Les chercheurs de l'Université de Stanford ont construit un système de décapage électrochimique thermique photovoltaïque - qui extrait les nutriments d'engrais de l'urine humaine. Ils disent que le système pourrait fournir une alternative efficace de coût - dans des régions ayant un accès limité aux engrais conventionnels.
22 août 2025 Patrick Jowett
Image: Eryxson Fonseca, Unsplash
De PV Magazine Global
Une équipe de recherche de l'Université de Stanford a développé un prototype qui utilise l'énergie solaire pour extraire les nutriments de l'urine humaine pour créer un engrais durable.
Ils ont présenté le système dans «Prototypage et modélisation d'un système de décapage électrochimique photovoltaïque pour la récupération d'azote urinaire distribuée», disponible dans la revue de rechercheEau naturelle.
Le prototype utilise l'énergie solaire via un système de décapage électrochimique thermique photovoltaïque - pour capturer l'azote, un composant clé des engrais commerciaux, des déchets d'eau humaine. L'azote dans l'urine humaine dans le monde équivaut à environ 14% de la demande annuelle d'engrais.
Les chercheurs ont déclaré dans un communiqué que le système sépare l'ammoniac, un composé chimique composé d'azote et d'hydrogène, de l'urine. Cela se fait via une série de chambres séparées par des membranes qui utilisent l'électricité solaire pour traverser les ions et piéger l'ammoniac comme sulfate d'ammonium, un engrais commun.
Les chercheurs ont recueilli la chaleur des déchets à l'arrière des panneaux solaires via une plaque froide à tube de cuivre attaché pour réchauffer le liquide utilisé dans le processus électrochimique. Ils ont constaté que cela a contribué à accélérer le réchauffement et à encourager la production d'ammoniac, la dernière étape du processus de séparation.
L'utilisation de la chaleur des déchets des panneaux solaires s'est avérée augmenter leur production d'électricité de près de 60% tout en améliorant l'efficacité de récupération de l'ammoniac de plus de 20%, par rapport aux prototypes antérieurs.
Orisa Coombs, auteur principal de l'étude, a expliqué que malgré chaque personne produisant suffisamment d'azote dans leur urine pour fertiliser un jardin, une grande partie du monde dépend des engrais importés coûteux. "Vous n'avez pas besoin d'une plante chimique géante ou même d'une douille murale", a ajouté Coombs. "Avec suffisamment de soleil, vous pouvez produire des engrais là où il est nécessaire, et potentiellement même stocker ou vendre un excès d'électricité."
La recherche comprend également un modèle conçu pour comprendre comment les changements de la lumière du soleil, de la température et de la configuration électrique auraient un impact sur les performances du système.
Il a constaté que dans des régions telles que l'Ouganda, le système prototype pouvait générer jusqu'à 4,13 $ / kg d'azote récupéré, plus du double des revenus potentiels aux États-Unis. Cela a aidé les chercheurs à conclure que leur système est une alternative efficace viable et coûte - aux engrais traditionnels, en particulier dans les zones où l'accès aux intrants agricoles est limité et où l'engrais reste cher.
L'Université de Stanford a déclaré que l'élimination de l'azote de l'urine rend le liquide restant plus sûr pour se débarrasser ou réutiliser l'irrigation, ce qu'il ajoute peut être un "changeur de jeu dans de nombreux pays où seul un petit pourcentage de la population est lié à des systèmes d'égouts centralisés".
"Nous considérons souvent l'eau, la nourriture et l'énergie comme des systèmes complètement séparés, mais c'est l'un de ces rares cas où l'innovation en ingénierie peut aider à résoudre plusieurs problèmes à la fois", a déclaré Coombs. "C'est propre, il est évolutif, et il est littéralement alimenté par le soleil."
