你每年製造的145公斤糞便，用處可比想像中多

人類源源不斷產生的排泄廢物，如何妥善處理是個嚴肅的問題。

編譯 魏瀟

對每個人來說，隨著時間流逝不斷增加的不止是經驗和成就，還有排泄物。曾有一組美國學者估算，正常成年人每天排便量平均約為 400-500 克，一個人一年就會產生約 145 千克的糞便。

對於擁有 70 億人口的地球來說，這顯然是個不小的負擔。目前，人類排泄物通常會作為生活污水（污泥）進入當地的污水處理系統（露天排便是另一個問題），在經過一系列的除污和消毒處理後，走向污水處理環節的終點——生物固體。根據統計數據，美國每年會產生 700 多萬噸生物固體。中國 2019 年污泥產量為3900 萬噸，如果除去其中 80% 左右的含水量，餘下的生物固體則有將近 800 萬噸。

便便去哪了

一般來說，生物固體通常會面臨堆肥、焚燒、封存或填埋的命運。以美國為例，該國每年產生的 700 萬噸生物固體中約有一半被用於農業目的，例如為作物提供營養並幫助抵抗水土流失。但最近的一些研究發現，這種看似具有環境可持續性的處理方法可能存在重大健康隱患。即便經過處理，這些固體廢物仍可能包含激素、殺蟲劑、藥物成分以及「永遠不會降解的」全氟和多氟烷基化合物（polyfluoroalkyl substances, PFAS）等污染物。這推動了美國各地將生物固體驅逐出農田的進程。而荷蘭和瑞士等國，已經推行了不允許生物固體進入本國農業的禁令。亨氏（H.J. Heinz）、德爾蒙特（Del Monte）等大型食品公司，也在幾年前宣布停止購入用生物固體培育的農產品。

處理生物固體的另一個手段是填埋，但這條出路也變得越來越窄。來自美國杜克大學的土木與環境工程教授 Marc A. Deshusses 表示，PFAS 是目前垃圾填埋廠最主要的顧慮。業界擔心這種化學物會帶來難以處理的長期影響，越來越多的人開始反對使用填埋的手段。此外，這種處理也並沒有多麼環保。根據一項研究估算，2019 年中國污泥處理產生的等效溫室氣體排放中，焚燒貢獻度第一（45%），排第二的就是填埋（23%）。

或許你會想說為什麼不用它來發展沼氣能源——因為這麼做也面臨同樣的溫室氣體排放問題。儘管沼氣發電或將沼氣轉化為可再生天然氣已經在全球多地廣泛實施，以中國為代表的亞洲多國和歐洲地區都建設了不少沼氣利用系統，後者 2013-2017 年利用城市和工業污水污泥製造沼氣的產量增加了 40%。但沼氣燃燒依然會產生與化石燃料相同的污染物。而且在污水污泥發酵成沼氣的過程中，甲烷等溫室氣體副產物的逸出同樣會增加減排難度。

用來蓋房吧

儘管生物固體處理面臨著諸多困境，但科學家們沒有放棄尋找更安全、更具可持續性的新路徑。

2019 年，來自澳大利亞皇家墨爾本理工大學（Royal Melbourne Institute of Technology，RMIT）的工程師們將這些來自人類排泄物的生物固體加進了建築用磚里。要知道，全球每年平均生產 1.5 萬億塊磚，這需要 31.3 億立方米的粘土，相當於從地面上挖 1000 多個足球場那麼大、深度超過 440 米的大坑。RMIT 副教授 Abbas Mohajerani 和同事們從兩個當地的污水處理廠中獲得了三種生物固體，將它們與粘土混合，製成了生物固體含量在 10%-25%? 的「糞便磚塊」。

研究者們測試了這些「糞便磚塊」的物理、化學和機械性能，並發現了一些傳統磚塊不具備的特殊性能。比如，所有生物固體磚都顯示出更低的熱導率（thermal conductivity），這意味著它們能夠帶來一定程度的隔熱效果。此外，由於生物固體磚的有機物含量高，因此燒制過程中耗能更少，25% 生物固體磚的生產耗能僅有普通磚塊的一半。

不過，有機成分也帶來了一些缺點。生物固體的可燃性會讓磚塊在燒制時產生氣孔，這降低了它們的密度並增加了收縮率。雖然研究顯示生物固體磚的抗壓強度高於大多數低層建築要求的強度，但仍然沒有普通磚塊那麼結實。研究人員表示，雖然「糞便磚塊」顯示出了一些綠色環保的優勢，但仍需要進行更深入和全面的研究分析，才有可能進入大規模使用的考慮範圍。

變成飲用水

是的你沒看錯。這些來自人類的廢物最終還是能變成清潔可飲用的水，回到我們體內。這項技術其實並不年輕，新加坡早在二十年前就已經開始將污水和雨水一起混合處理，在達到標準後流進各家各戶的水龍頭。上世紀 70 年代，美國加利福尼亞州出現了第一批將污水轉化為飲用水的生產線。2018 年，這間世界最大的污水-飲用水處理廠將4 億升污水轉化成了飲用水，創下了世界紀錄。

近年來，科學家們開始研發不需要大規模生產線也能將污水轉化為凈水的攜帶型設備。誕生於美國杜克大學的超臨界水氧化反應器（Supercritical Water Oxidation, SCWO）就是技術進步的產物之一。SCWO 小到能被裝進一個貨運箱，但卻能以 371℃、240 倍大氣壓的條件將生物固體迅速燃燒，並且不會產生常有的溫室氣體排放。幾秒種後，它就會產出清潔水、電能，以及能夠用作肥料的礦質養分。利用這項技術，杜克大學的研究人員希望將 SWCO 發展成能夠應用於農業生產的商用模塊。目前，他們設計出的模塊每天可產生近十萬升蒸餾水，如果順利，SWCO 將進入美國和美國以外的社區，幫助人們應對衛生問題和水資源短缺的挑戰。

來自美國 Sedron Technologies 公司的污水污泥處理設備 Janicki Omni Processor 的落地可能更快一些。Janicki Omni Processor 更加龐大，能佔滿一整個籃球場，但處理能力也更強。它除了能夠將糞便污水轉化為熱能、電能以及接近飲用水級別的凈水，還可以就近連入當地電網，直接將電力輸送給社區居民。2015 年，Sedron Technologies 將這一設備引入了塞內加爾，運行第一年就處理了 700 噸糞便污水。當地一家環衛公司準備引入這套技術，讓更多的地方更好地解決廢物再利用的難題。

Sedron Technologies?公司網頁截圖。

最重要的是，不論是 SCWO 還是 Janicki Omni Processor，它們都希望能夠消除市政污水處理後仍會殘留的 PFAS。據悉，二者都是通過高溫燃燒手段來降解生物固體廢物的，這可以破壞 PFAS 的結構，令其化學鍵斷裂，達到消除的目的。但是，燃燒過程依然會產生污染物，這些設備運行究竟需要多少能源和人力成本也仍不清楚。人類能否妥善處理好自己的「遺留物」，仍然需要更多的探索和嘗試。

參考資料：

https://www.discovermagazine.com/the-sciences/why-scientists-dont-want-our-poop-to-go-to-waste

https://www.livescience.com/61966-how-much-you-poop-in-lifetime.html

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412020320481

https://www.forbes.com/sites/lauriewinkless/2019/02/11/could-we-build-houses-with-poop-bricks/?ref=altdntsh=3a2f20327f95

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