Urine is een afvalproduct van de menselijke stofwisseling en bevat verschillende stikstofverbindingen die door de nieren worden uitgescheiden. Hoewel het geen algemeen geëxploiteerde hernieuwbare energiebron is, heeft onderzoek aangetoond dat urine via verschillende processen potentieel kan worden gebruikt voor energieopwekking.

1. Microbiële brandstofcellen (MFC's) :Bepaalde bacteriën kunnen organische verbindingen in de urine metaboliseren en als bijproduct elektriciteit opwekken. Microbiële brandstofcellen gebruiken deze bacteriën om het organische materiaal in de urine af te breken en om te zetten in elektrische energie. De bacteriën voeden zich met de organische verbindingen en geven elektronen vrij als onderdeel van hun metabolisme. Deze elektronen worden opgevangen door de elektroden van de MFC, waardoor een stroom wordt opgewekt en bruikbare elektriciteit wordt geproduceerd.

2. Urine-gebaseerd biogas: Urine kan een bron van voedingsstoffen zijn voor bepaalde micro-organismen die door anaerobe vergisting biogas produceren. Anaërobe vergisting omvat de afbraak van organisch materiaal in afwezigheid van zuurstof. Wanneer urine wordt gecombineerd met andere organische materialen, zoals voedselresten of landbouwafval, levert het essentiële stikstof en fosfor voor de microbiële gemeenschap die betrokken is bij het verteringsproces. De bacteriën breken de organische verbindingen af, waarbij methaan (CH4) en kooldioxide (CO2) ontstaan, dat kan worden opgevangen en als biogas kan worden gebruikt.

3. Pyrolyse: Pyrolyse is een thermochemisch proces waarbij urine wordt verwarmd in een zuurstofgelimiteerde omgeving. Wanneer urine op deze manier wordt verwarmd, ondergaat het thermische ontbinding en worden de daarin aanwezige organische verbindingen omgezet in een mengsel van gassen, vloeistoffen en vaste stoffen. De gassen die tijdens pyrolyse worden geproduceerd, kunnen onder meer waterstof (H2), methaan (CH4) en koolmonoxide (CO) zijn, allemaal brandbare brandstoffen. Deze gassen kunnen worden opgevangen en gebruikt als energiebron.

4. Chemische extractie van ammoniak: Urine bevat een relatief hoge concentratie ammoniak (NH3). Ammoniak is een waardevolle chemische stof die kan worden gebruikt bij de productie van meststoffen en andere industriële producten. Door ammoniak chemisch uit urine te extraheren, kan het worden gerecycled en gebruikt als een hernieuwbare stikstofbron, waardoor de behoefte aan synthetische meststoffen uit fossiele brandstoffen wordt verminderd.

5. Gebruik in microbiële elektrolysecellen (MEC's) :Microbiële elektrolysecellen gebruiken, vergelijkbaar met microbiële brandstofcellen, bacteriën om organisch materiaal af te breken en elektriciteit op te wekken. In MEC's ​​wordt de opgewekte elektriciteit echter gebruikt om elektrochemische reacties aan te drijven die waterstofgas produceren. Urine kan de bacteriën van organisch materiaal voorzien, en de geproduceerde waterstof kan worden opgeslagen en gebruikt als schoon brandende brandstof.

Het is belangrijk op te merken dat hoewel urine het potentieel heeft om als hernieuwbare energiebron te worden gebruikt, er nog steeds uitdagingen zijn verbonden aan de inzameling, opslag en behandeling ervan om het op grote schaal een haalbare optie te maken. Verder onderzoek, technologische ontwikkeling en investeringen in infrastructuur zijn nodig om het energiepotentieel van urine volledig te onderzoeken en te optimaliseren. Bovendien moeten er goede beheers- en sanitaire processen aanwezig zijn om ervoor te zorgen dat het hanteren en gebruiken van urine geen gezondheids- of milieurisico's met zich meebrengt.