Μια ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Στάνφορντ ανέπτυξε ένα πρωτότυπο σύστημα που αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια για να εξάγει θρεπτικά συστατικά από τα ανθρώπινα ούρα και να τα μετατρέπει σε βιώσιμο λίπασμα. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στη μελέτη «Prototyping and modelling a photovoltaic–thermal electrochemical stripping system for distributed urine nitrogen recovery», που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Water.
Το πρωτότυπο βασίζεται σε ένα φωτοβολταϊκό–θερμικό ηλεκτροχημικό σύστημα, το οποίο δεσμεύει το άζωτο – βασικό συστατικό των εμπορικών λιπασμάτων – από τα ούρα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η ποσότητα αζώτου που περιέχεται στα ανθρώπινα ούρα σε παγκόσμιο επίπεδο ισοδυναμεί με περίπου το 14% της ετήσιας ζήτησης λιπασμάτων.
Η διαδικασία λειτουργεί με τη διαχωριστική μεταφορά ιόντων μέσω μεμβρανών, αξιοποιώντας την ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια για να «παγιδεύσει» την αμμωνία (ένωση αζώτου και υδρογόνου) σε μορφή θειικού αμμωνίου, που χρησιμοποιείται ευρέως ως λίπασμα. Παράλληλα, οι ερευνητές συνέλεξαν την απορριπτόμενη θερμότητα από το πίσω μέρος των ηλιακών πάνελ μέσω χάλκινων σωληνώσεων, ώστε να επιταχύνουν την ηλεκτροχημική διαδικασία και να αυξήσουν την παραγωγή αμμωνίας.
Τα πειράματα έδειξαν ότι η αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας μπορεί να αυξήσει την απόδοση των ηλιακών πάνελ κατά σχεδόν 60% και την αποτελεσματικότητα ανάκτησης αμμωνίας κατά πάνω από 20%, σε σχέση με προηγούμενα πρωτότυπα.
Η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Όριζα Κουμπς, σημείωσε πως κάθε άνθρωπος παράγει μέσω των ούρων του αρκετό άζωτο για να λιπάνει έναν κήπο, την ώρα που πολλές χώρες εξαρτώνται από ακριβά εισαγόμενα λιπάσματα. «Δεν χρειάζεσαι ένα τεράστιο χημικό εργοστάσιο ή καν παροχή ρεύματος από το δίκτυο», δήλωσε. «Με αρκετή ηλιοφάνεια, μπορείς να παράγεις λίπασμα εκεί όπου χρειάζεται και ενδεχομένως να αποθηκεύσεις ή να πουλήσεις το πλεονάζον ηλεκτρικό ρεύμα».
Το μοντέλο που ανέπτυξαν οι ερευνητές έδειξε ότι σε περιοχές όπως η Ουγκάντα, το σύστημα θα μπορούσε να αποφέρει έως 4,13 δολάρια ανά κιλό αζώτου που ανακτάται, δηλαδή υπερδιπλάσιο οικονομικό όφελος σε σχέση με τις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτό καθιστά την τεχνολογία μια ρεαλιστική, οικονομικά αποδοτική εναλλακτική λύση στα συμβατικά λιπάσματα, ειδικά σε χώρες όπου η πρόσβαση σε αγροτικά εφόδια είναι περιορισμένη.
Το Στάνφορντ υπογράμμισε ότι η απομάκρυνση του αζώτου καθιστά το υπόλοιπο υγρό ασφαλέστερο για απόρριψη ή επαναχρησιμοποίηση στην άρδευση – κάτι που θα μπορούσε να αποτελέσει «game changer» για τις χώρες όπου μόνο ένα μικρό ποσοστό του πληθυσμού έχει πρόσβαση σε κεντρικά αποχετευτικά δίκτυα.
«Συχνά σκεφτόμαστε το νερό, την τροφή και την ενέργεια ως ξεχωριστά συστήματα, αλλά εδώ πρόκειται για μια σπάνια περίπτωση όπου η μηχανική καινοτομία μπορεί να συμβάλει ταυτόχρονα στη λύση πολλών προβλημάτων», τόνισε η Κουμπς. «Είναι καθαρή, είναι επεκτάσιμη και τροφοδοτείται κυριολεκτικά από τον ήλιο».
Πηγή: pv-magazine.com
