똥과 오줌에는 밝고 새로운 미래가 있을까요?

영어에는 "Waste not, Want not"이라는 속담이 있는데, 이는 "낭비도 없고 부족함도 없다"는 뜻입니다. 이제 이 속담은 과학자들이 인류의 위기에 맞서 싸우는 지침이 되었습니다. 인간은 오랫동안 조잡한 방식으로 산업 및 농업 생산을 해왔기 때문에 에너지 부족, 물질 부족, 환경 오염 문제가 대두되었습니다. 이 세 가지 주요 위기를 해결하기 위해 인간은 폐기물을 활용하는 방법을 배워야 하며 이 작업은 당연히 과학자의 어깨에 맡겨집니다.

세상을 구하기 위해 과학자들도 열심히 일하고 있습니다. 온갖 종류의 가정 쓰레기나 산업 폐기물이 발견되고 연구되었으며 심지어 인간의 대변과 소변도 면역되지 않습니다. 하지만 과학자들의 노력은 헛되지 않았고, 대소변을 보물로 만들 수 있는 진한 맛의 기술들이 속속 출시됐고, 그 효과는 꽤 좋은 것 같다.

똥버스

똥은 어떤 용도로 사용할 수 있나요? 대부분의 사람들은 천연가스가 완전히 개발되기 전에 바이오가스를 먼저 생각합니다. 바이오가스는 이미 가정에 들어와 난방과 요리에 사용되었습니다. 그러나 이제 똥 바이오가스는 해야 할 일이 더 많아졌습니다. 2015년 3월, 세계 최초로 인간의 배설물로 움직이는 새로운 친환경 버스가 영국에서 공식적으로 개통되었습니다. 이 40인승 "에코버스"는 똥에서 생산된 바이오가스로 운행됩니다.

계산에 따르면 버스가 300km를 달리는 데는 연간 5명의 배변분만 필요하며, 매년 버스에 탄 한 사람의 똥에서 생산되는 연료는 버스를 뒷받침할 수 있다. 3,000km를 달리는 것. 바이오가스로 구동되는 버스는 공기 질을 개선하고 디젤보다 이산화탄소를 30% 적게 배출합니다.

그러나 에코버스의 더 큰 의미는 그 힘이다. 그 힘은 지역 주민은 물론 심지어 버스에 탄 승객들에 의해서도 제공된다. 이는 사람의 배설물과 같은 쓰레기도 귀중한 에너지로 전환될 수 있다는 것을 증명하기에 충분합니다. 그렇다면 똥은 가까운 미래에 사람들의 스마트폰에도 에너지를 공급하게 될까요? 과학자들이 인간의 배설물에서 생체 전기를 생성하는 데 사용할 수 있는 박테리아를 발견했으며 앞으로도 이 분야에 대한 추가 연구가 있을 것이기 때문에 가능한 일입니다.

“오줌 에너지”

물론 대변 외에 소변도 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 영국에는 소변에서 전기를 생산할 수 있는 마법의 소변기가 있습니다.

이 소변기는 웨스트 잉글랜드 대학의 과학자들이 개발했습니다. 지난 13년간 영국웨스트잉글랜드대 교수들은 요소를 먹이로 하는 다양한 미생물을 소변기에 투입하고, 이들 미생물의 에너지를 전기에너지로 변환하는 방법을 찾는 연구를 진행해 왔다. 연구 프로젝트를 지원하기 위해 학교는 소변기가 내장된 "오줌 에너지" 화장실을 만들었고, 학교 지도자들은 교사와 학생들이 화장실을 사용하여 용변을 볼 것을 권장했습니다. 마침내 2013년에 이 새로운 형태의 소변기가 성공적으로 생산되었습니다. 하지만 이런 종류의 소변기는 개당 2파운드에 달하는 소모품으로, 현재는 남성에게만 적합하다.

현재 영국의 옥스팜(Oxfam)은 웨스트 잉글랜드 대학교(University of the West of England)에 접근했고, 두 당사자는 소변을 조명용 전기로 변환할 수 있는 새로운 유형의 변기를 만들기 위해 협력하고 있습니다. 영국에는 전력망이 닿지 않는 집시 난민 캠프가 많기 때문에 밤에는 어두운 구석이 많이 나타나 난민 여성의 안전을 위협하게 됩니다. 그러나 "오줌 에너지" 장치가 장착된 화장실은 이러한 잠재적으로 위험한 지역을 밝힐 수 있습니다. . 장소.

미국의 과학자들도 소변을 잠재적인 새로운 에너지원으로 간주하지만, 화학적 관점에서 더 많은 연구를 진행하고 있습니다. 현재 인간은 주로 물을 전기분해하여 수소 배터리를 만들고, 소변에는 요소와 암모니아가 포함되어 있으며, 이 두 화합물을 전기분해하면 수소도 생산할 수 있습니다. 오하이오 주립대학교 과학자들이 소량의 에너지만 사용하여 소변에서 수소를 추출할 수 있는 전해질을 만들었습니다. 이 기술은 미래의 자동차에 동력을 공급하는 데 사용될 것입니다.

California Institute of Technology의 과학자들은 대조적으로 수소는 물보다 소변에 덜 결합되어 있으며 0.37V의 전압만으로 소변에서 수소를 추출할 수 있다고 말했습니다. 물에서 수소를 분리하려면 1.23V가 필요합니다. . 반면에, 인간의 연간 총 소변 생산량은 약 6조 4천억 리터입니다. 제대로 활용된다면 소변은 변기에 버려지는 폐기물을 값싸고 고품질의 새로운 에너지원으로 바꿀 수 있습니다.

'지렁이 변기'와 생물학적 사료

전통적인 농업 시대에 작물을 비료로 사용하는 최고의 비료는 역사상 지구상의 거의 모든 문명에서 배설물이었습니다. 농업용 비료로 사용되는 배설물. 오늘날 산업용 비료가 거름을 광범위하게 대체하고 있지만 이러한 전통은 선진국에서도 지속되고 있습니다. 미국에서는 생물학적 슬러지(주로 배설물)의 60%가 소독 후 농지나 산림 농장에 적용됩니다. 개발도상국에서는 개방형 화장실에서 나오는 폐기물이 농지에 직접 사용됩니다.

거름은 개발도상국 농민들에게 거의 무료인 비료이지만, 인간에게 수많은 유해 미생물과 기생충을 가져와 인간의 생명과 건강을 위협할 수도 있다. 그렇다면, 대변으로 비료를 주는 더 간단하고 위생적인 ​​방법이 있을까요? 런던 위생 및 열대의학 학교의 과학자들은 지렁이에 대해 생각하고 새로운 개념의 화장실인 "벌레 변기"를 생각해 냈습니다.

지렁이가 배설물을 먹은 후에는 작고 균일한 지렁이 주물을 생산할 수 있습니다. 이러한 종류의 배설물은 무독성, 무취이며 깨끗하고 위생적이며, 현재 최고 품질의 천연 및 효율적인 유기 비료로 인정받고 있습니다. .

연구원들이 지렁이가 들어있는 흙을 변기에 넣으면 이 지렁이들이 배설물을 먹고 비료를 쌓게 되는데, 약 6개월이 지나면 '지렁이 변기'의 배설물은 모두 비료로 전환될 수 있다.

또한 런던 위생 및 열대의학 대학의 과학자들은 동애등에 유충도 생각했는데, 이 유충은 배설물을 분해할 수도 있으며 이후 이 유충은 매우 통통하게 자라며 체내 단백질 함량도 높아질 것입니다. 또한 기하급수적으로 증가합니다. 과학자들은 이 유충이 농장의 가금류나 어류의 사료로 사용될 수 있다고 말합니다. 이 아이디어는 위생을 개선하고 지역 사회의 소득을 늘릴 수 있기 때문에 빌 게이츠 재단의 지원을 받았습니다. 사람들이 그 작은 정신적 장애물을 기꺼이 극복하려는 한, 이 기술은 완벽할 수 있습니다.

우주로 날아가는 똥

전통적인 농업과 축산업에서는 미래에는 인간도 우주를 탐험하기 위해 똥의 도움이 필요할 것입니다. NASA는 화성과 달에 인간 기지를 건설하려는 계획을 보류했지만 다른 사람들은 그 꿈을 포기하지 않았습니다. 네덜란드의 Mars One 임무는 2026년에 화성에 영구 기지를 건설할 계획입니다. 미국 억만장자 데니스 티토(Dennis Tito)가 설립한 '화성 인스퍼레이션(Mars Inspiration)' 프로젝트는 15억 달러를 들여 우주탐사업체 스페이스X의 로켓과 우주선을 이용해 부부 우주비행사 2명을 우주로 보내 501일 간의 화성 횡단 여행을 완료할 계획이다.

이번 여행 동안 우주 비행사에게 가장 큰 피해는 우주 방사선임에는 의심의 여지가 없습니다. '화성에서 영감을 받은' 솔루션은 물, 음식, 똥을 벽에 채워 방사선에 대한 보호막 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다.

과학자들은 1년이 넘는 여행 동안 우주선 객실에는 음식과 배설물을 저장할 공간이 부족했다고 말했습니다. 이 문제를 해결하는 유일한 방법은 처음에는 배의 벽을 음식과 물로 채우고 점차적으로 벽 내의 공간을 건조된 인간 배설물로 바꾸는 것입니다. 음식, 물, 똥 등 모두 우주 방사선으로부터 좋은 보호막이 됩니다. 우주비행사들이 식사를 함에 따라, 주변에 걸려 있는 음식은 점점 줄어들고, 배설물이 담긴 가방은 점점 많아지며, 배설물은 점차 탈수됩니다. 그러나 과학자들은 벽에 많은 수의 폴리에틸렌 백을 설치했는데, 이는 삼투 현상을 통해 대변에서 나온 물을 재활용하고 우주비행사가 다시 마실 수 있도록 하는 물질입니다. 화성으로 비행한 후 이러한 배설물은 연료로 전환되어 계속해서 중요한 역할을 하게 됩니다.

아마도 미래에는 대변의 힘이 있어야만 우리가 진정으로 지구를 벗어나 우주를 정복할 수 있을 것이다.

똥에서 "금 찾기"

쓰레기를 보물로 바꾸는 것에 관해 과학자들은 또한 똥에서 금, 은, 백금, 구리, 티타늄을 포함한 귀금속을 추출하는 방법을 찾고 있습니다. . 미국 애리조나주립대학교 연구에 따르면 사람의 배설물에는 금, 은, 구리 등 유가금속이 많이 포함되어 있으며, 그 비율은 채굴에 귀중한 것으로 나타났다.

과학자들의 추산에 따르면, 미국인 100만 명당 1,300만 달러 상당의 귀금속이 포함되어 있습니다. 이러한 귀금속을 추출하는 적절한 방법을 찾을 수 있다면 인류에게 두 가지 주요 이점이 있을 것입니다. 1. 이러한 배설물에서 금속을 제거하면 토지를 비옥하게 하는 거름의 질이 향상될 수 있습니다. 반면에 판매 가능한 귀금속 추출에 집중하면 미래에는 휴대폰과 컴퓨터에 대한 부담을 줄일 수 있습니다. 추출된 금속에서 추출한 분뇨를 사용합니다.

사람의 대변에는 왜 귀금속이 포함되어 있나요? 왜냐하면 인간의 일상생활에서 금속 섭취는 어디에나 있기 때문입니다. 예를 들어, 치과의사는 치아 충치를 채우기 위해 금과 은 아말감을 사용하고, 이산화티타늄은 도넛을 더욱 맛있게 보이게 만들 수 있습니다.

미래에는 배설물을 제거하는 것이 매우 수익성이 높은 산업이 될 수 있지만, 현재로서는 배설물에 존재하는 이러한 금속을 '채굴'하려면 침출수(쉽게 발암되기 쉬운 일종의 발암물질)를 사용하는 것 외에 암을 유발하는 것), 환경에 해를 끼치는 것, 독성 물질), 이보다 더 좋은 방법은 없습니다.

(본 글은 빅테크놀로지*백과사전뉴스 2016년 3호 기사를 발췌한 것입니다)