Peneliti Universitas Stanford telah membangun fotovoltaik - sistem stripping elektrokimia termal yang mengekstraksi nutrisi pupuk dari urin manusia. Mereka mengatakan sistem dapat memberikan biaya - alternatif yang efektif di wilayah dengan akses terbatas ke pupuk konvensional.
22 Agustus 2025 Patrick Jowett
Gambar: Eryxson Fonseca, Unsplash
Dari PV Magazine Global
Sebuah tim peneliti dari Universitas Stanford telah mengembangkan prototipe yang menggunakan energi matahari untuk mengekstraksi nutrisi dari urin manusia untuk menciptakan pupuk berkelanjutan.
Mereka mempresentasikan sistem dalam "Prototipe dan Pemodelan Sistem Pengupasan Elektrokimia Fotovoltaik -Terermal untuk Pemulihan Nitrogen Urin Terdistribusi," tersedia dalam Jurnal PenelitianAir Alam.
Prototipe menggunakan energi surya melalui fotovoltaik - sistem pengupasan elektrokimia termal untuk menangkap nitrogen, komponen utama pupuk komersial, dari limbah air manusia. Nitrogen dalam urin manusia secara global setara dengan sekitar 14% dari permintaan pupuk tahunan.
Para peneliti mengatakan dalam sebuah pernyataan bahwa sistem memisahkan amonia, senyawa kimia yang terdiri dari nitrogen dan hidrogen, dari urin. Ini dilakukan melalui serangkaian ruang yang dipisahkan oleh membran yang menggunakan listrik matahari untuk menggerakkan ion melintasi dan menjebak amonia sebagai amonium sulfat, pupuk umum.
Para peneliti mengumpulkan panas limbah dari bagian belakang panel surya melalui pelat dingin tabung tembaga yang terpasang untuk menghangatkan cairan yang digunakan dalam proses elektrokimia. Mereka menemukan ini membantu mempercepat pemanasan dan mendorong produksi gas amonia, langkah terakhir dalam proses pemisahan.
Memanfaatkan panas limbah dari panel surya ditemukan untuk meningkatkan pembangkit listrik mereka hampir 60% sambil meningkatkan efisiensi pemulihan amonia lebih dari 20%, dibandingkan dengan prototipe sebelumnya.
Orisa Coombs, penulis utama penelitian ini, menjelaskan bahwa meskipun setiap orang menghasilkan nitrogen yang cukup dalam urin mereka untuk menyuburkan taman, sebagian besar dunia bergantung pada pupuk yang mahal dan impor. "Anda tidak membutuhkan tanaman kimia raksasa atau bahkan soket dinding," tambah Coombs. "Dengan sinar matahari yang cukup, Anda dapat menghasilkan pupuk tepat di tempat yang dibutuhkan, dan bahkan berpotensi menyimpan atau menjual kelebihan listrik."
Penelitian ini juga menampilkan model yang dirancang untuk memahami bagaimana perubahan sinar matahari, suhu dan konfigurasi listrik akan memengaruhi kinerja sistem.
Ditemukan bahwa di daerah seperti Uganda, sistem prototipe dapat menghasilkan hingga $ 4,13/kg nitrogen pulih, lebih dari dua kali lipat pendapatan potensial di Amerika Serikat. Ini membantu para peneliti untuk menyimpulkan bahwa sistem mereka adalah alternatif yang layak, biaya - untuk pupuk tradisional, terutama di daerah di mana akses ke input pertanian terbatas dan di mana pupuk tetap mahal.
Universitas Stanford mengatakan bahwa menghilangkan nitrogen dari urin membuat cairan yang tersisa lebih aman untuk dikeluarkan atau digunakan kembali untuk irigasi, yang ditambahkan dapat menjadi "pengubah permainan di banyak negara di mana hanya sebagian kecil dari populasi yang terhubung ke sistem limbah yang terpusat".
"Kami sering memikirkan air, makanan, dan energi sebagai sistem yang sepenuhnya terpisah, tetapi ini adalah salah satu kasus langka di mana inovasi rekayasa dapat membantu memecahkan banyak masalah sekaligus," kata Coombs. "Ini bersih, dapat diskalakan, dan secara harfiah ditenagai oleh matahari."
