Els investigadors de la Universitat de Stanford han construït un sistema fotovoltaic - tèrmic de desplaçament electroquímic que extreu nutrients fertilitzants de l’orina humana. Diuen que el sistema podria proporcionar una alternativa eficaç - a les regions amb accés limitat als fertilitzants convencionals.
22 d'agost de 2025 Patrick Jowett
Imatge: Eryxson Fonseca, Unsplash
De la revista PV Global
Un equip de recerca de la Universitat de Stanford ha desenvolupat un prototip que utilitza energia solar per extreure nutrients de l’orina humana per crear un fertilitzant sostenible.
Van presentar el sistema a "Prototipat i modelar un sistema de stripping electroquímic fotovoltaic -tèrmic per a la recuperació distribuïda de nitrogen d'orina", disponible a la revista de recercaAigua natural.
El prototip utilitza energia solar mitjançant un sistema fotovoltaic - tèrmic del sistema de despullat electroquímic per capturar nitrogen, un component clau dels fertilitzants comercials, dels residus d’aigua humana. El nitrogen de l’orina humana equival a prop del 14% de la demanda anual de fertilitzants.
Els investigadors van dir en un comunicat que el sistema separa l'amoníac, un compost químic format per nitrogen i hidrogen, de l'orina. Això es fa mitjançant una sèrie de cambres separades per membranes que utilitzen electricitat solar per conduir ions a través i atrapar l’amoníac com a sulfat d’amoni, un fertilitzant comú.
Els investigadors van recollir calor de residus de la part posterior de les plaques solars mitjançant una placa freda del tub de coure adjunt per escalfar el líquid utilitzat en el procés electroquímic. Van trobar això que va ajudar a accelerar l’escalfament i van fomentar la producció de gas d’amoníac, el pas final del procés de separació.
L'ús de la calor residual de les plaques solars es va trobar que augmenta la generació d'energia gairebé un 60%, mentre que millorava l'eficiència de recuperació d'amoníac en més del 20%, en comparació amb els prototips anteriors.
Orisa Coombs, autora principal de l'estudi, va explicar que, malgrat que cada persona produeix prou nitrogen a la seva orina per fertilitzar un jardí, gran part del món depèn de fertilitzants importats costosos. "No necessiteu una planta química gegant ni tan sols una presa de paret", va afegir Coombs. "Amb prou sol, podeu produir fertilitzants just on sigui necessari i, fins i tot, emmagatzemar o vendre excés d'electricitat".
La investigació també inclou un model dissenyat per comprendre com els canvis en la llum del sol, la temperatura i la configuració elèctrica afectarien el rendiment del sistema.
Es va trobar que a regions com Uganda el sistema de prototips podria generar fins a 4,13 dòlars/kg de nitrogen recuperat, més del doble dels resultats potencials als Estats Units. Això va ajudar els investigadors a concloure que el seu sistema és una alternativa efectiva viable - als fertilitzants tradicionals, particularment en zones on l’accés a les aportacions agrícoles és limitat i on els fertilitzants segueixen sent costosos.
La Universitat de Stanford va dir que l’eliminació del nitrogen de l’orina fa que el líquid restant sigui més segur per descarregar o reutilitzar el reg, cosa que afegeix pot ser un "canviador de jocs a molts països on només un petit percentatge de la població està connectat a sistemes de clavegueram centralitzats".
"Sovint pensem en l'aigua, l'alimentació i l'energia com a sistemes completament separats, però aquest és un d'aquests casos rars en què la innovació de l'enginyeria pot ajudar a resoldre diversos problemes alhora", va dir Coombs. "És net, és escalable i, literalment, està alimentat pel sol".
