Inspirationen slog Yi Zheng på ett sommarbesök på en lokal mjölkgård. Det fanns kor och hästar och, märkte Zheng, det betydde att det fanns gödsel överallt.

Zheng, som är docent i maskin- och industriteknik vid Northeastern, letar alltid runt efter idéer om hur man skapar något funktionellt av naturliga material. Han var ännu inte säker på vilket användbart föremål han skulle kunna göra av gödsel, men Zheng var ganska säker på att det materialet lovade. Och det skulle inte råda någon brist på det.

Så professorn bad bonden om en hink att ta tillbaka till sitt laboratorium. Bonden var skyldig, "gratis", minns Zheng.

Samtidigt förbryllade Zheng ett globalt problem:brist på dricksvatten. Ungefär 1,42 miljarder människor bor i områden med hög eller extremt hög sårbarhet för vatten, enligt UNICEF. Och det förväntas bara bli värre.

Som en möjlig lösning har ingenjörer arbetat med att ta fram sätt att förvandla havsvatten till sötvatten. De har kommit på några verktyg för att ta bort allt salt i en process som kallas avsaltning. Avsaltningssystem förlitar sig vanligtvis på en tunn film som fungerar som ett filter som drar saltet ur havsvattnet när det avdunstar genom det.

"Men det materialet är ganska dyrt att tillverka, och materialet i sig är inte hållbart", säger Zheng. Dessutom "förbrukar hela processen för vattenavsaltning elektricitet."

Zheng tänkte, varför kan vi inte bara använda solljus för att driva avsaltning?

Hans vision var inte att installera ett gäng solpaneler på avsaltningsanläggningar. Snarare hade Zheng ett mer direkt tillvägagångssätt. Han ville designa ett filter som skulle placeras på havsvatten utomhus och aktiveras av solljus. Ingen el behövs.

Det är där gödseln kommer in.

När Zheng tog tillbaka den illaluktande hinken till sitt laboratorium bestämde han och hans team sig för att värma upp den till 1 700 grader Celsius (3 092 grader Fahrenheit) för att döda alla bakterier i gödseln. När de väl hade gjort det fann forskarna att de hade producerat en pulverform av kol. De använde det svarta pulvret för att göra ett skum, som de förvandlade till ett mycket absorberande material som flyter på vattenytan. När det sattes i solljus skulle vattnet under det svarta materialet förvandlas till ånga och passera genom det.

Zheng hade en aning om att den processen skulle vara en bra avsaltning, så han samlade lite havsvatten för att testa det. Faktum är att när ångan från saltvattnet som hade passerat genom det gödselbaserade filtret kondenserades tillbaka till vatten, var det anmärkningsvärt färskt. The resulting water was so fresh, Zheng says, that its sodium concentration was significantly lower than the standards set by the U.S. Environmental Protection Agency for drinking water.

Manure isn't the only natural material Zheng and his team use to desalinate seawater in sunlight. Other materials they have used to make a solar energy-triggered carbon filter have included tree leaves, cuttlefish ink, crab and lobster shells, hornet nests, and office paper waste. Their approach is described in a series of recent publications in the journals Cell Reports Physical Science , ACS Applied Materials &Interfaces , ACS Omega , Nanoscale and the Journal of Materials Chemistry A .

"The materials we use are totally natural, sustainable," Zheng says. "This natural material performs well, and is low-cost, easy to obtain, and easy to manufacture."

That means this technology could empower local communities to build their own desalination systems, which could be important to move toward equitable access to drinking water around the world, Zheng says. "You cannot simply set a nanofabrication facility in a local village or a town, but people can simply collect the manure from a local farm and burn it easily. So the use of manure and tree leaves makes it really easy to access."