所有 H2O，我们现在在地球上拥有的就是我们将拥有的一切。水分子可能会在一段时间内被污染物污染，或者它们可能会被锁在冰川中亿万年，或者整个地区可能会遭受数十年的干旱，但地球的整体水平衡永远不会波动。所以我们永远不会缺水。这并不意味着我们不必担心供应，无论是由于污染、干旱和引水项目导致的供应不足，还是由于气候变化导致的供应过剩。例如，如果所有的冰川在短短几十年内融化，海平面可能会上升约70米，淹没地球上几乎所有的沿海城市（和许多其他城市）。
磷循环的功能类似- 地球现在拥有的磷原子基本上是它将拥有的全部。数十亿年来，随着宿主岩石的侵蚀，就像冰川融化时的水滴一样，它们渗入了生活世界。现在，我们已经找到了如何通过开采海底的死海生物形成的沉积岩，将这些水滴变成喷涌物，我们正在用它淹没世界在某些情况下会造成灾难性后果。就像水一样，我们不能没有磷，但就像水一样过多的磷也会导致一系列严重的问题。
“在过去的五十年里，我们已经吸收了数百万年来积累在这些（沉积岩）沉积物中的磷，并将其释放到世界上......其影响还没有结束，“蒙大拿大学生态学家、亚利桑那州立大学可持续磷联盟主任詹姆斯·埃尔瑟说。“磷酸盐是一种肥料，这就是我所说的。这就像在森林大火上喷洒汽油一样。这只会让生活变得疯狂。
为了减缓我们释放的洪流，除了提高我们开采、加工和施用化肥的效率之外，还需要改变我们与元素的关系。这意味着摆脱我们根深蒂固的观念，即人类和动物排泄物是废物，因为它不是废物。
已经存在将人类排泄物中的营养物质一直提炼到其元素形式的技术。例如，芝加哥的一家废水处理厂几年前安装了养分回收系统，预计将使其水排放中的磷负荷减少约30%。它把捕获的磷变成商业级肥料颗粒 - 一种适度但有价值的作物养分储备，否则将流向 - 并喂养 - 困扰墨西哥湾的死区。
一些环保主义者说，芝加哥的新系统和其他类似的系统是一大步，但需要一场真正的革命来捕获几乎所有流入世界各地废水处理厂的磷，并将其转化为植物食品，就像现代化肥厂生产的任何东西一样安全和无污染。这场革命已经在磷的故乡汉堡发生。
距离炼金术士亨尼格·勃兰特（Hennig Brandt）在1669年从一桶人类尿液中变出第一批元素磷的社区仅两英里，一位现代巫师再次试图从人类废物流中筛选财富。
图片来源：约瑟夫·赖特（Joseph Wright of Derby） / 公共领域 / 维基共享资源
勃兰特对自然界奥秘的探索是由对黄金的欲望和迷信所推动的。马丁·勒贝克（Martin Lebek）在德国汉诺威大学（University of Hanover）获得了土木工程博士学位，专注于生物废水处理，以理性的头脑工作。
2019年底，我在德国北部的汉堡处理厂遇到了Lebek，该厂为超过200万台冲马桶机提供服务。这是一个工业优雅的典范，在汉堡的天际线上增加了两个风车，高出工厂废水池约六百英尺。这些旋转的叶片，以及十个洋葱形的一百英尺高的废物消化池，有助于将工厂污水污泥释放的甲烷转化为能源，共同产生足够的电力为处理厂供电。
勒贝克对汉堡的污水有着更丰富的野心。一旦污水污泥被剥夺了甲烷，它就遇到了两种命运之一。有些被烧毁并用卡车运往垃圾填埋场，有些则散布在农田上，以利用其残留的磷和其他营养物质。从技术上讲，污泥不是人类废物，而是精心培养的细菌吞噬流入工厂的富含病原体的废物后产生的物质。
从处理厂流出的管道中排放的处理水含有一些磷，但到目前为止，流入处理厂的大部分磷最终都会进入污泥，也称为生物固体。
用生物固体改善农田是欧洲和美国的常见做法。例如，在我的家乡密尔沃基，生物固体被热干燥成颗粒，并装袋为草坪和园艺产品，称为Milorganite。
然而，即使是人类废物变成了基本上没有生命的污泥，也可能受到病原体和其他有害物质的污染- 农药、药物、重金属和工业混合物，如那些越来越令人担忧的“永久性化学品”，用于不粘炊具（也称为PFAS）等产品。这些污染物可能会进入被生物固体施肥的作物，从而进入餐盘和我们的血液。这就是为什么欧洲越来越少的农田被生物固体施肥。瑞士已经完全禁止了这种做法，而在德国，如今只有约四分之一的生物固体通过处理厂返回农田。更大的变化即将到来。
需要一场真正的革命来捕获流入世界各地废水处理厂的几乎所有磷，并将其转化为植物性食物。
从2029年开始，德国将要求其最大的污水处理厂基本上去除其污泥中所含的所有磷。即使有人质疑是否可以开发以具有成本效益的方式和工业规模实现这一目标的技术，该措施也通过了。Lebek工作的私人公司Remondis是一家家族企业，专注于回收利用，拥有三万多名员工，是目前开发此类技术的众多公司之一。
Remondis始于2014年-汉堡废水处理厂的规模系统，在生物固体变成灰后，从中提取磷原子。Lebek拒绝透露他的工艺是如何运作的，因为德国污水污泥法引发的磷回收热潮中还有许多其他公司在竞争。但这项技术的本质是用精确测量的磷酸剂量处理煤灰，从而从煤灰中释放出更多的磷酸。
与现代化肥厂用于溶解沉积岩中的磷的超强效硫酸不同，Lebek解释说磷酸太弱，无法释放污水污泥灰中的重金属和其他污染物。但它的强度足以释放灰烬中的磷酸，磷酸是一种可以用来制造化肥的原料，也是动物饲料中的营养补充剂。磷酸也被用于人类食品中，尽管Lebek说他的公司没有计划排放污水-衍生产品，尽管纯净，但转化为人类直接消费的产品。
试验工厂的工艺非常有效，到2019年，日立推土机在汉堡污水处理厂的一个角落里咆哮，并且已经为全面的磷回收设施奠定了基础。
2022年初，Remondis 及其项目合作伙伴汉堡公有水务公司开设了工厂，并开始利用污泥生产工厂级肥料。Lebek预计该工厂将于今年年底全面投入运营。他相信，这种在全国范围内应用的回收技术可以大大减少德国对磷进口的依赖。这一点至关重要，因为欧洲本身没有大量的磷矿储量，因此就像1800年代疯狂的英国人一样依赖外国肥料。 “我们在这里回收磷不仅是为了回收资源，”Lebek告诉我，“而且是为了获得独立，主要是从磷的进口中获得独立。
Lebek表示，如果Remondis或其任何竞争对手的磷回收技术在欧洲成功部署，它将做的不仅仅是减少欧洲大陆对其他国家粮食供应的依赖。这也将导致水质的改善，也应该会让一些人在此过程中变得富有。
“我们并不疯狂地相信我们可以在这里赚到数十亿美元，但这只是开始，”Lebek说。“这将是一个希望更长的故事的开始。
