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粪便变净水器?看似不可能的解决方案成功了

用牛粪和马蜂窝制成的过滤器。

研究人员正在进行生物质脱盐工作。

研究人员正在检视用于海水淡化项目的马蜂窝。

Yi Zheng在参观一家奶牛场时被遍地的牲畜粪便吸引了注意力。作为美国东北大学机械与工业工程学院的副教授,Zheng总是在寻找用天然材料制造功能化产品的灵感,他潜意识中认为粪便是一种极具潜质的材料。

与此同时,Zheng还为饮用水短缺的全球性问题感到忧虑。根据联合国儿童基金会的数据,全球大约有14.2亿人生活在水资源高度缺失的地区,并且未来情况会变得更糟。为了缓解危机,工程师们一直在尝试将海水转化为淡水。海水淡化系统通常以薄膜作为过滤器,“但膜材料的造价非常高昂,并且材料本身不具备可持续性。此外,常规海水淡化过程需要消耗大量电能。为什么我们不能只用阳光来进行海水淡化呢?”

Zheng并不准备在海水淡化厂安装大批太阳能电池板,而是采取了一种更直接的方法:设计一种可被阳光激发并且能漂浮在海洋上的过滤器。这时,粪便派上了用场。Zheng的团队将牲畜粪便加热到1700摄氏度左右,以杀死其中的细菌。该过程还将粪便转化为了粉末状的碳。他们用这种黑色粉末制造出高吸水性泡沫,然后放置在水面上。太阳出来时,泡沫下方的水会变成蒸汽并穿过泡沫层。

Zheng表示,该过程可能具有良好的脱盐效果。海水测试表明,盐水蒸汽经过肥料过滤器后凝结成的水非常新鲜,其钠含量甚至明显低于美国环保署(USEPA)设定的饮用水标准。除了牲畜粪便外,Zheng的团队还使用树叶、龙虾壳、马蜂窝和办公废纸等材料制造了可由太阳触发的碳质过滤装置。

“我们使用的材料不仅是纯天然的,而且成本极低、易于获取且具有可持续性。”Zheng指出,这项新技术可以帮助各地社区自行建立脱盐系统,这对于在全球范围内实现饮用水公平非常关键。

科界原创

编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《纳米尺度》、《应用材料与界面》等

期刊编号:2040-3364、1944-8244

原文链接:https://phys.org/news/2021-10-manure-solution-global-crisis.html

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