萨斯卡通-康奈尔大学农业与生命科学学院的研究人员以及萨斯喀彻温大学的加拿大光源(CLS)的研究人员已经证明，可以通过结合人类废物的固体和液体成分来生产富含氮的肥料。

该发现最近发表在《可持续化学与工程》杂志上，具有提高发展中国家农业产量和减少氮径流对地下水污染的潜力。

通过“重塑厕所挑战赛”开发的特殊分隔式厕所帮助解决了肯尼亚内罗毕贫民窟的长期卫生问题。但是，用于处置这两种产出物的方法未能捕获当地田地所渴望的关键营养素：氮。

康奈尔大学的研究人员Leilah Krounbi，以前是博士学位的学生，现在在以色列的魏兹曼研究所工作，而约翰内斯·莱曼恩(Johannes Lehmann)是土壤和作物科学教授，还是土壤和作物科学教授，他想知道是否有可能通过回收尿液中的氮来关闭废物流回路，否则会丢失给径流。尽管其他研究人员已经使用碳纳米管或活性炭等高科技成分设计了吸附器，但莱曼及其团队想知道是否可以使用诸如人类粪便之类的绝对高科技材料来做到。吸附剂是其表面可以捕获和容纳气体或液体的材料。

莱曼说：“我们有兴趣弄清楚如何从废液中带出氮气，将其带到固体材料上，从而具有肥料品质，并可用于这种循环经济的想法。”

研究人员首先在没有氧气的情况下将人类废物的固体成分加热到500摄氏度，以生产出称为生物炭的无病原体木炭。接下来，他们通过用CO2灌注生物炭的表面来操纵生物炭的表面，这使其能够吸收氨(尿液释放的富氮气体)。化学过程使氨与生物炭结合。通过重复该过程，他们可以在生物炭中装载额外的氮层。结果是富含氮的固体材料。

Lehmann和他的团队使用CLS上的SGM光束线来观察氮气中的化学物质在吸附氨后如何发生变化。该束线还表明如果将所得材料用作肥料，氮将对植物有多大的利用。

“为了了解氮，氨气和碳之间的相互作用，除了使用CLS束线提供的NEXAFS(近边缘，X射线吸收精细结构)光谱学外，没有别的好方法，”莱曼说。“了解氮气与吸附剂之间出现了什么样的化学键，实际上是我们的主要动力。”