Verdens første bioklodser dyrket fra menneskelig urin

Verdens første bio-mursten dyrket af menneskelig urin er blevet afsløret af University of Cape Town (UCT) masterstuderende i civilingeniør Suzanne Lambert, signalerer et innovativt paradigmeskifte inden for genvinding af affald.

Bio-klodserne er skabt gennem en naturlig proces kaldet mikrobiel carbonatudfældning. Det er ikke ulig den måde, muslingeskaller dannes på, sagde Lamberts vejleder Dr. Dyllon Randall, en lektor i vandkvalitetsteknik.

I dette tilfælde, løst sand er koloniseret med bakterier, der producerer urease. Et enzym, ureasen nedbryder urinstoffet i urinen, mens det producerer calciumcarbonat gennem en kompleks kemisk reaktion. Dette cementerer sandet i enhver form, om det er en solid søjle, eller nu, for første gang, en rektangulær byggesten.

I de sidste par måneder har Lambert og civilingeniørstuderende Vukheta Mukhari arbejdet hårdt i laboratoriet med at teste forskellige bio-murstensformer og trækstyrker for at producere et innovativt byggemateriale. Mukhari bliver co-superviseret af professor Hans Beushausen, også fra anlægsafdelingen. Beushausen hjælper med at teste produkterne.

Udviklingen er også godt nyt for miljøet og den globale opvarmning, da bio-mursten laves i forme ved stuetemperatur. Almindelige mursten bliver ovnbrændt ved temperaturer omkring 1 400°C og producerer enorme mængder kuldioxid.

Styrken af ​​bio-klodserne vil afhænge af kundens behov.

"Hvis en kunde ville have en mursten stærkere end en 40 procent kalkstensmursten, du ville tillade bakterierne at gøre det faste stof stærkere ved at 'dyrke' det i længere tid, " sagde Randall.

"Jo længere du lader de små bakterier lave cementen, jo stærkere bliver produktet. Den proces kan vi optimere."

Grundlæggende arbejde

Konceptet med at bruge urinstof til at dyrke mursten blev testet i USA for nogle år tilbage ved hjælp af syntetiske løsninger, men Lamberts mursten bruger ægte menneskelig urin for første gang, med væsentlige konsekvenser for affaldsgenanvendelse og upcycling. Hendes arbejde bygger på grundlæggende forskning af Jules Henze, en schweizisk studerende, der brugte fire måneder på at arbejde sammen med Randall på dette koncept i 2017.

"Det er det, jeg elsker ved forskning. Du bygger på grundlaget for andet arbejde, " sagde Randall.

Gødning som biprodukter

Ud over, biomurstensprocessen producerer som biprodukter nitrogen og kalium, som er vigtige komponenter i handelsgødning.

Kemisk set, urin er flydende guld, ifølge Randall. Det tegner sig for mindre end 1 procent af husholdningsspildevandet (i volumen), men indeholder 80 procent af nitrogenet, 56 procent af fosfor og 63 procent af kalium i dette spildevand.

Omkring 97 procent af den fosfor, der er til stede i urinen, kan omdannes til calciumfosfat, nøgleingrediensen i gødning, der understøtter kommercielt landbrug på verdensplan. Dette er vigtigt, fordi verdens naturlige fosfatreserver er ved at løbe tør.

Nul spild

Gødningerne produceres som en del af den trinvise proces, der bruges til at fremstille bio-mursten.

Først, urin opsamles i nye gødningsproducerende urinaler og bruges til at lave en fast gødning. Den resterende væske bruges derefter i den biologiske proces til at dyrke bio-murstenen.

"Men i den proces, vi er kun ude efter to komponenter:carbonationer og calcium. Det, vi gør sidst, er at tage det resterende flydende produkt fra bio-murstensprocessen og lave en anden gødning, " forklarede han.

Den overordnede ordning ville reelt resultere i nul affald, med urinen fuldstændig omdannet til tre nyttige produkter.

"Ingen har set på det i forhold til hele den cyklus og potentialet til at genvinde flere værdifulde produkter. Det næste spørgsmål er, hvordan man gør det på en optimeret måde, så der kan skabes profit fra urin."

Der er også logistik, der skal tages i betragtning; urinopsamling og transport til en ressourcegenvinding. Randall har diskuteret disse muligheder i et nyligt reviewpapir om urin. En anden af ​​hans kandidatstuderende undersøger transportlogistikken for urinopsamling og -behandling med nogle meget lovende resultater.

Social accept er en anden overvejelse.

"I øjeblikket har vi kun at gøre med urinopsamling fra mandlige urinaler, fordi det er socialt accepteret. Men hvad med den anden halvdel af befolkningen?"

I optakten til afsløringen af ​​bioklodsen, begge studerende udtrykte optimisme omkring potentialet for innovation i bæredygtighedsområdet.

"Dette projekt har været en stor del af mit liv i det sidste halvandet år, og jeg ser så meget potentiale for processens anvendelse i den virkelige verden. Jeg kan ikke vente til, når verden er klar til det, " sagde Lambert.

"At arbejde på dette projekt har været en øjenåbnende oplevelse. I betragtning af de fremskridt, der er gjort i forskningen her på UCT, at skabe et virkelig bæredygtigt byggemateriale er nu en mulighed, " tilføjede Mukhari.

Randall sagde, at arbejdet skaber paradigmeskift med hensyn til, hvordan samfundet ser på affald og upcycling af dette affald.

"I dette eksempel tager du noget, der betragtes som affald, og laver flere produkter af det. Du kan bruge den samme proces til enhver affaldsstrøm. Det handler om at gentænke tingene, " han sagde.