上海理工团队研发新型环保厕所 助力全球环保事业

在我国上海市科学技术委员会的资助（项目编号：22DZ2304300）下，澎湃新闻与《世界科学》共同对获得国家及上海市科技奖励的成果进行科普化报道。本文将围绕2022年上海市技术发明奖二等奖项目“资源循环型生态厕所构建及其低碳自持运行关键技术研发与应用”进行介绍，该项目由上海理工大学刘洪波教授领衔的团队获得。

人类的新陈代谢是所有生物的基本特征，这一过程中生物体吸收营养，同时也排出废物。如厕作为人类日常生活中不可或缺的一部分，已经有着悠久的历史。早在印度河流域文明时期，大约公元前3000年起，冲水式马桶就已经出现。如今，随着科技的进步，许多前沿技术已经被应用于厕所领域，从而诞生了许多环保厕所。然而，在一些我国偏远农村以及非洲等不发达国家，卫生状况仍有待改善。据统计数据显示，排泄物可能导致食物和水源污染，进而引发肠道疾病，每年有超过150万名五岁以下儿童因此丧生，这一数字甚至超过了艾滋病和疟疾共同导致的死亡人数。

为了解决这些问题，我国在上世纪80年代推动了“改水、改厕、健康教育‘三位一体’爱国卫生运动”。以筹备亚运会为契机，中国展开了“厕所革命”。20世纪90年代，中国将农村改厕工作纳入《中国儿童发展规划纲要》和中央《关于卫生改革与发展的决定》，进一步推进了“厕所革命”。在国家“十四五”规划中，农村厕所革命被视为乡村振兴的重要手段。

针对“厕所革命”中粪污收集运输困难、污染物超标无序排放、资源化水平低下等问题，上海理工大学环境与建筑学院水污染控制与资源化创新团队进行了研究。他们开发了一种微生物电化学驱动环境污染物高效处理与资源化的技术体系，并将其应用于资源循环型生态厕所构建、畜禽粪污梯级资源化处理和污水深度处理等领域。这一技术体系不仅促进了数百个环保项目在全球范围内的落地，还为我国和全球的环保事业做出了重要贡献。2022年，该项目荣获上海市技术发明二等奖。

项目负责人刘洪波教授曾于德国Mainz大学进行博士后工作，并在同济大学环境科学与工程学院获得博士学位。他深知微生物电化学环保技术的潜力，并将这一技术应用于“重新发明厕所”公益活动中。经过多年努力，上海理工大学团队成功研发出了基于微生物弱电调控的厕所污染物全谱资源化反应器及配套设备，实现了微生物发电和“粪尿”资源化的同时，还能将粪便中的污水深度净化为冲厕所的回用水。通过采用微生物电化学耦合技术回收“粪尿”中的氮磷钾物质，研究人员还可以获得人工鸟粪石和菱镁矿等高价值肥料，用于农作物生长。

尽管团队成员们已经取得了一系列研究成果，但他们仍然希望继续深入了解微生物资源化处理背后的弱电释放机理，以便更好地对其进行调控，提高环保厕所的技术水平，满足更多用户的需求。