在瑞典最大的島嶼哥特蘭島上，淡水資源相當匱乏，而與此同時，島民們還要和大量農業和污水系統造成的污染抗爭，這些污染導致周圍波羅的海中的藻類瘋狂生長，致使魚類大量死亡，還會影響人類身體健康。
為了解決這場環境挑戰，哥特蘭島將希望放在了一種看似與此毫不相關的物質上——人類尿液。
自2021年起，一支研究人員團隊開始與當地一家移動式廁所租賃公司展開合作，希望能在三年多的時間裡，通過在夏天旅遊旺季投放在各處的免沖水小便池和專用馬桶收集至少7萬升尿液。
該團隊由瑞典農業科學大學的研究人員組成，他們成立了一家名叫Sanitation360的公司。
通過其自行研發的一套流程，研究人員可以使尿液乾燥脫水、形成類似混凝土的塊狀物，再將其敲碎成粉末狀，壓成一顆顆適用於標準耕作設備的肥料顆粒。
當地農民可以利用這種肥料種植大麥，大麥收割後會被送往釀酒廠、製成麥芽啤酒，而啤酒被人們喝掉后，這些肥料又會進入新一輪的循環。
這支研究團隊旨在讓尿液回收利用不再停留在概念階段，而是真正能在大規模上變為現實，希望能建立一套適用於全球各地的回收模式，“無論何人、無論何地，均可進行操作”。
特殊的馬桶系統可以從尿液中回收氮和其它營養物質，用於生產肥料等產品
除了哥特蘭島開展的這一項目外，全球各地正在掀起一股相似的浪潮，致力於將尿液從污水中分離出來、進行回收利用，如製成肥料等。美國、澳大利亞、瑞士、埃塞俄比亞和南非等眾多國家都在研究糞尿分離技術。
在美國俄勒岡州和荷蘭，已經有一些寫字樓的免沖洗小便池與位於地下室的處理系統相連。巴黎正計劃在十四區一座住有1000人的“生態公寓”安裝糞尿分離廁所。此外，歐空局還準備在位於巴黎的總部安裝80套糞尿分離廁所，本年內啟用。
糞尿分離技術的支持者們指出，這類裝置適用於多種場合，比如軍事哨所、難民營、繁華的市中心、以及貧民窟等等。
科學家表示，若糞尿分離廁所在全球得到大規模部署，將產生巨大的環境與公共衛生效益。尿液富含多種營養元素，與其讓它們污染水體，不如用來給作物施肥、或者用作工業原料。
據估算，人類產生的尿液足以取代全球四分之一的氮肥和磷肥。尿液中還含有鉀和多種微量營養元素。不僅如此，免沖水設計還能節省大量水資源，並且減少對已不堪重負的污水系統造成的壓力。
該領域專家指出，隨着廁所技術與尿液處理策略的進步，糞尿分流的多種技術要素不久便可準備好大規模投放。但如廁畢竟是生活最基本的方面之一，要想對此進行大幅改造，必將面臨許多阻礙。
學界和業界都有大量問題需要解決，比如改進糞尿分流廁所的設計、降低尿液處理難度、將尿液轉化為有價值的產品等等。
這些可能需要將單個馬桶、或整棟大樓的地下裝置與化學處理系統相連，同時還要對濃縮或固化的產物進行定期收集和維養。另外還有社會接受度的問題，有些文化對人類排泄物有所禁忌，人們對工業廢水和食品系統的傳統看法更是根深蒂固、難以改變。
但考慮到農業與工業的能源、水源及原材料短缺問題，糞尿分流和再利用的重要性將愈加凸顯。“事實上，尿液本身就是一種很有價值的物質。”
圖為用不同肥料培植的大麥，右側的大麥使用了尿液，中間的大麥未使用任何肥料，最左側的大麥使用了礦物無機肥料
混合廢物
尿液曾一度是種相當值錢的商品。在過去，有些社會會利用尿液給莊稼施肥、鞣革、洗衣、製造火藥等等。但到了19世紀末和20世紀初，現代化的中央污水管理模式問世，並逐漸傳播到了全世界，導致尿液從我們的生活中逐漸消失。
在該模式下，沖水馬桶可以將尿液、糞便和廁紙迅速沖入污水系統中，與其它生活污水、工業污水、以及雨水混雜在一起。集中化污水處理廠會利用微生物進行污水凈化，這一過程耗費的能量十分巨大。
經過處理的廢水中，仍然含有大量氮元素、其它營養物質和各種污染物。並且全球約57%的人口都沒有使用集中式污水系統的條件。
科學家目前仍在尋找使集中式污水系統更可持續化、污染更低的方法。但從上世紀90年代開始，一些研究人員開始追求更根本性的變革。末端治理技術再怎麼進步，也不過是在舊方法的基礎上進行演化而已。
相比之下，糞尿分離技術則是一場“巨大變革”。研究人員建立了污水管理系統模型，假設這些系統使用了糞尿分離技術，並且用從尿液中回收的營養物質代替化肥。
根據該模型的預測，在利用糞尿分離技術的社區中，溫室氣體總排放量最多可降低47%，能耗最多可減少41%，淡水使用量減少近半，廢水造成的營養物污染也可降低64%，具體取決於使用了哪些技術。
這款馬桶可以將尿液與糞便分開，再將尿液脫水處理成粉末狀
不過到目前為止，這一理念仍然很小眾化，應用規模都很有限，比如北歐生態村、農村戶外廁所、以及低收入地區發展項目等等。
糞尿分離技術之所以難以推廣，原因主要處在馬桶本身。糞尿分離馬桶最早於90年代和21世紀初開始售賣，大多數都在馬桶前方設計了一個小尿盆，使用時需要仔細“瞄準”才行。
有些使用了傳輸帶的設計，尿液可以流走，糞便則被輸送到堆肥庫中。還有一些則利用傳感器操控閥門，讓尿液與糞便從不同的出口流出。
但在試點項目中，人們並不太接受這些新式馬桶，都抱怨這些馬桶很難用、氣味很難聞、而且故障率高。
這些問題給糞尿分離馬桶的首次大規模投用造成了許多麻煩。21世紀初，南非種族隔離政策結束后，德班市的城市規模急劇擴大，當局不得不對部分貧窮的農村地區承擔起責任，這些地區沒有廁所基礎設施，供水也十分缺乏。
2000年8月，該地爆發了一場霍亂疫情。當局迅速開展了幾項滿足資金和實際要求的衛生項目，包括安裝80000座糞尿分離廁所，其中大多數直至今日仍在使用。尿液可以流到廁所下方的土壤中，糞便則落入專門的儲糞池。自2016年以來，該市會每隔五年清理一次儲糞池。
奧迪里指出，該項目為該地區創造了更安全的衛生環境。然而社會科學研究發現，這一項目存在許多問題。雖然人們也覺得有這些廁所總比沒有好，但研究發現，使用者大多都不喜歡它們。許多廁所的用料欠佳，使用起來十分麻煩。
此外，雖然這些廁所理論上應當具有防臭功能，但尿液往往會和糞便一起流入儲糞池，散發出強烈的臭味，上廁所時簡直“無法正常呼吸”。不僅如此，尿液大多都沒有得到回收利用。
說到底，當年的這一決策主要是出於公共衛生考慮，並未將人們的偏好考慮在內。2017年的一項研究發現，德班市95%的受訪者都更喜歡富有的白人們使用的傳統、無臭的抽水馬桶，並表示一旦條件允許、就會自己安裝這種馬桶。很長時間以來，馬桶在南非一直是種族隔離的象徵之一。
不過，一種新設計或能為糞尿分離技術帶來突破。2017年，奧地利設計公司EOOS發布了新產品Urine Trap，使用時無需仔細瞄準，糞尿分離功能設計得也十分隱蔽。
該產品利用了水傾向於附着在物體表面的現象（又名“茶壺效應”，因為在倒茶時，茶水總會沿着壺嘴下方流下來），引導尿液沿着馬桶內側前方、流入一個單獨的洞中。無論是高端陶瓷馬桶還是塑料蹲便，都能用上這項設計。歐洲市場已經開始生產這款產品了，取名為“save!”，不過價格可不便宜。
南方誇祖魯納塔爾大學和德班市也在測試不同版本的Urine Trap馬桶，不過這次的研究重點主要放在使用者身上，人們應當會欣然接受這種新式糞尿分離馬桶，因為它們沒有難聞的氣味，使用起來也很便捷。
不過男性必須學會坐下來上廁所，這將是一項巨大的文化變革。但如果這種馬桶在高收入地區得到了廣泛使用和接受，將對大範圍推廣起到很大幫助，這同時需要充分考慮到種族因素，防止人們認為這種馬桶是專為黑人或窮人研發的。
尿液的用途
糞尿分離只是革新衛生技術的第一步。接下來，我們還要想好這些尿液的用途。在農村地區，人們可以將尿液儲存起來、殺死其中的病原體，然後用來施肥。世衛組織已經為這種做法發布了相關指南。
但城市中就要麻煩一些，畢竟尿量巨大。我們不可能鋪設一套專門的污水管道系統、將尿液統一輸送到某個集中的地點，而且尿95%的成分都是水，因此儲存和運輸成本都很高。所以研究人員更傾向於在馬桶或建築物中就對尿液進行脫水、濃縮或營養成分提取，直接將水分離出去。
但這一點實現起來並不容易。從工程角度來看，尿液是種很麻煩的溶液。除了水之外，尿液最主要的成分是尿素。
這是一種富氮化合物，是身體代謝蛋白質的副產物。尿素本身用處很大，最常見的氮肥之一就是合成尿素。但尿素又很棘手，一旦與水結合就會變成氨氣，尿液標誌性的氣味正是由此而來。
假如不加以處理和控制，這些氨氣便會污染空氣，還會導致寶貴的氮白白浪費。在尿素酶的催化下，尿素水解反應只需幾毫秒便可完成，因此尿素酶是目前已知效率最高的酶之一。
有些處理方法會任由尿素水解反應發生。瑞士聯邦水科學與技術研究所發明了一套先進的處理流程，可以將經過水解的尿液轉化為濃度很高的營養物質溶液。首先，反應池中的微生物會將具有揮發性的氨轉化為無揮發性的硝酸銨（這也是一種常見氮肥），然後利用蒸餾器將液體濃縮。該研究所子公司Vuna正在推動這套處理系統的商業化。此外，該方法的產物“Aurin”已經通過了瑞士政府的批准，可用於培育農作物，在全球尚屬首例。
其它方法則試圖通過快速提高或降低尿液酸鹼度來制止水解反應（尿液排出體外時一般為中性）。非營利組織Rich Earth Institute合作研發一套適用於樓宇的處理系統，通過管道將液態檸檬酸輸送到糞尿分離馬桶和免沖洗小便池中，然後通過反覆冷凍和解凍將尿液濃縮，設法將尿液脫水，形成固態尿素與其它營養物質的混合物。該團隊的最新版設計是一款裝有內置乾燥機的馬桶，目前正在接受評估。
還有其它方法以尿液中的不同營養物質為重點，這些方法很容易與現有的化肥和工業化學品供應鏈相整合。
例如，通過添加鎂從經過水解反應的尿液中提取磷已經是一種相當成熟的做法，可以析出一種名叫鳥糞石的化肥，現在可以以氨或磷酸鹽的形式、選擇性地提取出尿液中的氮和磷。接着再用一種名叫再生劑的液體沖洗這些顆粒，使營養物質溶解在再生劑中，顆粒則可恢復如初、可以再次使用。這種方法科技含量並不高，但其中使用的商業化再生劑會對環境造成破壞，因此研究團隊正在嘗試製備成本更低、更加環保的再生劑。
還有一些研究人員試圖用尿液和微生物燃料電池來發電。此外，南非開普敦的一支團隊研發了一種顛覆傳統的制磚方法，將尿液與砂子和可產生尿素酶的細菌在模具中結合，無需燒制便可鈣化形成各種形狀的建築磚塊。歐空局已經瞄上了宇航員的尿液，認為這種“資源”或可用來在月球上建造棲息地。
研究人員在嘗試各種將尿液轉化為商品的方法時，都深知前方充滿了艱難險阻。畢竟這涉及到多個傳統行業，化肥與食品企業、農民、馬桶製造商和監管部門都不大願意改變自己做事的方式。
例如，加州大學伯克利分校以科研和宣教為目的，試圖安裝一台勞芬save!馬桶，沒想到這一裝就是將近三年，總花費高達5萬多美元，其中包括建築改造、施工和報規費用，而且安裝工作至今還沒有完成。此外，相關規範和法律法規的缺乏也給設施管理帶來了一定麻煩。
來自消費者的阻力也是相關行業不願做出變革的原因之一。但2021年在16個國家開展的一項調查顯示，在法國、中國和烏干達，將近80%的受訪者都表示願意食用以尿液為肥料的食物。
要想在大城市中實現糞尿分離，最實際、性價比最高的做法應當是在翻新或新建大樓中安裝局部離網系統，並進行定期維護和糞便收集。
考慮到糞尿分離技術的各種優勢，這類技術的大規模生產和自動化應當很快便可實現。糞尿分離技術正是我們需要的技術，也是近期唯一能解決生活污水產生的營養物污染問題的技術。但人們要有勇氣邁出這一步才行。