所有 H2O，我們現(xiàn)在在地球上擁有的就是我們將擁有的一切。水分子可能會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)被污染物污染，或者它們可能會(huì)被鎖在冰川中億萬(wàn)年，或者整個(gè)地區(qū)可能會(huì)遭受數(shù)十年的干旱，但地球的整體水平衡永遠(yuǎn)不會(huì)波動(dòng)。所以我們永遠(yuǎn)不會(huì)缺水。這并不意味著我們不必?fù)?dān)心供應(yīng)，無(wú)論是由于污染、干旱和引水項(xiàng)目導(dǎo)致的供應(yīng)不足，還是由于氣候變化導(dǎo)致的供應(yīng)過(guò)剩。例如，如果所有的冰川在短短幾十年內(nèi)融化，海平面可能會(huì)上升約70米，淹沒(méi)地球上幾乎所有的沿海城市（和許多其他城市）。

磷循環(huán)的功能類似- 地球現(xiàn)在擁有的磷原子基本上是它將擁有的全部。數(shù)十億年來(lái)，隨著宿主巖石的侵蝕，就像冰川融化時(shí)的水滴一樣，它們滲入了生活世界�，F(xiàn)在，我們已經(jīng)找到了如何通過(guò)開采海底的死海生物形成的沉積巖，將這些水滴變成噴涌物，我們正在用它淹沒(méi)世界在某些情況下會(huì)造成災(zāi)難性后果。就像水一樣，我們不能沒(méi)有磷，但就像水一樣過(guò)多的磷也會(huì)導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的問(wèn)題。

“在過(guò)去的五十年里，我們已經(jīng)吸收了數(shù)百萬(wàn)年來(lái)積累在這些（沉積巖）沉積物中的磷，并將其釋放到世界上......其影響還沒(méi)有結(jié)束，“蒙大拿大學(xué)生態(tài)學(xué)家、亞利桑那州立大學(xué)可持續(xù)磷聯(lián)盟主任詹姆斯·埃爾瑟說(shuō)。“磷酸鹽是一種肥料，這就是我所說(shuō)的。這就像在森林大火上噴灑汽油一樣。這只會(huì)讓生活變得瘋狂。

為了減緩我們釋放的洪流，除了提高我們開采、加工和施用化肥的效率之外，還需要改變我們與元素的關(guān)系。這意味著擺脫我們根深蒂固的觀念，即人類和動(dòng)物排泄物是廢物，因?yàn)樗�不是廢物。

已經(jīng)存在將人類排泄物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一直提煉到其元素形式的技術(shù)。例如，芝加哥的一家廢水處理廠幾年前安裝了養(yǎng)分回收系統(tǒng)，預(yù)計(jì)將使其水排放中的磷負(fù)荷減少約30%。它把捕獲的磷變成商業(yè)級(jí)肥料顆粒 - 一種適度但有價(jià)值的作物養(yǎng)分儲(chǔ)備，否則將流向 - 并喂養(yǎng) - 困擾墨西哥灣的死區(qū)。

一些環(huán)保主義者說(shuō)，芝加哥的新系統(tǒng)和其他類似的系統(tǒng)是一大步，但需要一場(chǎng)真正的革命來(lái)捕獲幾乎所有流入世界各地廢水處理廠的磷，并將其轉(zhuǎn)化為植物食品，就像現(xiàn)代化肥廠生產(chǎn)的任何東西一樣安全和無(wú)污染。這場(chǎng)革命已經(jīng)在磷的故鄉(xiāng)漢堡發(fā)生。

距離煉金術(shù)士亨尼格·勃蘭特（Hennig Brandt）在1669年從一桶人類尿液中變出第一批元素磷的社區(qū)僅兩英里，一位現(xiàn)代巫師再次試圖從人類廢物流中篩選財(cái)富。

圖片來(lái)源：約瑟夫·賴特（Joseph Wright of Derby） / 公共領(lǐng)域 / 維基共享資源

勃蘭特對(duì)自然界奧秘的探索是由對(duì)黃金的欲望和迷信所推動(dòng)的。馬丁·勒貝克（Martin Lebek）在德國(guó)漢諾威大學(xué)（University of Hanover）獲得了土木工程博士學(xué)位，專注于生物廢水處理，以理性的頭腦工作。

2019年底，我在德國(guó)北部的漢堡處理廠遇到了Lebek，該廠為超過(guò)200萬(wàn)臺(tái)沖馬桶機(jī)提供服務(wù)。這是一個(gè)工業(yè)優(yōu)雅的典范，在漢堡的天際線上增加了兩個(gè)風(fēng)車，高出工廠廢水池約六百英尺。這些旋轉(zhuǎn)的葉片，以及十個(gè)洋蔥形的一百英尺高的廢物消化池，有助于將工廠污水污泥釋放的甲烷轉(zhuǎn)化為能源，共同產(chǎn)生足夠的電力為處理廠供電。

勒貝克對(duì)漢堡的污水有著更豐富的野心。一旦污水污泥被剝奪了甲烷，它就遇到了兩種命運(yùn)之一。有些被燒毀并用卡車運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)，有些則散布在農(nóng)田上，以利用其殘留的磷和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。從技術(shù)上講，污泥不是人類廢物，而是精心培養(yǎng)的細(xì)菌吞噬流入工廠的富含病原體的廢物后產(chǎn)生的物質(zhì)。

從處理廠流出的管道中排放的處理水含有一些磷，但到目前為止，流入處理廠的大部分磷最終都會(huì)進(jìn)入污泥，也稱為生物固體。

用生物固體改善農(nóng)田是歐洲和美國(guó)的常見做法。例如，在我的家鄉(xiāng)密爾沃基，生物固體被熱干燥成顆粒，并裝袋為草坪和園藝產(chǎn)品，稱為Milorganite。

然而，即使是人類廢物變成了基本上沒(méi)有生命的污泥，也可能受到病原體和其他有害物質(zhì)的污染- 農(nóng)藥、藥物、重金屬和工業(yè)混合物，如那些越來(lái)越令人擔(dān)憂的“永久性化學(xué)品”，用于不粘炊具（也稱為PFAS）等產(chǎn)品。這些污染物可能會(huì)進(jìn)入被生物固體施肥的作物，從而進(jìn)入餐盤和我們的血液。這就是為什么歐洲越來(lái)越少的農(nóng)田被生物固體施肥。瑞士已經(jīng)完全禁止了這種做法，而在德國(guó)，如今只有約四分之一的生物固體通過(guò)處理廠返回農(nóng)田。更大的變化即將到來(lái)。

需要一場(chǎng)真正的革命來(lái)捕獲流入世界各地廢水處理廠的幾乎所有磷，并將其轉(zhuǎn)化為植物性食物。

從2029年開始，德國(guó)將要求其最大的污水處理廠基本上去除其污泥中所含的所有磷。即使有人質(zhì)疑是否可以開發(fā)以具有成本效益的方式和工業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)，該措施也通過(guò)了。Lebek工作的私人公司Remondis是一家家族企業(yè)，專注于回收利用，擁有三萬(wàn)多名員工，是目前開發(fā)此類技術(shù)的眾多公司之一。

Remondis始于2014年-漢堡廢水處理廠的規(guī)模系統(tǒng)，在生物固體變成灰后，從中提取磷原子。Lebek拒絕透露他的工藝是如何運(yùn)作的，因?yàn)榈聡?guó)污水污泥法引發(fā)的磷回收熱潮中還有許多其他公司在競(jìng)爭(zhēng)。但這項(xiàng)技術(shù)的本質(zhì)是用精確測(cè)量的磷酸劑量處理煤灰，從而從煤灰中釋放出更多的磷酸。

與現(xiàn)代化肥廠用于溶解沉積巖中的磷的超強(qiáng)效硫酸不同，Lebek解釋說(shuō)磷酸太弱，無(wú)法釋放污水污泥灰中的重金屬和其他污染物。但它的強(qiáng)度足以釋放灰燼中的磷酸，磷酸是一種可以用來(lái)制造化肥的原料，也是動(dòng)物飼料中的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑。磷酸也被用于人類食品中，盡管Lebek說(shuō)他的公司沒(méi)有計(jì)劃排放污水-衍生產(chǎn)品，盡管純凈，但轉(zhuǎn)化為人類直接消費(fèi)的產(chǎn)品。

試驗(yàn)工廠的工藝非常有效，到2019年，日立推土機(jī)在漢堡污水處理廠的一個(gè)角落里咆哮，并且已經(jīng)為全面的磷回收設(shè)施奠定了基礎(chǔ)。

2022年初，Remondis 及其項(xiàng)目合作伙伴漢堡公有水務(wù)公司開設(shè)了工廠，并開始利用污泥生產(chǎn)工廠級(jí)肥料。Lebek預(yù)計(jì)該工廠將于今年年底全面投入運(yùn)營(yíng)。他相信，這種在全國(guó)范圍內(nèi)應(yīng)用的回收技術(shù)可以大大減少德國(guó)對(duì)磷進(jìn)口的依賴。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)闅W洲本身沒(méi)有大量的磷礦儲(chǔ)量，因此就像1800年代瘋狂的英國(guó)人一樣依賴外國(guó)肥料。 “我們?cè)谶@里回收磷不僅是為了回收資源，”Lebek告訴我，“而且是為了獲得獨(dú)立，主要是從磷的進(jìn)口中獲得獨(dú)立。

Lebek表示，如果Remondis或其任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的磷回收技術(shù)在歐洲成功部署，它將做的不僅僅是減少歐洲大陸對(duì)其他國(guó)家糧食供應(yīng)的依賴。這也將導(dǎo)致水質(zhì)的改善，也應(yīng)該會(huì)讓一些人在此過(guò)程中變得富有。

“我們并不瘋狂地相信我們可以在這里賺到數(shù)十億美元，但這只是開始，”Lebek說(shuō)。“這將是一個(gè)希望更長(zhǎng)的故事的開始。