文章介绍了《环球科学》杂志的播客节目及最新一期关于生物分子凝聚体的讨论。同时，文章回顾了炼金术的历史，包括德国炼金术士亨尼希·布兰德寻找贤者之石的过程以及他意外发现磷元素的经历。此外，文章还介绍了尿液在电化学系统中的应用，如微生物燃料电池，以及尿液的电力产生、肥料提取等方面的现代科学研究。最后，文章总结了科学家们如何通过科技手段让尿液这种日常废弃物变成有价值的资源。
每期节目都会邀请专家探讨不同的科学话题。
德国炼金术士亨尼希·布兰德在寻找贤者之石的过程中意外发现了磷元素，标志着炼金术的结束和化学作为科学的开始。
科学家利用尿液中的化学成分，如尿素，开发出微生物燃料电池，将尿液转化为电力。
研究人员利用尿液中的尿素进行电氧化制氢，为氢气的可持续生产提供了新的途径。
科学家尝试从尿液中提取高纯度肥料，如过碳酰胺，并将其应用于农业生产。
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欢迎订阅《环球科学》播客，每月更新一次，听科学家与我们编辑一同探讨形形色色的科学问题。在最新一期节目中，我们有幸邀请到了《环球科学》4月刊《凝聚体：改写生命认知》一文的译者，跟我们聊了聊细胞里那些长期被忽视的神秘颗粒——生物分子凝聚体。
当代化学的雏形——炼金术起始于黑暗的中世纪。那时的炼金术士相信存在一种贤者之石（Philosopher's Stone），能够作为催化剂将常见的贱金属转化为更宝贵的金。
德国炼金术士亨尼希·布兰德（Hennig Brand）也痴迷于寻找所谓的贤者之石，不惜耗尽钱财。一天，布兰德在一本名为“400 Auserlensene Chemische Process”的书中看到了一个配方，该配方使用明矾、硝石（硝酸钾）和一定浓度的尿液将金属转化为银（其实该配方不起作用）。这启发他把炼金的目标投向了黄色的尿液。
大约在1669年，布兰德开始收集数千升尿液，静置数天后，开始煮沸尿液，使其变成浓稠的浆液，接着进行加热。结果并没有得到他心心念念的贤者之石，而是得到了一种黑色物质。然后，他把这些物质与沙子一起加热，最后冷凝得到了一种白色固体。它可以在黑暗中发光，布兰德为它取名为磷（Phosphorus）。磷成了有纪录以来首个被发现的元素。
这次试图从尿液中提炼黄金的试验意外让布兰德发现了新元素，同时标记着炼金术的结束，以及化学作为一门科学的开始。
那个时代，收集尿液是一种常见的做法，因为尿液有很多用途，比如可以作为农作物的肥料。但现在，有了化肥等工业化学品，我们很少见到有谁会专门收集尿液来加以利用，除了那些不走寻常路的科学家们。
你或许听说过燃料电池——一种把燃料（常见的燃料为氢气）所具有的化学能直接转换为电能的化学装置，一些科学家会告诉你还有一种类似的系统：微生物燃料电池。早在20世纪90年代，科学家发现微生物能促进电子转移，可以在没有外部氧化还原介质或分解产物的支持下将电子转移到阴极。
人类尿液主要由水（93%～96%）、尿素（约2%）、无机盐（氯化物）、氨、有机酸等组成，其化学成分因生活方式、健康状况而异。考虑到每人每天大约产生1.5～2升尿液，全球人口约为77亿，那么全球每天尿液产量估计在（1.16～1.54）×10^10升范围内，相当于每年产生（4.22～5.62）×10^12升尿液。而且尿液的电导率较高，若用于电池，或有助于提高电池的电化学性能。
因此，研究微生物燃料电池的一些科学家把目光投向了人类尿液，制得了一些以人类尿液为底物的生物电化学系统。随着尿液被送入电池，尿液的主要成分——尿素会被分解为氮气、水和氢气。而且每升尿液含有约9.3克尿素，理论上，每升尿液可以产生8.64千瓦时的电力，足以供电6小时。2013年，英国科学家就发现了一种用尿液为手机充电的方法。
英国布里斯托机器人实验室的研究者让尿液通过微生物燃料电池堆来发电。如此产生的电力足够为一部三星手机充电，从而实现短信发送、网页浏览和进行短暂通话。它还能产生足够的电力，来为一个厕所隔间基于LED的照明系统供电。他们已经基于这样的系统制成了一个小便池原型——Pee-Power，并已经安装在大学校园里。
图片来源：原论文
巴西一家组织Afro Reggae也在城市拥挤地区安装了特殊的尿液收集装置，这些特殊的尿液收集装置类似于水电站的工作原理，利用尿液的流动产生能量，然后将能量存储在电池中，用于为狂欢节卡车提供动力。
另外，最近，有科学家开发了一种高效、低成本、环保的尿液电氧化制氢系统，利用尿液中的尿素制氢。这项新研究发表在《自然·通讯》杂志上。
研究者采用Pt/C催化剂，使用模拟尿液和真实尿液进行实验，模拟尿液中包含尿素、氯化钠、氯化钾等成分，以评估尿液在不同条件下的电氧化性能。结果显示，尿液电氧化制氢的能量效率较高，与传统水电解相比，具有显著的节能优势。这项研究为氢气的可持续生产提供了一种新的途径，有望降低制氢成本，提高能源利用效率。
除了供电，有科学家想要直接从尿液中提取肥料，于是启动了一场“颇有味道”的尿液征集活动。结果他们成功将尿素通过电化学反应，生成了高纯度、高附加值的固体衍生物——过碳酰胺，纯度近乎100%。而过碳酰胺在医药（抗炎、抑制肿瘤细胞增殖等）、纺织、食品、日化等领域用途广泛。接着，研究者将过碳酰胺晶体添加到用于种植花生、小麦和生菜的土壤中，发现与使用传统肥料种植的植物相比，这些植物长得更高。他们认为这要归因于过碳酰胺肥料的结晶性质——它允许氮素在一段时间内缓慢释放，并把这些结果于2025年1月发表在《自然·催化》上。
总的来说，尿液是种非常有趣的物质，而科学家一直在试图变废为宝，让尿液这一每天大量产生的废弃物变成一种“宝藏”，就像我们中世纪的炼金术士尝试用尿液炼金一样。
https://uwaterloo.ca/chem13-news-magazine/february-2019/feature/ancients-and-alchemists
https://en.wikipedia.org/wiki/Hennig_Brand
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7161917/#celc201901995-bib-0018
https://core.ac.uk/download/pdf/268006168.pdf
https://www.engineeringforchange.org/solutions/product/pee-power-urinal/#manufacturing_delivery
https://www.nature.com/articles/s41467-025-57798-3
https://www.nature.com/articles/s41929-024-01277-3
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