natal)八萬個廁所的泥狀排洩物。

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Image caption AgriProtein的創始人詹森·德魯(Jason J Drew)站在一天生產90至100噸蛋白質的蒼蠅工廠裏(圖片來源:Jenny Goldhawk-Smith/AFP/Getty Images)

這種發臭的粘稠液體被灌入幼蟲,在13天後工廠將這些幼蟲回收。路易斯預計在工廠滿負荷運作後,一周最多可以生產出940升油。這種油可以當作燃料出售,也可以用作他途——它的月桂酸含量很高,這種化合物通常存在於椰子油裏,常常被用在肥皂和保濕劑中。

路易斯還認為未來拓展的空間很大。

他說:"通過進一步的研究,我們有可能將工業知識用於其他對全球造成危害的廢棄物上,這可能包括動物糞便或肉類加工廠的殘留物。"

當我們從這個角度來看時,我們會發現最讓人厭煩的物質有可能成為建設美好未來的最讓人意想不到的工具。

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