このトイレは何百万人もの命を救うことができますか？ | イノベーション| スミソニアン - 記事、イノベーション、エネルギー、健康と医学、テクノロジー

世界的には、持っているものと持たないものを分ける家庭用品が1つあると言うかもしれません。地球に住む70億人を超える人々のうち、25億人がトイレにアクセスできません。きれいな水が不足しているこれらの地域では、腸チフスやコレラなどの予防が容易な病気が本格的な流行病です。毎年、衛生状態が悪いために150万人もの子どもたちが亡くなっています。

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主に南アジアとアフリカの一部に集中しているこれらの貧しいコミュニティでは、下水処理場は単に選択肢ではありません。家族はしばしば、トイレの穴（本質的には地面に掘られた穴）のような汚染物質に覆われた代替手段を使用するか、野外での排便に単純な手段を使用することを余儀なくされます。トイレが実用的であるためには、自給式で水がないだけでなく、1日1ドルも稼ぐ家族にとっても手頃な価格である必要があります。そのため、ビル・アンド・メリンダ・ゲイツ財団は「Reinvent the Toilet Challenge」を開始しました。このコンテストは、2012年に、研究者チームに10万ドルを授与し、発展途上国で最も深刻な健康危機の1つを解決できるプロトタイプを開発しました。

カリフォルニア工科大学で働いているエンジニアのグループである受賞者は、現在、設計の重要な試運転に着手しています。 12月に、いくつかのテストトイレがインドに出荷され、ケララとアーメダバードのマハトマガンジー大学の公衆トイレ施設に設置されました。 3月、ケララ州のプロトタイプはデリーに移され、そこでトイレフェアでデモが行われます。

興味深いことに、カリフォルニア工科大学のチームが最終的に思いついたコンセプトは水がないわけではありません。実際、従来のトイレのように動作します。「私たちは従来の水洗トイレを使いました。なぜなら、さまざまなデザインをテストした後、一般に人々がそれらを好むことがわかったからです」と、プロジェクトに携わった博士課程の学生、クレメント・シドは言います。「これは発展途上社会でも当てはまります。」

実際には、トイレシステムは、トイレと下水システムの自己完結型の組み合わせであり、米国の農村地域で人気のある小規模な浄化槽下水システムで見られるものと同様に機能します。簡単な水洗と糞便は、感染症の原因となる細菌を根絶するハイテクな衛生プロセスを経て収容室に送られます。

現在の課題は、本質的に携帯型の自給式下水処理システムである1, 200ドルの値札を引き下げる方法を見つけることです。（カルテック）

この新しいデザインと標準トイレの最も顕著な違いは、屋根に取り付けられた太陽光発電パネルの追加です。このパネルは、電極を使用して廃棄物を浄化するように設計された床下にある生化学リアクターにエネルギーを供給することで、衛生プロセス全体に電力を供給します。糞便と尿がこのチャンバーを通過すると、アノードとカソード（バッテリーと思われる）の間の電気化学反応により、物質が水素、肥料、きれいな水などの別々の成分に分解されます。別のメカニズムは廃棄物をろ過し、水素を燃料電池のエネルギーとして貯蔵するコンパートメントに向けます。肥料は農業目的で収集され、残りの水は貯水池に戻されて再利用できるようになります。

「完全に閉ループのシステムです」とシドは説明します。「また、浄化槽は廃棄物を部分的にしか処理しませんが、私たちがリサイクルする水は完全に安全で、汚染もありません。」

現在の課題は、本質的にポータブルな自給式下水処理システムである1, 200ドルの値札を十分に引き下げる方法を見つけることです。この数字には、トイレが故障した場合のメンテナンスや修理などの他の費用は含まれていません。グリッドに接続すると、トイレの操作は1日に約11セントになります。これは、1日に5セントかかる技術を提供するという財団の目標の2倍以上です。それはまだ多くのように聞こえませんが、トイレを使うためだけにあなたの収入の10パーセントを使うことを想像してください。システムを充電式バッテリーに接続すると、エネルギー貯蔵ユニットを頻繁に交換する必要があるため、その数はさらに増えます。

チームの目標は、今のところ、同じ効率で、しかも半分の価格で機能する電極を製造する方法を考案することです。これの多くは、ソース素材をローカルで達成するために取引を削減することを伴うとCidは言います。チームは、トイレシステムをよりコンパクトにし、必要な材料を少なくする再設計も検討しています。別の可能性は、潜在的なエネルギー源である燃料電池を利用する方法を見つけ出すことです。

「私たちはBMWの最高峰を作り上げました。目標は非常にローエンドのTata Nano車を提供することです」と、プロジェクトを率いるエンジニアリング教授であるMichael Hoffman氏は言います。「現在、製造オプションを検討しています。来週、私は中国の潜在的な製造パートナーを訪問します。」

エンジニアがビルアンドメリンダゲーツ財団と話し合ったアプローチの1つは、ビジネス上の終わりにあります。提案されている戦略では、最初にアジア諸国の中流階級および上流階級の家族に便器を販売します。これらの家族はこのアイデアを受け入れやすく、設置する余裕もあります。大量生産が徐々に増加するにつれて、製造コストが低下することが予想されます。

しかし、ソーラー式トイレには批評家がいません。 New York Timesが発行した社説では、環境エンジニアでToilets For Peopleという組織の創設者であるJason Kassが、非常に洗練された技術を乏しい人々の問題に適用しようとする努力に内在するいくつかの欠陥を指摘していますリソース。

彼は書く：

これらのコミュニティの1つでハイテクトイレの運命を想像してください。ユニークな膜システムが詰まるとどうなりますか？または、超臨界水容器または熱水炭化タンクが漏れたり、さらに悪い場合には爆発したりしますか？または、貧しい居住者の1人がデバイスが1年以上の収入に値することに気づき、それを盗むことにした場合はどうでしょうか。過去60年の多くの失敗した開発プロジェクトが私たちに何かを教えてくれたなら、それは複雑なインポートされたソリューションが機能しないということです。

Treehuggerの管理編集者であるLlyod Alterは、トイレの最新バージョンを完全に見当違いの努力として非難し、とりわけ、衛生に関する西側の最も誤った考えを広めています。これには、しゃがむのではなくトイレに座る、腸に負担をかける可能性のある選択、トイレを洗面所の中に置くことが含まれます。彼はこれを日本のトイレと対照的にしています。日本のトイレは別の部屋にあるため、より衛生的です。そして、Kassが言及しているように、このような複雑なシステムを整備するには、これらの貧しいコミュニティが手に入れることができない訓練された専門家が必要です。

それにもかかわらず、ホフマンは、新しい技術が進歩する傾向があるため、これらの種類のトイレは長期的には実用的であると考えています。彼は例としてAppleを使用しています。 Appleがわずか7年前にタッチスクリーンスマートフォンを初めて導入したときは、少なくとも600ドルかかりました。今週初め、Mozillaのソフトウェア開発者は、わずか25ドルでデビューする開発市場向けのバージョンを発表しました。「かつては貧しい人たちにとってコストは法外だったが、今では達成可能である」と彼は付け加えた。

資源が極度に不足している貧困地域でのソーラー式トイレの実用性は、今後数年のうちに明らかになるはずです。 2015年、カリフォルニア工科大学のチームは、インド、中国、タイ、カンボジア、ペルーなど5か国の小さなコミュニティで新しいプロトタイプをテストする予定です。 2016年には、少なくとも1, 000のトイレの大量生産が予定されています。