Селективное извлечение мочевины из мочи имеет важное значение для очистки городских сточных вод. Команда исследователей разработала электрохимическую технологию, которая преобразует мочевину, богатые азотом отходы, в перкарбамид, кристаллическое пероксидное производное мочевины. Этот процесс одновременно облегчает очистку сточных вод мочи и превращает отходы в ценный продукт для удобрения сельхозкультур.
Команда исследователей из Хэнаньского университета в сотрудничестве с коллегами представила новый способ преобразования мочевины в сточных водах в перкарбамид, который можно использовать в качестве удобрения. В своей статье, опубликованной в журнале Nature Catalysis, группа описывает процесс и то, насколько хорошо полученный продукт сработал при выращивании съедобных культур, пишет Боб Йирка в статье на портале Phys.org.
Моча рассматривается как источник удобрения, поскольку она богата азотом и другими полезными соединениями, которые полезны для роста растений. Многие садоводы знают, что мочу можно использовать в качестве удобрения как для цветников, так и для огородов, однако предыдущие попытки использовать мочу в качестве источника удобрения в больших масштабах оказались нецелесообразными из-за промышленной неэффективности: гораздо проще использовать стандартные методы, которые включают извлечение азота из воздуха.
В новаторском подходе команда использовала модифицированные катализаторы на основе графитового углерода, которые разработаны с оптимизированными активными участками и структурами, чтобы система отверждала перекись водорода и ускоряла конверсию мочевины. Графитовые листы служат электродом, их помещают в раствор сточных вод с высокой концентрацией мочевины и применяют электрический ток. Это выталкивает мочевину, кислород и водород в воде, образуя твердые кристаллы перкарбамида. Затем кристаллы отфильтровываются из воды – и они готовы к использованию в качестве удобрения.
Команда протестировала свои кристаллы перкарбамида, добавив их в почву, используемую для выращивания арахиса, пшеницы и салата. Это привело к получению более высоких растений по сравнению с теми, которые выращивались с использованием традиционных удобрений. Ученые предполагают, что улучшение связано с кристаллизованной природой удобрения - оно позволяет азоту медленно высвобождаться с течением времени. Оптимизированный процесс достигает почти 100% чистоты при осаждении перкарбамида как из мочи человека, так и млекопитающих.
Исследователи признают, что их текущий процесс, скорее всего, будет сложно масштабировать до промышленного уровня, но предполагают, что его можно использовать на небольших предприятиях.
Источник: Phys.org. Автор: Боб Йирка. Изображение: Nature Catalysis (2025). DOI: 10.1038/s41929-024-01277-3.