I ricercatori dell'Università di Stanford hanno costruito un sistema di stripping elettrochimico termico fotovoltaico - che estrae i nutrienti fertilizzanti dalle urine umane. Dicono che il sistema potrebbe fornire un costo - alternativa efficace nelle regioni con accesso limitato ai fertilizzanti convenzionali.
22 agosto 2025 Patrick Jowett
Immagine: Eryxson Fonseca, Unsplash
Dalla rivista fotovolta
Un team di ricerca dell'Università di Stanford ha sviluppato un prototipo che utilizza energia solare per estrarre i nutrienti dalle urine umane per creare un fertilizzante sostenibile.
Hanno presentato il sistema in "Prototipazione e modellazione di un sistema di stripping elettrochimico fotovoltaico -termico per il recupero di azoto delle urine distribuito", disponibile nel Journal di ricercaAcqua della natura.
Il prototipo utilizza l'energia solare tramite un sistema di stripping elettrochimico termico fotovoltaico - per catturare azoto, un componente chiave dei fertilizzanti commerciali, dai rifiuti di acqua umana. L'azoto nelle urine umane a livello globale è equivalente a circa il 14% della domanda annuale dei fertilizzanti.
I ricercatori hanno affermato in una dichiarazione che il sistema separa l'ammoniaca, un composto chimico composto da azoto e idrogeno, dalle urine. Questo viene fatto attraverso una serie di camere separate da membrane che usano l'elettricità solare per guidare gli ioni attraverso e intrappolare l'ammoniaca come solfato di ammonio, un fertilizzante comune.
I ricercatori hanno raccolto calore di scarto dal retro dei pannelli solari tramite una piastra fredda del tubo di rame collegato per riscaldare il liquido utilizzato nel processo elettrochimico. Hanno scoperto che questo ha contribuito ad accelerare il riscaldamento e incoraggiato la produzione di gas ammoniaca, il passaggio finale nel processo di separazione.
È stato scoperto che l'utilizzo del calore di scarto dai pannelli solari aumenta la loro generazione di energia di quasi il 60%, migliorando l'efficienza di recupero dell'ammoniaca di oltre il 20%, rispetto ai prototipi precedenti.
Orisa Coombs, autore principale dello studio, ha spiegato che nonostante ogni persona che produce abbastanza azoto nelle loro urine per fertilizzare un giardino, gran parte del mondo dipende da fertilizzanti costosi e importati. "Non hai bisogno di una pianta chimica gigante o persino di una presa a parete", ha aggiunto Coombs. "Con abbastanza sole, puoi produrre fertilizzanti proprio dove è necessario e potenzialmente anche conservare o vendere elettricità in eccesso."
La ricerca presenta anche un modello progettato per comprendere in che modo i cambiamenti nella luce solare, nella temperatura e nella configurazione elettrica avrebbero un impatto sulle prestazioni del sistema.
Ha scoperto che in regioni come l'Uganda il sistema prototipo potrebbe generare fino a $ 4,13/kg di azoto recuperato, più del doppio dei potenziali guadagni negli Stati Uniti. Ciò ha aiutato i ricercatori a concludere che il loro sistema è un'alternativa efficace e costo efficace ai fertilizzanti tradizionali, in particolare nelle aree in cui l'accesso agli input agricoli è limitato e dove i fertilizzanti rimane costosi.
La Stanford University ha affermato che la rimozione dell'azoto dalle urine rende il liquido rimanente più sicuro per scaricare o riutilizzare per l'irrigazione, che aggiunge può essere un "punto di svolta in molti paesi in cui solo una piccola percentuale della popolazione è collegata a sistemi di fognatura centralizzati".
"Spesso pensiamo all'acqua, al cibo ed energia come sistemi completamente separati, ma questo è uno di quei rari casi in cui l'innovazione ingegneristica può aiutare a risolvere più problemi contemporaneamente", ha affermato Coombs. "È pulito, è scalabile ed è letteralmente alimentato dal sole."
