圖｜一個位于西雅圖郊區(qū)的工廠將糞便轉(zhuǎn)化為肥料等（來源：MIT Technology Review）
美國西雅圖郊區(qū)的一個新工廠里彌漫著一股“未來科技”的氣息。這里能夠安全高效地處理來自人類和家畜的糞便，并回收其中對于農(nóng)業(yè)至關(guān)重要的營養(yǎng)成分，而這些營養(yǎng)成分在農(nóng)田里已經(jīng)變得越來越稀缺。
在這座占地約 2.3 英畝、散發(fā)著淡淡氨味的工廠內(nèi)，巨大的旋轉(zhuǎn)軸將來自當?shù)匚鬯幚韽S的化糞池污泥和生物固體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為工程師所說的“糞便薄餅”。然后，巨大的刮板將烘烤后的生物質(zhì)置于組合傳送帶和干燥機上，最終變成了一堆經(jīng)過消毒的肥料。這種廢物處理方法使用前序步驟中產(chǎn)生的壓縮蒸汽，能夠減少 95% 的電力需求，產(chǎn)物除了干燥的肥料外，還能獲得較為純凈的氨和水。
這套名為“Varcor”的系統(tǒng)由西雅圖工程公司 Sedron Technologies 設(shè)計，歸舊金山公司 Generate Upcycle 所有。美國的一些污水處理廠往往采用高溫、堆肥和類似高壓鍋的設(shè)備，將剩余的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成富含營養(yǎng)的肥料和其他土壤添加劑，比如 Bloom 和 TAGRO（“Tacoma Grow”的縮寫）。
有些工廠還會通過單獨的步驟處理污水以提取磷（一種植物必需的營養(yǎng)素，也是人類飲食中的常見元素），并將其分層加工成圓形顆粒。這項技術(shù)由圣路易斯一家名為 Ostara 的公司開發(fā)，其將生產(chǎn)出的緩釋肥料出售給農(nóng)民。
“我們喜歡直面‘臟亂差’的挑戰(zhàn)。”Epic Cleantec 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Aaron Tartakovsky 表示，該公司將污水轉(zhuǎn)化為清潔水和土壤添加劑。
即使是移動廁所也可以成為“營養(yǎng)回收”的工具，比如通過“peecycling”（包括 Rich Earth Institute 和佛蒙特州的 Wasted）以及瑞典的 Sanitation360 AB 開發(fā)的氮捕獲方法。由于人類的高蛋白飲食含有豐富的氮，這一元素可以很容易地從尿液和糞便中回收再利用。
事實上，通過人類和其他動物排泄物制作肥料有著悠久而多樣的歷史，為世界各地“造就”了肥沃的土壤。然而，這些方法在西方文化中一度失寵。如今，研究人員和工程師們與倡導者一起，重新將糞便、尿液及其成分視為可循環(huán)利用的寶貴自然資源，而不是將其焚燒或填埋。
一些公司展示了如何使用節(jié)能技術(shù)安全地擴大這種轉(zhuǎn)化規(guī)模。“我們喜歡直面‘臟亂差’的挑戰(zhàn)。”Epic Cleantec 公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Aaron Tartakovsky 表示，該公司利用化學反應(yīng)和熱能將污水轉(zhuǎn)化為清潔水和天然土壤添加劑。
圖｜一小部分正被轉(zhuǎn)化為干燥肥料的廢料樣本（來源：MIT Technology Review）
近期，發(fā)表在 Journal of Environmental Management 的一篇評論文章稱污水處理廠是“可再生生物氮礦”，可以從回收的污水污泥中提供必需且昂貴的營養(yǎng)成分，而許多農(nóng)民發(fā)現(xiàn)很難獲得這種成分。作者得出的結(jié)論是，污水“可以成為利用當?shù)乜稍偕Y源可持續(xù)生產(chǎn)有機礦物肥料的重要原材料，并且具有低碳足跡。”
提取氮和磷進行再利用還可以幫助去除工廠排出的污染物，并減少最終進入垃圾填埋場和化糞池（用以儲存和管理大量家畜糞便）的有機物含量。換句話說，重新融入自然的循環(huán)系統(tǒng)可以幫助我們在不嚴重污染環(huán)境的情況下滿足地球日益增長的糧食需求。
Varcor 系統(tǒng)加熱輸送進去的糞便并將其分離成固體物質(zhì)和蒸汽，其中“機械蒸汽再壓縮”過程可以讓壓縮蒸汽被重新用作熱源，同時分離和蒸餾出氨和水蒸汽。傳送帶和烘干機將剩余的固體物質(zhì)運送到巨大的“糞便薄餅”制作主軸，然后裝入停在下面的卡車里。該工廠現(xiàn)在每周能向農(nóng)場出售三到四卡車這樣的干燥肥料。Sedron Technologies 首席營收官 Stanley Janicki 表示，“有幾家公司也對使用氨產(chǎn)品來制造肥料感興趣，而不是從化石燃料中提取。”
“如果這項技術(shù)能夠幫助形成肥料和清潔水獲取的環(huán)境循環(huán)，那將會非常令人振奮。”FLUSH（代表“促進全球衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生的學習”）咨詢機構(gòu)的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Kimberly Worsham 談到 Varcor 時表示。“我喜歡看到新的技術(shù)出現(xiàn)，它們可以徹底改變我們使用和再利用資源的方式。”然而，Worsham 也擔心，如果不吸引到足夠多具備必要技能的工人，管理如此復雜的技術(shù)可能會變得不可持續(xù)。
除此之外，獲得監(jiān)管許可和執(zhí)照也可能面臨挑戰(zhàn)。“當我思考為什么以前沒有這樣做過時，我發(fā)現(xiàn)這與技術(shù)沒有什么關(guān)系，而是與監(jiān)管框架有關(guān)。”Tartakovsky 說道。
倡導者們指出，許多現(xiàn)有的法規(guī)根本沒有考慮到污水可以產(chǎn)生有用產(chǎn)品的可能性。例如，Varcor 工廠產(chǎn)出的水已經(jīng)干凈到可以重復使用，但地方官員較為謹慎，為了符合排放規(guī)定，該工廠將排出的水被輸送到了附近的污水處理廠，而不是鄰近的濕地。
盡管存在這些挑戰(zhàn)，底層技術(shù)仍在不斷發(fā)展。兩家位于中西部的乳品廠已經(jīng)采用了這個系統(tǒng)，第三家廠商也在跟進中。Janicki 表示，規(guī)模最大的系統(tǒng)位于印第安納州，其規(guī)模是西雅圖地區(qū)化糞池轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的五倍，每年有可能將 2.5 億加侖的牛糞轉(zhuǎn)化為可再利用的水、有機肥料和氨。這種高效的把廢物轉(zhuǎn)化為天然產(chǎn)品的過程，不僅可以消除儲存糞便和傳統(tǒng)肥料生產(chǎn)中的溫室氣體排放，還可以抵消農(nóng)場運營所需的能源。
即使擴大規(guī)模，從廢物到肥料的戰(zhàn)略也不足以單獨解決地球不斷增長的人口糧食需求。然而換個角度，將人類不僅視為消費者，同時也是生產(chǎn)者，我們就可以更充分地利用一些被低估的自然資源，而這些資源不會很快枯竭。
本文作者 Bryn Nelson 是一位駐西雅圖的科普作家，也是《馬桶里的黃金：關(guān)于人體產(chǎn)出物的奇妙科學》一書的作者。
原文鏈接：
https://www.technologyreview.com/2025/01/03/1108658/poop-feces-agriculture-varcor-biowaste/
