太阳能系统将尿液转化为肥料，能效提升60%

除了生产肥料，该系统还能提高废水排放或灌溉再利用的安全性，解决中低收入国家的卫生问题。

斯坦福大学领导的研究团队开发出一种利用太阳能将人类尿液转化为肥料的系统。该原型为资源有限地区的卫生、农业和能源生产提供了可持续的解决方案。

系统通过太阳能驱动的电化学反应室从尿液中分离氨，随后将其捕获为常见肥料硫酸铵。通过回收太阳能电池板的废热，该过程不仅加速反应并提升效率，还能为电池板降温以提高其发电性能。

该研究的资深作者、斯坦福大学化学工程助理教授威廉·塔佩指出，该项目核心在于"变废为宝"。他解释道，系统可捕获原本会流失或造成环境危害的营养物质，并将其转化为农作物肥料，且全程无需电网支持。

化肥关键成分氮素通常由碳密集型设备生产，这些设备多集中于富裕国家，推高了其他地区的成本。而人类尿液中的氮含量足以满足全球约14%的化肥需求。

废热回收提升效能

斯坦福团队的原型较早期设计有显著改进。研究人员在太阳能电池板后方铺设铜管捕获废热，使发电量提升近60%，氨回收率提高超20%。这项创新同时避免了太阳能电池板因过热导致的效能下降。

研究第一作者、机械工程博士生奥里萨·库姆斯指出，每人尿液产生的氮量足以滋养一座花园。她强调该系统仅需阳光就能在需求地直接生产肥料，甚至可让社区储存或出售剩余电力，摆脱对大型化工厂或电网的依赖。

研究人员还开发了预测模型，可分析光照、温度和电气设置对系统性能的影响。在乌干达等化肥昂贵且电力匮乏的地区，每回收一公斤氮可产生4.13美元收益，是美国潜在收益的两倍多。

破解卫生难题

该技术的价值超越农业与能源领域。通过去除尿液中的氮素，系统使废水更安全地排放或用于灌溉。全球超80%的废水未经处理，其中大部分来自中低收入国家。未经处理的氮素常污染地下水并引发藻华现象，破坏生态系统。

库姆斯表示这项创新能同时解决多项挑战："我们常将水、食物和能源视为独立系统，但这是少数能通过工程创新协同解决多重问题的方案 —— 清洁、可扩展且完全由太阳能驱动。"研究团队正在开发反应器容量三倍于当前的大型原型机，强光下处理尿液速度更快。该项目经验还可应用于工业场景（如污水处理厂）的废热回收利用。

这项研究已发表于《自然-水》期刊。

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