世界产生大量粪便，而我们并不总是知道如何处理它们。过去，政府通常通过去除污染物并消毒污水来处理污水，然后将大部分副产品，称为污泥，储存在堆积物或垃圾填埋场。
美国每年生产超过 700 万吨污泥，其中近三分之一最终被填埋。在全球范围内，约 30% 的污泥每年被堆积和填埋。
然而，曾被吹捧为环境可持续的替代污泥处理方法已不再受欢迎。虽然美国约有一半的污泥被用于农业，例如为农作物提供养分和帮助防止土壤侵蚀，但最近的研究已经发现了与这些技术相关的严重健康危害。处理过程后，它们仍然可能含有数百种不受管制的污染物，如激素、农药、药物和全氟和多氟烷基物质（PFAS），也称为“永久性化学物质”，因为它们无法分解。
这些发现促使美国城镇禁止在农田中使用污泥。一些国家，如荷兰和瑞士，已禁止其在农业中使用。
像卡夫亨氏和德尔蒙特这样的公司在过去十年中效仿追随，声称将停止购买用污泥种植的农作物。
杜克大学土木与环境工程教授、研究废物能源转化和卫生技术（sanitation technology）的 Marc A. Deshusses 表示，垃圾填埋场也越来越反对接收污泥，因为像 PFAS 这样的成分长期来看会成为主要责任，而且非常难以处理。“我们正面临这样一个局面：在像美国这样的发达国家，污泥的处理渠道越来越少，”他说。
随着粪便（和其他污水残渣）的堆积威胁着我们的食品和水供应，科学家们正在努力寻求更安全、更可持续的替代方案。以下是一些处理过量排泄物的提议。
建筑材料
建筑行业消耗大量的能源和水，同时贡献了近 40% 的全球能源相关二氧化碳排放量。每年砖块的生产需要超过 34 亿立方码的粘土——相当于 1000 多个足球场，深度近 500 码。而将污泥用于制造砖块，则可以减少每年所需的原始土壤。
2019 年，澳大利亚皇家墨尔本理工大学的工程师们测试了由高达 25% 污泥组成的砖块，并发现这些混合砖在烧制过程中将能源消耗降低了近一半。他们还指出，成品砖中的重金属不太可能渗出。尽管如此，研究人员还是建议在大规模使用之前进行深入的化学分析。
天然气
当细菌在无氧环境中分解有机物时，废水会产生“沼气”，这个过程在污水处理厂已经很普遍。在美国，只有大约 1% 的处理厂利用由此产生的沼气，沼气可用于供暖和发电。
包括德国和意大利在内的一些政府现在大力补贴这项实践。欧洲工业和城市污水污泥的沼气产量在 2017 年至 2013 年间增长了 40%。与此同时，亚洲国家，包括中国、巴基斯坦和孟加拉国，已经开发了广泛的沼气系统来提供家庭烹饪。
其更大的潜力：来自废水的沼气可以转化为可再生天然气，并注入管道或用于驱动汽车，尽管它目前仅满足了极小一部分需求。然而，Deshusses 表示，世界对可再生能源的推动可能会使这项实践更有利可图。截至 2018 年，欧洲在沼气发电和天然气生产方面位居世界前列。
“天然气非常便宜，但它是化石来源的，”他说。“同样的化学配方和分子，如果它来自污泥或有机废物等可再生资源，就能卖个高价。”
然而，环境影响是复杂的。尽管它作为一种可再生能源很有用，但健康和气候倡导者批评了整个沼气，因为它燃烧时会产生与化石燃料气体相同的污染物。不过，这种转化确实可以阻止废物在自行分解时产生更严重的甲烷排放。
而且，虽然将其升级为天然气可以改善空气质量并减少温室气体排放，但至关重要的是要限制在生产和分销过程中可能逃逸的有害副产物（如甲烷）的量的量。
至于沼气本身，研究人员强调了彻底净化系统的重要性，并指出它本身并不是解决全球排放问题的理想方案。
电力，以及，是的，饮用水
没错：我们的污水最终可以变成干净的饮料。事实上，你甚至可以观看比尔·盖茨喝一杯爽口粪便水的视频。但这并不是什么新鲜事：新加坡近二十年来一直将处理过的污水（也称为 NEWater）注入其水库。在那里，它与雨水混合，并在到达居民水龙头之前接受进一步处理。
美国也有过利用冲走物的创意历史。例如，加州奥兰治县自 20 世纪 70 年代以来就生产了饮用水。截至 2018 年，它拥有世界上最大的污水到饮用水厂。那一年，该系统通过将超过 1 亿加仑的污水转化为可饮用水打破了世界纪录。
近年来，科学家们开发了易于运输、面向社区的机器，这些机器可以在不需要大规模运营的情况下从污水中产生安全的饮用水。Deshusses 和他的杜克大学同事们开发了一种超临界水氧化 (SCWO) 反应器，他称之为“动力十足的高压锅”。
SCWO 装置可以装进一个集装箱，达到 700 华氏度以上以及大气压 240 倍的压力，以快速燃烧有机物（没有通常燃烧产生的气体排放）。几秒钟内，它就可以产生清洁的水、电力和可用于肥料的矿物质养分。
他说，这种技术几十年来一直存在，用于处理工业废料，但需要针对此特定目的进行扩展。在获得盖茨基金会的资助后，他的团队于 2013 年开始在杜克大学校园建造原型，并最终创立了 374Water 公司。
Deshusses 认为他的 SWCO 技术在垂直农业和更广泛的循环经济中有应用潜力。目前，他们的模型每天可以产生多达 23,000 加仑的蒸馏水。它目前正在适应更大规模的商业单元，并且未来，374Water 计划将其推广到美国和国外的社区。
Deshusses 说，市政府意识到就地处理废物而不是将其卡车运往数百英里之外会使他们受益。事实上，外运污水的健康后果通常落在了低收入的黑人社区身上。在全球范围内，像 SCWO 反应器这样的技术可以帮助解决卫生挑战和水资源短缺问题。
盖茨基金会还支持 Sedron Technologies 的 Janicki Omni Processor。该工厂占地面积约一个篮球场大小，可在几分钟内干燥和燃烧废物，产生电力、热量、可用于土壤的灰烬和经过进一步处理后可安全饮用的水（可为多达 10 万人持续提供饮用水）。因此，Omni Processor 可以自给自足，并将剩余电力输送到附近的电网。
2015 年，Sedron 将该机器送往塞内加尔达喀尔，在那里它在试点项目的**第一年**处理了约 700 吨粪便污泥。Sedron Technologies 的机械工程师兼总裁 Sara VanTassel 表示，现在，当地一家卫生公司计划在塞内加尔各地开设更多工厂。
与 374Water 的 SCWO 反应器一样，Janicki Omni Processor 旨在消除即使经过严格的市政处理后仍经常存在于饮用水中的 PFAS 化学物质。
由于 SCWO 中的“剧烈”条件，如高温和高压，它可以打破允许 PFAS 存在的顽固化学键。Sedron 表示，当 Omni Processor 燃烧废物时，其温度超过了销毁 PFAS 所需的温度。这种燃烧确实会释放某些污染物，具体取决于当地人口饮食中的蛋白质和卡路里摄入量等因素，尽管 Omni Processor 旨在缓解这些污染物。
即使技术上是安全的，但如果有人对喝曾经充满粪便（以及厕纸等其他令人不快的物质）的水感到不安怎么办？
VanTassel 说：“地球上没有一滴水不是鱼、恐龙、牛或熊排泄过的。我们 2021 年喝的所有水都是回收的。问题只在于你是否相信它可以快速发生，还是需要数千年。”
