نوآوری استنفورد؛ سیستمی که با انرژی خورشیدی ادرار را به کود تبدیل می‌کند!

به گزارش Business News ، فن آوری های نوآورانه در سالهای اخیر به طور جدی به دنبال راه حل هایی برای پیوند سه حوزه حیاتی زندگی بشر ، یعنی آب ، غذا و انرژی هستند. تیمی از محققان دانشگاه استنفورد اکنون موفق به طراحی سیستمی شده اند که با استفاده از انرژی خورشیدی ادرار انسانی را به کود کشاورزی تبدیل می کند. این نوآوری می تواند در عین حال به بهبود امنیت غذایی ، بهبود سلامت و افزایش بهره وری انرژی کمک کند ، به ویژه در کشورهایی که با کمبود منابع و زیرساخت های ضعیف روبرو هستند.

چگونه کار می کند؟

این سیستم نمونه اولیه ادرار را از طریق محفظه های الکتروشیمیایی خورشیدی پردازش می کند. در این فرایند ، آمونیاک موجود در ادرار از هم جدا شده و سپس به سولفات آمونیوم جذب می شود – یکی از رایج ترین انواع کود.

ویژگی مهم این نوآوری استفاده از گرمای پانل های خورشیدی است. محققان این گرما را با نصب لوله های مسی در پشت پانل ها جمع آوری کردند. نتیجه افزایش 5 ٪ در تولید برق و بهبود بیش از 5 ٪ در بازیابی آمونیاک بود. علاوه بر این ، خنک کردن پانل ها مانع از کاهش کارآیی آنها می شود. مشکلی که معمولاً در شرایط شدید آفتابی رخ می دهد.

از زباله به فرصت

به گفته ویلیام تارپ ، استادیار مهندسی شیمی در استنفورد و نویسنده ارشد این مطالعه ، این پروژه با هدف تبدیل زباله به فرصت انجام شده است. او توضیح می دهد:
“این سیستم مواد مغذی را که معمولاً به محیط هدر می دهند یا به آنها آسیب می رساند ، جذب می کند و آنها را کودهای مفید برای محصولات ایجاد می کند. از همه مهمتر ، این فرایند بدون نیاز به اتصال به شبکه برق انجام می شود.”

این یک مزیت اساسی است زیرا تولید نیتروژن برای کود در کارخانه های بزرگی با مصرف کربن بالا طبیعی است. بسیاری از این کارخانه ها در کشورهای ثروتمند قرار دارند که هزینه کشورهای کم درآمد را افزایش می دهد. با این حال ، ادرار انسان به تنهایی حاوی نیتروژن کافی برای تأمین حدود 2 ٪ از نیاز جهانی به کود است.

تأثیر و کاربرد جهانی

این فناوری می تواند تفاوت بزرگی ایجاد کند ، به خصوص در مناطقی مانند اوگاندا ، که در آن کودهای گران قیمت و نادر کشاورزی است. محققان تخمین زده اند که این سیستم می تواند ارزش اقتصادی 1.5 دلار در هر کیلوگرم نیتروژن ایجاد کند. رقمی که بیش از دو برابر درآمد بالقوه یکسان در ایالات متحده است.

Orisa Coombes ، دانشجوی دکترا در مهندسی مکانیک و نویسنده اصلی این مطالعه ، می گوید:
“هر فرد به تنهایی نیتروژن را به اندازه کافی در ادرار خود تولید می کند که برای بارور کردن یک باغ کوچک کافی است.” این سیستم به ما اجازه می دهد تا با استفاده از نور خورشید ، کودهایی را تولید کنیم. “

جالب اینجاست که این روند می تواند به جوامع اجازه دهد تا برق اضافی خود را ذخیره یا حتی بفروشند. به همین ترتیب ، وابستگی به مواد شیمیایی بزرگ یا شبکه های برق ملی کاهش می یابد.

به طور همزمان بحران متعدد را حل کنید

فراتر از کود و تأمین انرژی ، این فناوری همچنین به مسائل زیست محیطی و بهداشتی پاسخ می دهد. بیش از 5 ٪ فاضلاب جهان بدون تصفیه آزاد می شود و بیشتر این حجم در کشورهای کم درآمد و متوسط ​​است. وجود نیتروژن غیرقانونی در فاضلاب ، آبهای زیرزمینی را آلوده می کند و جلبک هایی را که اکوسیستم های آب را از بین می برد ، تقویت می کند.

با از بین بردن نیتروژن ، این سیستم باعث می شود فاضلاب برای تخلیه یا استفاده مجدد در آبیاری ایمن تر شود. طبق گفته Coombes:
“ما معمولاً آب ، غذا و انرژی را به عنوان سه بخش جداگانه در نظر می گیریم. اما این سیستم نمونه ای نادر است که می تواند هر سه منطقه را همزمان تغییر دهد.” این فناوری فناوری تمیز ، مقیاس پذیر و مبتنی بر خورشیدی است. “

مراحل بعدی

تیم تحقیقاتی استنفورد در حال تهیه نمونه اولیه بزرگتر با ظرفیت سه گانه است. این نسخه جدید می تواند ادرار بیشتری را پردازش کرده و در شرایط شدید آفتابی سریعتر کار کند.
یافته های این پروژه همچنین می تواند در کارخانه های تصفیه خانه های صنعتی فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد. در جایی که امکان بازیافت هدر رفتن گرما برای تقویت فرآیندهای مشابه وجود دارد.

طبق IE ، اختراع منظومه شمسی تولید کود در ادرار فراتر از پیشرفت علمی ، یک پاسخ عملی به چندین بحران جهانی است: از افزایش نیاز به مواد غذایی ارزان و پایدار تا مدیریت بهینه فاضلاب و کاهش آلاینده های زیست محیطی. این نوآوری نه تنها باعث افزایش بهره وری انرژی تا 5 ٪ می شود ، بلکه راهی برای بازیابی مواد مغذی ، کاهش سوخت های فسیلی و ارتقاء سلامت عمومی فراهم کرده است.
اگر این فناوری در مقیاس وسیعی اجرا شود ، می تواند بخشی از آینده پایدار کشاورزی و مدیریت منابع را در جهان تعیین کند.