堪比馬斯克火箭？美國現代鍊金術師要重寫磷回收的故事
第三眼 Vol.53
小編一直以為只有讀環境科學或者環境工程的人才會知道「磷危機」的存在，正因為我們「被告知」磷是不可回收的資源，所以我們才要想方設法地從污水中回收磷。直到最近小編收聽美國廣播電台NPR的《金錢星球》的節目才意識到——原來還有很多其他行業的人為磷而著急，在這集20分鐘的播客節目里，他們對磷定位為現代世界的基礎元件之一，並去到世界最大的磷礦來進行源頭追蹤。在那裡他們發現了一個外行人從沒去過的地方，一條可以在谷歌衛星地圖看到的60里長的輸送帶，為我們從經濟學的角度解讀「磷危機」。最後他們又回到美國Vermont的一個小鎮，在那裡採訪一群可能能幫地球找到回收磷的新途徑的年輕人。
本期奧氏部落第三眼專欄小編為大家回顧一下這20分鐘的故事精華。
奧氏部落《第三眼》專欄
磷危機的前世今生
磷的起源
看過日本動畫《鋼之鍊金術師》的朋友可能知道在中世紀的歐洲盛行鍊金術，當時的人們確實在瘋狂地尋找著一種叫「賢者之石」的東西（瘋狂程度應該可類比對當今的比特幣）——他們相信「賢者之石」能煉出黃金。
在1669年，一個叫Hennig Brand的鍊金術師就有一個「點尿成金」的大計。他從鄰居、客棧，甚至是女修道院去大量收集尿液——據說超過5000升…然後一個晚上，他就開始開展煉尿工程了…簡單點說，他就是煮了一鍋尿…（此時不就是見證奇蹟的時刻嗎？）當然，尿是絕不會變成黃金的，但大家意想不到的是，容器里的凝固的殘留物好像一個蠟球，而且散發著淡綠色的光Brand還發現這種像白蠟一樣的物質儘管散發綠光，卻並不能引燃其他物質，於是便將之命名為「冷光」。100年後，一個叫John Wright的英國人還把Brand的煉尿成磷的故事畫成了畫。
《尋找賢者之石的鍊金術士》by Joseph Wright of Derby, 1771
圖源：thevintagenews.com
沒能煉出黃金，但本質是個商人的Brand深知「物以稀為貴」的道理，他找來一個朋友然後拿著這玩意開始了歐洲的巡迴演出，他們不會告訴觀眾這是啥，但聲稱它能增強記憶、提高性能力等各種強身健氣的功能。
即使放到現在，我們也很難說Brand的行為是虛假宣傳，因為他自己也沒搞懂那是什麼。而經過後人前仆後繼的研究，我們如今已經知道這束冷光是元素周期表中的15號元素「磷」。而大家可能有所不知的是磷元素的英文是Phosphorus，詞源來自拉丁文Phosphorum，意即冷光。
無處不在的磷
磷幾乎在我們的生活中無處不在：炸彈、牙膏、乳酪（Velveeta）、食品添加劑…它無可替代。可以說，缺了它，沒有東西能生存下去，而且世界上只有為數不多的幾個地方能夠廉價地"回收"，譬如摩洛哥和中國。據說這是一個760億美元的市場。
我們使用的大部分磷，或者說磷酸鹽（它的可用形式），都用作肥料了。農民把它撒在田裡，然後相當多的一部分又流進了河流，最後進入海洋。要從海洋提取磷是相當困難的一件事，這意味著，根據我們所知，磷一旦進入水體，就等於跟它說拜拜了。
那究竟多少年後我們會用光地球的磷？有些教授的PPT說是30年，有人說是300年。「多少年不重要，我們需要改變我們種植食物的方式，」美國華爾街著名投資人Jeremy Grantham說。
2008年的拐點
為什麼磷危機沒有引起大家的注意？我們學環境的確實要跟學經濟的同學多交流——儘管磷資源不可再生眾所周知，但因為它的價格依舊低廉，人們自然會以為：「到時再說吧。」
2008年的經濟危機似乎改變了這個局面，連同許多日用品，磷價開始攀升，最後導致食物價格猛漲。發展中國家的磷價據說漲了800%。
2009年美國地質調查局USGS的報告嚇了大家一跳——我們的磷產量將在2033年達到峰值。之後會怎樣？祝大家好運吧。
然後「好運」確實來了，油價在2008年那年開始經歷跳水式暴跌，這說明全球生產需求發生變化，當然USGS那個2033年的預測可以推遲，但大家都開始關注「磷危機」了。2010年小編去歐洲留學的時候開始第一次聽到教授談「磷危機」，現在回想起來，原來是有這麼一段背景的。果然「讀史使人明智」。
10年國家原油價格的趨勢圖 | 圖源：macrotrends.net/
撒哈拉沙漠不只有沙子
磷危機是大家開始問一個基本問題：「我們的磷都來自哪裡？」
摩洛哥的名字開始吸引到大家的注意。
摩洛哥國營磷酸鹽集團OCP所屬的Marca工廠：
還未經加工處理的磷酸鹽經過一條運輸帶堆放到一個山上。
圖源：Getty Image
世界上75%的優質又易於開採的磷都來自摩洛哥。這個數字使周邊的OPEC國家看起來更像是它的跟班小弟。摩洛哥也意識到自己手握「賢者之石」，他們不會輕易告訴你關於磷的信息，這樣他們就能控制磷的價格。
這時候小編要跟大家上一堂地理課了。摩洛哥的地理位置如下：
實際上這些寶貴的磷的藏身之處位於摩洛哥和西撒哈拉之間。摩洛哥說是它的。但其他國家並不這麼認為，包括聯合國…所以西撒哈拉和摩洛哥為此都炒了超過25年的價了。
一位名叫Brendan Borrell的自由撰稿人有幸嵌入摩洛哥的礦場去窺知一二，然而很快就被幾個「保安」帶到了西撒哈拉。那裡他發現了一條橫穿沙漠的傳輸帶。初始他還以為是海市蜃樓，因為它看上去很像是地平線的一條切口。直到你走進了，你才相信——那真的是一個矩形的超市結賬處的輸送帶——一條長達約100公里的輸送帶！
在非洲西北部的磷礦輸送帶 | 圖源：谷歌地圖
位於非洲北部的撒哈拉沙漠是世界上除南極洲之外最大的荒漠，氣候條件極其惡劣，是這個星球最不適合生物生存的地方之一。然而，這個大沙漠中蘊含著豐富的石油、天然氣、鈾、鐵、錳等礦產資源。更重要的是，這裡還是磷酸鹽的最大儲地。
原來摩洛哥有比《卡薩布蘭卡》的故事更重要的東西……
有了這條世界最長的運輸帶相助，白色磷酸鹽粉末被從撒哈拉沙漠深處沿著北非海岸源源不斷地運送出來。它的起點是Bou Craa磷礦，終點是阿尤恩港口，白色粉末在這裡被大船送往全球各地。據估計，摩洛哥磷酸鹽收入的10%來自西撒哈拉的Bou Craa礦。從中可以看出，摩洛哥固有領土和有爭議地區的磷酸鹽儲量存在較大差異。西撒哈拉是世界上第二大磷酸鹽儲地。如果西撒拉哈獨立，摩洛哥的磷酸鹽壟斷能力將受到重創。這意味著，全球磷價最終由那些政治大國的博弈決定。西撒拉哈的未來，世界磷酸鹽儲量的實際分布以及驅動磷酸鹽未來的市場力量都充滿了不確定性。唯一可以確定的就是，農業中沒有任何東西可以代替磷酸鹽。
現代鍊金術士
大家還記得前邊提到的Hennig Brand嗎？實際上並不是所有人都覺得他是個瘋子，美國Vermont的一個叫Brattleboro的小鎮上，有個叫Kim Nace的人，他在自家前院里也屯了幾罐尿。而這要從她的童年說起…
Kim兒時去紐約找她aunt的時候，看到那壯觀的摩天大樓的時候，腦海里蹦出的第一個問題卻是：「他們是怎麼沖廁所的？」
從此Kim就跟屎尿屁結下了不解之緣，她的大學論文就是關於廁所和堆肥。2012年，她還和一個小夥伴，Abe Noe-Hays，成立了一個研究學院叫Rich Earth Institute…「最初我們想直接叫它Poop-stitute…」
Kim說：「大家可能以為屎尿一家親，但事實不是這樣的。屎是廁所里的問題少年，而尿其實是很『乾淨』的。但尿跟屎混在一起，卻讓危險倍增。」
尿富含氮、磷，所以我們如果能將裡邊的磷實現利用，磷危機將不復存在。通過和USDA和國家科學基金會合作，Abe和Kim讓他們的工作變得更有科學可信度，也讓他們的小型肥料廠更好地經營。
冰山一角
Kim和Abe不是唯一發現新大陸的先驅，例如奧氏部落之前就介紹過荷蘭小城Sneek的鳥糞分離的無水真空廁所的案例。理念跟Kim和Abe的項目是一樣的。
但是廁所的尿只是冰山一角，每天有大量的磷通過農田施肥後的runoff和污水處理廠進入自然水體最終流向大海。正因為如此，我們確實應該努力推進磷回收技術在污水處理廠的普及。
但這不是小編寫這篇推送的初衷。小編想通過上邊的故事讓污水處理的同行通過另一扇窗看看外面的世界是怎樣看待磷的前世今生，只有這樣，才能更好地從技術和商業模式上推廣水處理的資源回收。最後小編附上節目的原聲錄音：
參考資料
https://www.npr.org/sections/money/2018/01/26/581156723/episode-820-p-is-for-phosphorus
https://www.pri.org/stories/2013-11-21/worlds-food-supply-depends-morocco-heres-why
https://www.npr.org/templates/transcript/transcript.php?storyId=581149776
http://richearthinstitute.org/
https://www.thevintagenews.com/2016/10/25/german-alchemist-hennig-brand-discovered-phosphorus-when-he-tried-to-make-gold-from-urine/
【奧尼卡水處理創新部落】
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