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尿液的资源化利用研究新进展: 热度 6 zhpd55 2018-10-28 16:04; 尿液的资源化利用研究新进展诸平人类尿液形成是血液流经肾小球时，血液中的尿酸、尿素、水、无机盐和葡萄糖等物质通过肾小球的滤过作用，过滤到肾小囊中，形成原尿。当原尿流经肾小管时，原尿中对人体有用的全部葡萄糖、大部分水和部分无机盐，被肾小管重新吸收，回到肾小管周围毛细血管的血液里。原尿经过肾小管的重吸收作用，剩下的水和无机盐、尿素和尿酸等就形成了尿液。肾小管形成的尿液经肾乳头到达肾髓质，肾髓质连输尿管到达膀胱，最后经尿道排出体外。提到尿液的资源化利用，人们可能首先想到的是作为肥料供农田使用，除此之外，尿的药用使用历史久远，男童尿液作为药引就是例证。古罗马时代，尿液就被广泛用来漂白牙齿，这种方式延续至今。是因为尿液中含有尿素，尿素分解会产生氨气，氨气的用处十分广泛，制作抗菌剂，清洁剂，还有漂白功效。从健康者的新鲜尿液中分离尿激酶（ Urokinase ），主要用于血栓栓塞性疾病的溶栓治疗。男性不育可以通过尿液进行诊断；女性怀孕通过尿液进行诊断，直到 20 世纪 60 年代，最可靠的验孕方法依旧是提取女性尿液，然后注射进 “ 非洲爪蟾 ” 体内。这种方法源于 20 世纪 30 年代，是一位名叫 Lancelot Hogben 的科学家发现的，他能用公牛激素控制青蛙排卵。选择爪蟾是因为它可以全年产卵，不像其他动物只能季节性产卵，需要等候太长时间。所以爪蟾被海运到全球各地的实验室，科学家将女性尿液注射进爪蟾的背部淋巴囊，等候 12h 。如果爪蟾有排卵迹象，这就表示该女性怀孕了，因为她的尿液里含有人体绒毛膜促性腺激素。这种试验就以科学家 Lancelot Hogben 的名字命名，被称为 Hogben 试验。有些养生人群坚信每日饮尿可排毒，这可能是一种误解，因为不能保证尿液无菌。尿液很有可能引发一场前所未有的改革风暴，成为汽车燃料或者其他资源再生能源。这是由一位美国俄亥俄州的科学家 Gerardine Botte 想到的( Chem. Commun. DOI: 10.1039/b905974a )，很有独创性。 Botte 研发出电解器，它仅用一个 5 号电池少半的电量即可将尿液中的氢分离出来，作为汽车燃料。过去将氢作为一种再生资源，需耗费很多能源生产。从水中分离氢需要电压 1.23 伏，而从尿液中分离氢仅需要电压 0.37 伏。这个想法的可实施性很大， Botte 说， “ 我相信在一年之内，我们的汽车就可以用尿代替燃料， 4 升可行驶 60 英里。 ” \0 \0 总之，尽管尿液中水是主要成分，约占 95% 以上，但是也含有蛋白质（微量）、葡萄糖（ 0.1% ）、尿素（ 0.03 % ）、尿酸（ 0.004% ）以及无机盐（ 0.9% ）等。之前，也写过 “ 人尿代谢物发现 3000 余种并非最终结果 ” 的博文。如何对于尿液进行综合利用，今天介绍南非开普敦大学 ( University of Cape Town ， UCT ）的最新研究成果，利用人尿来制生物砖。据 2018 年 10 月 26 日来自开普敦大学 ( University of Cape Town ， UCT ）的消息报道，世界上首例生物砖是用人尿制成的，图 1 就是开普敦大学 ( UCT ) 提供的照片。图片从左起分别是 UCT 土木工程系的 Dyllon Randall 博士 (Dr Dyllon Randall) 和他的学生 Vukheta Mukhari 和 Suzanne Lambert 。 Fig. 1 The world’s first bio-brick made using human urine was unveiled at UCT this week. In picture are (from left) the Department of Civil Engineering’s Dr Dyllon Randall and his students,Vukheta Mukhari and Suzanne Lambert. Credit: University of Cape Tow 开普敦大学 (UCT)对外公布了该校土木工程硕士学生苏珊·兰伯特（Suzanne Lambert）利用人尿制成了世界上首例生物砖（bio-brick），这标志着在废物回收方面创新模式转变的又一范例。创建的这款生物砖是通过被称为微生物碳酸盐沉淀的自然过程而形成，此过程与贝壳的形成方式有些相似, 兰伯特的导师、水质工程高级讲师 Dyllon Randall 博士说。在这种情况下 , 疏松砂岩与产生尿素酶（ urease ）的细菌发生反应。尿素酶也称为脲酶，它会使尿液中的尿素分解，通过一个复杂的化学反应而生产碳酸钙。此胶黏物使砂凝结在一起形成任何形状 , 无论它是一个坚实的圆柱体 , 或者是现在通用的矩形建筑砖。在过去的几个月里兰伯特和土木工程荣誉生 Vukheta Mukhari 一直在实验室努力工作，测试各种生物砖形状和抗拉强度，旨在产生一种创新建筑材料。 Vukheta Mukhari 也同时接受土木工程系 Hans Beushausen 教授的指导，并协助测试产品。传统的砖块需要燃煤进行高温焙烧（ 1400℃左右），不仅造成能源浪费，而且污染环境，释放大量的 CO 2 , 导致气候变暖。而生物砖的研发，在室温下利用模具制造无疑对于保护环境、节省能源是一个利好消息。生物砖的强度取决于客户的需求。兰德尔说： “ 如果客户想要的砖强度超过石灰岩砖（ limestone brick ）强度的 40%, 只需要延长细菌 ‘生长 ’ 时间，即可使生物砖变得更加坚固。时间越长 , 让小细菌生产更多的水泥 ,砖产品就会越强，这一过程是可以优化的。 ” 基础性的研究用尿液制砖并非新主意，在几年前美国就有使用合成溶液制砖的试验。但是，兰伯特的制砖过程是首次使用了真正的人类尿液 , 对于废物回收循环和升级利用产生了重要影响。她的工作是建立在 2017 年 Dyllon Randall 博士和一位瑞士学生 Jules Henze 共同潜心研究四个月的基础上。 Dyllon Randall 博士说： “ 这就是我喜欢的研究。你的研究是以其他人的研究工作为基础的。 ” 化肥作为副产品此外 , 生物砖制作过程产生的副产品氮和钾 , 它们都是商业化肥的重要组成部分。据 Dyllon Randall 博士介绍，他认为从化学上来讲，尿液本身就是液体黄金。按照体积计算，尿液所占体积不足废水的 1%, 但此废水含有了 80% 的氮 ,56% 的磷和 63% 的钾。尿液中约 97% 的磷可转化为磷酸钙 , 而磷酸钙全球商业农用化肥的主要成分。尿液中磷资源的利用是很重要的 , 因为世界将面临天然磷酸盐储备的枯竭。 “ 零费物 ” （ Zero waste ）生物砖的生产过程中，化肥生产仅仅是阶段性过程的一部分。首先 , 将尿液收集在一个可以产生化肥的新式小便器，用于制造固体肥料。然后再将剩余的液体用于生物处理以便制作生物砖。 ” 但在这个过程中 , 我们只有两种成分即碳酸根离子和钙用于制作生物砖。最后把制作生物砖之后剩下的液体产品用于第二个过程即化肥生产 ,” 他解释道。整体方案有效地利用使尿液成为零费物 , 将其完全转换成 3 个有用的产品。 “ 没有人注视其整个循环周期和潜在回收多个有价值的产品。接下来的问题是如何以一种优化的方式 , 从尿液中获得利润。 ” 还有后勤工作要考虑 ; 尿液的收集和运输以便回收利用。 Dyllon Randall 博士在最近的一篇关于尿液的综述性论文中，对此有专门的讨论。他的另一位硕士研究生正在调查尿液收集的运输物流问题。社会认可是另一个考虑因素。在生物砖揭幕之前 , 学生对其创新研究和可持续发展的潜在空间表示乐观。但是，也有一些实际问题需要面对。 “ 目前我们只处理从男小便池收集的尿液，因为这是社会可以接受的。但是另外一半的人口（女性）尿液的收集如何解决呢 ? 依然是一个需要面对的难题。 ”Dyllon Randall 博士说： ” 这个项目在过去一年半一时间内，一直是我生活中巨大的一部分。在现实的生活中我看到了此工艺应用的潜力，但是，我不能等待世间万事俱备再动手，先下手为强会更好些。 ” “ 从事这个项目的研究工作一直是一个另人大开眼界的经历。鉴于开普敦大学对此研究取得的进展 , 创建一个真正可持续的建筑材料现在不是没有可能 ,”Vukheta Mukhari 补充道。 Dyllon Randall 博士说此研究工作是创建一种如何看待废物和废物的回收再利用的转换新范式。他说： “ 在这个例子中你被认为是一种废物的东西 , 可以由此衍生出多个产品。也可以对任何废物流使用相同工艺，这就是我们要反思的问题。 ” 更多信息请注意浏览相关报道： Nutrient recovery from biowaste for mineral fertiliser production J. Henze, D.G.Randall. Microbial induced calcium carbonate precipitation at elevated pH values (11) using Sporosarcina pasteurii . Journal of Environmental Chemical Engineering , 2018 , 6(4 ) : 5008-5013.August 2018, Pages. DOI: 10.1016/j.jece.2018.07.046 C.P.Flanagan,D. G. Randall . Development of a novel nutrient recovery urinal for on-site fertilizer production . Journal of Environmental Chemical Engineering , 2018, 6 ( 5 ): 6344-6350 . October 2018 . DOI: 10.1016/j.jece.2018.09.060 D.G.Randall,V. Naidoo . Urine: The liquid gold of wastewater . Journal of Environmental Chemical Engineering , 2018, 6(2): 2627-2635 . April 2018, DOI: 10.1016/j.jece.2018.04.012; 个人分类: 新科技|10044 次阅读|15 个评论

如何送终报废汽车--风能与废旧引擎结合制热的清洁能源技术: 热度 2 kiwaho 2015-2-10 10:08; 大家知道美国是一个车轮上的国家，早就实现了人手一车。推陈出新是市场的永恒法则。因而可以想象美国每年报废的汽车一定大的惊人。据路透社报道，每年美国有1千4百万台车要送到汽车坟墓--金属肢解粉碎再回收工厂。回收能力不敌报废速度，政府只好划出大块荒地弃置这些又大又笨的铁疙瘩。汽车的心脏就是一台发动机。大部分报废的车辆，其引擎甚至仍然可用，差一点的也不过是拉缸了，或者活塞环严重磨损漏气，导致压缩比下降，点不着火了。那么，如何回收这些报废的发动机，自然是一个有意义的课题。上一篇文章，我谈到有一种效率很高的加热空气的机械制热方法，详情见： “ 另类有效加热空气的方法—几乎没人知道！ ” 。该文为本文打下了伏笔。传统内燃机有四个冲程轮替工作。启动时靠高容量的蓄电池带动。通常电池输入功率只要达到发动机额定输出功率的一个零头，就能将马达起动。家用轿车的启动电机一般功率在1000瓦左右，需要配置输出数百安培的蓄电池。启动电机的安全系数通常设计得很低，即不能长期运转，30秒钟保证不过热就行。大型车辆一般用20倍高压缩比的柴油发动机，故启动电机需要能输出更大功率的启动电机，以及蓄电池组，例如24V双电瓶配置。瞬时启动功率4000瓦左右。如果切断供油管路，使用可长期服务的外部动力，代替启动电机，这样“傻呼呼”的运转方式，其实就是把发动机当空气加热机使用。尽管气缸内空气温度可达400摄氏度以上，一旦排出发动机，温度降低很快，但至少排气温度远高于吸气温度，毕竟外部输入了“真金白银”的机械功啊，总得反应在吐气温度的提升吧。报废的发动机，即便拉缸或者缸套漏气，也能当机械空气加热器用，根本不需要事先“假惺惺”修理发动机。就算拉缸使得缸体运转时摩擦升温，也无大碍，只要这台破发动机放置在被加热的室内空间，那摩擦热还不是加热了空气？这种报废发动机当取暖机用，如何计算其新用途的额定输出功率呢？很简单，其实就是原先的启动电机的瞬间功率。例如，家用轿车发动机当取暖机也就1000瓦的谱，大卡车柴油机就4000瓦的谱。思考发动机的重量，可见这样的取暖机的单位质量的热功率，或者说能量密度是较低的。但好歹找到了一种废物循环利用的方法，是不是？至于报废发动机当取暖机使用时产生的恼人噪音，可以通过声学屏蔽的方法。对于有地下室的建筑物，放到地库，加不加额外的消音措施，已经无关紧要。再来看看外部动力有什么好选项。恰巧取暖季节正是冬天，而冬季正是风能正旺之时节。很多商用化的风电项目，冬天正好是发电大丰收的时段。将报废发动机用于制热，完全无须先用风发电，再用电通过电机带那个破发动机，那才是脱裤子放屁的低效方法。直接将采风透平的驱动力，直接或者通过减速器耦合到废弃发动机就得了。用于蔬菜温室大棚、蒙古包的冬季取暖保温，或附近风力强劲的工业设施内取暖，这个廉价的制热系统，真的派上了好用场。之所以这样的系统廉价，是因为没有复杂的发电环节，机械制热机取材于报废的发动机。也许免费或者废铁价即可弄到一台报废引擎。千万别买崭新的发动机来干这事，那会输得底裤都没了。套用网络流行语：认真你就输了！如果你住在有前后院子的House里，最好还有地下室Basement，且刚好有一台报废的车，不妨拆下引擎，留着备用风力制热，剩下的残体再卖给废品收购站。这在发达的西方社会，也就是一般平民的生活；在中国，House是任性的有钱人才买得起的所谓“别墅”，即一块别的可撒“野”的自留“土”地，野土组合就成“墅”。大慈善家、牛人陈光标据说从事废物回收行业，但好像只做建筑物拆迁。但顺道涉足此类应用，应该是手到擒来。该技术其实也称不上技术，但鉴于未来市场前瞻性不错，千瓦厚实验室仍然为其申请了美国发明专利，但愿将来能有所暂获。中国的汽车行业发展势头迅猛，而且有“超年限强制报废”的政策。因而，这类应用在中国也潜力巨大。; 4483 次阅读|3 个评论

原创：北戴河节俭办灯会: peinikanhai 2014-1-30 00:02; 北戴河今年的灯会，与去年有很多不同：场地由在主街道改为在怪楼公园里，更便于组织和管理；灯展延长到20天，从腊月23日至正月十六；主办方由区委区政府改为区旅游协会唱主角；增加了百姓个人灯展区；增加了文艺表演区、娱乐区和小吃服务区。更主要的是贯彻勤俭办节会精神，好多灯是去年用过的拿出来修理完善改造再用。小学生和家长做的灯质量虽然不是很高，但意义绝对很大，对孩子的动手、参与能力，都是一个很好的锻炼和提高。而且所选用材料，大都是废物利用，比如用纯净水桶、软塑料水杯等等。今天白天去看灯，室外温度5度，还不算很冷。走吧，请随我来。; 个人分类: 所见所闻|3124 次阅读|0 个评论

怀旧U盘变废为宝: 热度 2 xbyang 2010-11-30 15:32; 　　U盘是我们常常要随身携带的小玩意儿。一款独特的U盘定会引来不少羡慕的目光。英国艺术家尼克非常喜欢怀旧，特别爱好那些具有古典风格的用品。因此，他决定动手改造那些现代化的U盘。为了打造自己的个性化U盘，他设计了具有早期工业时代风格的U盘造型。他利用的原料是一些废弃的钟表和老实家具。他以老家具的木材来制作U盘的外壳，然后在外壳中嵌入废弃钟表的零部件，并按照自己的喜好进行不同的搭配。尼克每天工作12个小时，每天可以制作出一个漂亮的U盘。尼克非常喜欢利用那些废弃的工业原料来设计装饰品。此前，他还利用螺帽、金属垫圈、钢珠和钢丝制作了一些略显夸张的项链和戒指。; 个人分类: 未分类|4538 次阅读|2 个评论

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