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自城市出現以來，城市人口一直在持續增長。一些城市中心的人口如此之多（>1000萬），以至於使用了“特大城市”這個詞。特大城市對自然環境的影響在人類歷史上達到了前所未有的規模。資源和能源消耗的增長，以及相應的廢物產生，對區域和地球環境造成了損害。
過度開採自然資源、空氣和水汙染以及固體廢物管理不善正在破壞許多城市的可持續性。例如，聯合國估計，城市消耗了全球約75%的發電量，併產生了70%的人為溫室氣體排放。
預計到2050年，當全球三分之二的人口預計將居住在城市時，這些問題將會加劇。因此，需要可持續的城市解決方案。
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特大城市能源與環境可持續發展解決方案（E2S2）專案——上海交通大學和新加坡國立大學之間的合作專案——各個學科的研究人員在兩個規模和複雜程度不同的城市，即特大城市上海和土地稀缺的新加坡，進行了研究和資料收集。
兩個城市的一個主要問題都涉及食物垃圾的焚燒，食物垃圾佔可焚燒垃圾的22%以上，但在新加坡只有16%被回收利用。E2S2找到了將廢物管理問題與能源和材料生產相結合的解決方案。
這些方案包括一種高效的三級厭氧消化器（AD），可將食物垃圾轉化為沼氣，以及一種節水的高固體厭氧消化器。我們開發了氣化技術，可以將固體廢物和厭氧消化過程產生的消化物轉化為合成氣和生物炭。目前正在新加坡的餐館進行試點測試，以證明厭氧消化在城市環境中的可行性。
其他解決方案包括用於吸附式製冷和除溼的低品質廢熱利用技術、無線空氣質量感測器網路以及透過水上無人機網路即時監測水庫中新興汙染物。還對城市空氣、水和陸地環境中的汙染物進行了毒理學和風險評估研究。
這些可持續的解決方案適用於新加坡以及亞洲和世界各地的其他特大城市，以提供清潔健康的城市環境，同時保持環境可持續性。