本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
自城市出现以来，城市人口一直在持续增长。一些城市中心的人口如此之多（>1000万），以至于使用了“特大城市”这个词。特大城市对自然环境的影响在人类历史上达到了前所未有的规模。资源和能源消耗的增长，以及相应的废物产生，对区域和地球环境造成了损害。
过度开采自然资源、空气和水污染以及固体废物管理不善正在破坏许多城市的可持续性。例如，联合国估计，城市消耗了全球约75%的发电量，并产生了70%的人为温室气体排放。
预计到2050年，当全球三分之二的人口预计将居住在城市时，这些问题将会加剧。因此，需要可持续的城市解决方案。
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特大城市能源与环境可持续发展解决方案（E2S2）项目——上海交通大学和新加坡国立大学之间的合作项目——各个学科的研究人员在两个规模和复杂程度不同的城市，即特大城市上海和土地稀缺的新加坡，进行了研究和数据收集。
两个城市的一个主要问题都涉及食物垃圾的焚烧，食物垃圾占可焚烧垃圾的22%以上，但在新加坡只有16%被回收利用。E2S2找到了将废物管理问题与能源和材料生产相结合的解决方案。
这些方案包括一种高效的三级厌氧消化器（AD），可将食物垃圾转化为沼气，以及一种节水的高固体厌氧消化器。我们开发了气化技术，可以将固体废物和厌氧消化过程产生的消化物转化为合成气和生物炭。目前正在新加坡的餐馆进行试点测试，以证明厌氧消化在城市环境中的可行性。
其他解决方案包括用于吸附式制冷和除湿的低品质废热利用技术、无线空气质量传感器网络以及通过水上无人机网络实时监测水库中新兴污染物。还对城市空气、水和陆地环境中的污染物进行了毒理学和风险评估研究。
这些可持续的解决方案适用于新加坡以及亚洲和世界各地的其他特大城市，以提供清洁健康的城市环境，同时保持环境可持续性。