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Chelsea Wold는 네덜란드 헤이그에있는 프리랜서 기자이며 Daydream : 화장실 변경을위한 긴급한 글로벌 퀘스트의 저자입니다.
특수 화장실 시스템은 비료 및 기타 제품으로 사용하기 위해 소변에서 질소 및 기타 영양소를 추출합니다. 이미지 크레딧 : Mak/Georg Mayer/EOOS 다음
스웨덴 최대 섬인 고틀 랜드에는 담수가 거의 없습니다. 동시에, 주민들은 발트해 주변의 유해한 조류 꽃을 일으키는 농업 및 하수 시스템으로부터 위험한 오염 수준으로 파괴되고 있습니다. 그들은 물고기를 죽이고 사람들을 아프게 할 수 있습니다.
이 일련의 환경 문제를 해결하기 위해 섬은 인간 소변을 묶을 가능성이 거의없는 물질에 대한 희망을 고정시키고 있습니다.
2021 년부터 연구팀은 현지 회사와 협력하여 휴대용 화장실을 임대했습니다. 목표는 여름 관광 시즌 동안 여러 곳에서 물이없는 소변기와 전용 화장실에서 3 년 동안 7 만 리터 이상의 소변을 모으는 것입니다. 이 팀은 웁살라의 스웨덴 농업 과학 대학 (SLU)에서 왔으며,이 회사는 SUNATION360이라는 회사를 분리했습니다. 연구자들이 개발 한 과정을 사용하여 소변을 콘크리트 같은 덩어리로 건조시킨 다음 분말로 접지하여 표준 농장 장비에 맞는 비료 과립으로 압축했습니다. 현지 농민들은 비료를 사용하여 보리를 재배 한 다음 양조장으로 보내어 소비 후 주기로 돌아갈 수있는 에일을 생산합니다.
SLU의 화학 엔지니어이자 CTO의 CTO 인 Prithvi Simha는 연구원들의 목표는“개념을 넘어서 실천하는 것”이라고 소변 재사용을 대규모로 재사용하는 것이라고 말했다. 목표는 전 세계적으로 모방 할 수있는 모델을 제공하는 것입니다. "우리의 목표는 모든 사람, 모든 곳 에서이 운동을하는 것입니다."
Gotland의 실험에서 소변 수정 보리 (오른쪽)를 수정되지 않은 식물 (중심) 및 미네랄 비료 (왼쪽)와 비교했습니다. 이미지 크레딧 : Jenna Senecal.
Gotland 프로젝트는 소변을 다른 폐수와 분리하고 비료와 같은 제품으로 재활용하려는 전 세계적으로 유사한 노력의 일부입니다. 소변 전환으로 알려진이 관행은 미국, 호주, 스위스, 에티오피아 및 남아프리카의 그룹에 의해 연구되고 있습니다. 이러한 노력은 대학 실험실을 훨씬 뛰어 넘습니다. 물이없는 소변기는 오레곤과 네덜란드의 사무실의 지하실 처리 시스템에 연결되어 있습니다. 파리는 도시의 14 번째 아론가에 건설중인 1,000 번의 에코존에 소변을 디버팅 화장실을 설치할 계획입니다. 유럽 ​​우주국은 파리 본부에 80 개의 화장실을 배치 할 예정이며 올해 말에 운영을 시작할 예정입니다. 소변 전환 지지자들은 임시 군용 전초 기지부터 난민 캠프, 부유 한 도시 중심 및 거대한 빈민가에 이르기까지 다양한 장소에서 용도를 찾을 수 있다고 말합니다.
과학자들은 소변 전환이 전 세계 대규모로 배치되면 환경과 공중 보건에 큰 이점을 가져올 수 있다고 말합니다. 이것은 부분적으로 소변에 수역을 오염시키지 않고 농작물이나 산업 공정에서 수정하는 데 사용될 수있는 영양소가 풍부하기 때문입니다. Simha는 인간이 세계의 현재 질소 및 인산염 비료의 약 1/4을 대체하기에 충분한 소변을 생산한다고 추정합니다. 또한 칼륨과 많은 미량 원소가 포함되어 있습니다 (“소변의 구성 요소”참조). 무엇보다도 소변을 배수구 아래로 플러시하지 않으면 많은 물을 절약하고 노화 및 과부하 된 하수도 시스템의 부담을 줄입니다.
현장 전문가들에 따르면 화장실의 발전과 소변 처리 전략 덕분에 많은 소변 전환 구성 요소가 곧 널리 이용 될 수 있습니다. 그러나 인생의 가장 근본적인 측면 중 하나에서 근본적인 변화에 큰 장애물이 있습니다. 연구원과 회사는 소변을 디버팅하는 화장실의 설계 개선에서 소변을보다 쉽게 ​​처리하고 귀중한 제품으로 바꾸는 수많은 어려움을 해결해야합니다. 여기에는 전체 건물을 제공하는 개별 화장실 또는 지하실 장비에 연결된 화학 처리 시스템이 포함될 수 있으며 결과 농축 또는 경화 제품의 회복 및 유지 보수를위한 서비스를 제공 할 수 있습니다 (“소변에서 제품으로”참조). 또한, 인간 폐기물과 관련된 다양한 문화 금기와 산업 폐수 및 식품 시스템에 대한 심오한 규칙과 관련된 사회 변화와 수용에 대한 광범위한 문제가 있습니다.
미니애폴리스 소재 지속 가능성 컨설턴트 인 Lynn Broaddus는 사회가 농업 및 산업을위한 에너지, 물 및 원자재가 부족하여 농업 및 산업을위한 에너지, 물 및 원자재가 부족하여“우리가 위생을 제공하는 방법에 대한 주요 도전”이라고 말합니다. . “점점 더 중요 해지는 장르. 미네소타, 그는 전 세계 수질 전문가 협회 인 알렉산드리아의 수생 연맹의 전 회장이었습니다. "실제로는 가치가 있습니다."
옛날 옛적에 소변은 귀중한 상품이었습니다. 과거에는 일부 사회가 농작물을 비옥하고 가죽을 만들고 옷을 씻고 화약을 만듭니다. 그런 다음 19 세기 후반과 20 세기 초반에 중앙 집중식 폐수 관리의 현대 모델이 영국에서 일어 났으며 전 세계에 퍼져 소위 비뇨기 실명으로 끝났습니다.
이 모델에서 화장실은 물을 사용하여 소변, 대변 및 화장지를 배수구 아래로 빠르게 배수하여 국내, 산업원 및 때로는 폭풍 배수구의 다른 체액과 혼합됩니다. 중앙 폐수 처리장에서 에너지 집약적 인 공정은 미생물을 사용하여 폐수를 치료합니다.
처리장의 지역 규칙 및 조건에 따라,이 과정에서 배출 된 폐수는 여전히 상당한 양의 질소 및 기타 영양소뿐만 아니라 다른 오염 물질을 포함 할 수 있습니다. 세계 인구의 57%가 중앙 하수 시스템에 전혀 연결되어 있지 않습니다 ( "인간 하수"참조).
과학자들은 중앙 집중식 시스템을보다 지속 가능하고 오염이 적게 만들기 위해 노력하고 있지만 1990 년대 스웨덴에서 시작하여 일부 연구자들은보다 근본적인 변화를 추진하고 있습니다. 앤 아버 (Ann Arbor)의 미시간 대학 (University of Michigan)의 환경 엔지니어 인 낸시 러브 (Nancy Love)는 파이프 라인 끝의 발전은“같은 망할 일의 또 다른 진화”라고 말했다. 그녀는 소변을 전환하는 것이“변형적일 것”이라고 그녀는 말한다. 미국 3 개 주에서 폐수 관리 시스템을 시뮬레이션 한 연구 1에서, 그녀와 그녀의 동료들은 기존 폐수 처리 시스템을 합성 비료 대신 소변을 전환하고 회수 된 영양소를 사용하는 가상 폐수 처리 시스템을 비교했습니다. 그들은 소변 전환을 사용하는 지역 사회가 전체 온실 가스 배출량을 47%, 에너지 소비량, 담수 소비량 약 절반 정도, 폐수의 영양소 오염을 64%줄일 수 있다고 추정합니다. 사용 된 기술.
그러나이 개념은 틈새 시장으로 남아 있으며 스칸디나비아의 에코 마귀, 농촌 별채 및 저소득 지역의 개발과 같은 자율 영역으로 제한됩니다.
Dübendorf의 Swiss Federal Aquatic Science and Technology (EAWAG)의 화학 엔지니어 인 Tove Larsen은 백 로그의 대부분이 화장실 자체에 의해 야기된다고 말합니다. 1990 년대와 2000 년대에 처음으로 시장에 소개 된 대부분의 소변을 이용하는 화장실에는 신중한 타겟팅이 필요한 환경 인 액체를 모으기 위해 작은 분지가 있습니다. 다른 설계에는 퇴비가 퇴비 통로 운반 될 때 소변을 배출 할 수있는 발 작동 컨베이어 벨트가 포함됩니다.
소변을 분리하고 파우더로 건조시키는 프로토 타입 화장실은 Malmö의 스웨덴 물 및 하수도 회사 인 Va Syd의 본사에서 테스트되고 있습니다. 이미지 크레디트 : eOOS 다음
그러나 유럽의 실험 및 시범 프로젝트에서 사람들은 자신의 사용을 받아들이지 않았다고 Larsen은 말했다. "우리는 화장실 주제에 정말로 내렸다."
이러한 우려는 2000 년대 남아프리카 도시 Ethekwini의 프로젝트 인 소변을 이용하는 화장실의 최초의 대규모 사용을 괴롭 혔습니다. 더반에있는 콰 줄루 나탈 대학교에서 건강 관리를 연구 한 Anthony Odili는 도시의 아파 르트 헤이트 테두리가 갑자기 확장되어 당국이 화장실과 수자원 인프라가없는 농촌 지역을 인수했다고 말했다.
2000 년 8 월 콜레라가 발발 한 후 당국은 약 80,000 개의 소변을 이용하는 마른 화장실을 포함하여 재정적 및 실질적인 제약을 충족하는 여러 위생 시설을 신속하게 배치했습니다. 소변은 화장실 아래에서 토양으로 배수되며 대변은 2016 년 이후 5 년마다 비워진 보관 시설에서 끝납니다.
Odili는이 프로젝트 가이 지역에 더 안전한 위생 시설을 만들었다고 말했다. 그러나 사회 과학 연구는이 프로그램의 많은 문제를 확인했습니다. 화장실은 아무것도 아닌 것보다 낫다는 개념에도 불구하고, 그가 참여한 연구를 포함한 연구는 나중에 사용자가 일반적으로 싫어한다고 밝혔다. 그들 중 다수는 품질이 좋지 않은 재료로 제작되었으며 사용이 불편합니다. 그러한 화장실은 이론적으로 냄새를 예방해야하지만,에 넥 윈 니 화장실의 소변은 종종 대변 저장으로 끝나고 끔찍한 냄새가납니다. Odili에 따르면 사람들은“정상적으로 숨을 쉴 수 없었습니다.” 또한 소변은 실제로 사용되지 않습니다.
궁극적으로, Odili에 따르면, 소변을 디버팅 마른 화장실을 도입하기로 한 결정은 하향식이었으며 주로 공중 보건상의 이유로 사람들의 선호도를 고려하지 않았습니다. 2017 년 연구에 따르면 Ethekwini 응답자의 95% 이상이 도시의 부유 한 백인 거주자가 사용하는 편리하고 무취 화장실에 대한 접근을 원했고, 많은 사람들이 허용 될 때 설치할 계획이었습니다. 남아프리카에서 화장실은 오랫동안 인종 불평등의 상징이었습니다.
그러나 새로운 디자인은 비뇨기 전환의 획기적인 일 수 있습니다. 디자이너 Harald Grundl이 이끄는 2017 년 Larsen 및 기타와 협력하여 오스트리아 디자인 회사 EOO (EOOS Next에서 Spun Off)는 소변 함정을 발표했습니다. 이것은 사용자가 조준 할 필요가 없으며 소변 전환 기능은 거의 보이지 않습니다 (“새로운 종류의 화장실”참조).
그것은 물이 표면에 달라 붙는 경향을 사용합니다 (주전자 효과라고함에 따라 어색한 물이 뚝뚝 떨어지는 주전자처럼 작용하기 때문에) 화장실 전면에서 소변을 별도의 구멍으로 지시합니다 (“소변을 재활용하는 방법”참조). 저소득 환경을위한 화장실 혁신에 대한 광범위한 연구를 지원 한 워싱턴 주 시애틀에있는 Bill & Melinda Gates Foundation의 자금으로 개발 된 소변 트랩은 고급 세라믹 받침대 모델에서 플라스틱 스쿼트 팬에 이르기까지 모든 것에 통합 될 수 있습니다. 저소득 환경을위한 화장실 혁신에 대한 광범위한 연구를 지원 한 워싱턴 주 시애틀에있는 Bill & Melinda Gates Foundation의 자금으로 개발 된 소변 트랩은 고급 세라믹 받침대 모델에서 플라스틱 스쿼트 팬에 이르기까지 모든 것에 통합 될 수 있습니다. 광범위한 저소득 화장실 혁신 연구를 지원 한 워싱턴 주 시애틀의 Bill & Melinda Gates Foundation의 자금으로 개발 된 소변 트랩은 세라믹 받침대가있는 모델에서 플라스틱 스쿼트에 이르기까지 모든 내용에 내장 될 수 있습니다.냄비. 저소득 화장실 혁신에 대한 광범위한 연구를 지원하는 워싱턴 주 시애틀의 Bill & Melinda Gates Foundation의 자금으로 개발 된 소변 수집기는 고급 세라믹 기반 모델에서 플라스틱 스쿼트 트레이에 이르기까지 모든 것에 내장 될 수 있습니다.스위스 제조업체 Laufen은 이미 "Save!"라는 제품을 출시하고 있습니다. 유럽 ​​시장의 경우 많은 소비자에게는 비용이 너무 높습니다.
Kwazulu-Natal 대학교 및 Ethekwini 시의회는 소변을 돌리고 미립자 물질을 세척 할 수있는 소변 트랩 화장실의 테스트 버전을 테스트하고 있습니다. 이번에는이 연구가 사용자에게 더 중점을 둡니다. Odie는 사람들이 냄새가 좋고 사용하기 쉬운 새로운 소변을 이용하는 화장실을 선호한다는 낙관적이지만, 남자들은 소변에 앉아 있어야한다고 지적합니다. 이는 거대한 문화적 변화입니다. 그러나 화장실이“다른 민족적 배경을 가진 사람들에 의해 고소득 지역에 의해 채택되고 채택된다면, 그것은 실제로 확산에 도움이 될 것”이라고 말했다. "우리는 항상 인종 렌즈를 가져야합니다."라고 그는 덧붙였다. 그는 "검은 색"또는 "가난한 곳"으로 여겨지는 것을 개발하지 않도록 덧붙였다.
소변 분리는 위생을 변화시키는 첫 번째 단계 일뿐입니다. 다음 부분은 그것에 대해 무엇을 해야하는지 알아내는 것입니다. 농촌 지역에서는 사람들이 통로에 보관하여 병원체를 죽인 다음 농지에 적용 할 수 있습니다. 세계 보건기구 (WHO)는이 관행에 대한 권장 사항을 제시합니다.
그러나 도시 환경은 더 복잡합니다. 이것은 대부분의 소변이 생산되는 곳입니다. 도시 전역에 여러 개의 별도의 하수구를 건설하여 소변을 중앙 위치로 전달하는 것은 실용적이지 않습니다. 소변은 물이 약 95 %이기 때문에 보관하고 운송하기에는 너무 비쌉니다. 따라서 연구원들은 화장실이나 건물 수준에서 소변에서 영양소를 건조, 농축 또는 다른 방식으로 추출하는 데 중점을두고 있으며 물을 남겨두고 있습니다.
Larson은 쉽지 않을 것이라고 말했다. 그녀는 엔지니어링의 관점에서“오줌은 나쁜 해결책입니다.”라고 말했다. 물 외에도 대다수는 신체가 단백질 대사의 부산물로 생성하는 질소가 풍부한 화합물 인 우레아입니다. 요소는 자체적으로 유용합니다. 합성 버전은 일반적인 질소 비료입니다 (질소 요구 사항 참조). 그러나 물과 결합하면 우레아는 암모니아로 바뀌어 소변에 특징적인 냄새가납니다. 켜지지 않으면 암모니아는 냄새를 맡고 공기를 오염시키고 귀중한 질소를 빼앗을 수 있습니다. 유비쿼터스 효소 우레아제에 의해 촉매 된, 우레아 가수 분해라고 불리는이 반응은 여러 마이크로 초를 섭취 할 수있어 우레아제를 알려진 가장 효율적인 효소 중 하나로 만들 수있다.
일부 방법은 가수 분해가 계속되도록 허용합니다. EAWAG 연구원들은 가수 분해 된 소변을 농축 영양 용액으로 바꾸는 고급 과정을 개발했습니다. 먼저, 수족관에서 미생물은 휘발성 암모니아를 일반 비료 인 질산 암모늄으로 전환합니다. 그런 다음 증류기는 액체를 농축시킨다. Dübendorf에 본사를 둔 Vuna라는 자회사는 건물을위한 시스템을 상용화하고 Aurin이라는 제품을 상용화하기 위해 노력하고 있습니다.
다른 사람들은 소변의 pH를 신속하게 높이거나 낮추어 가수 분해 반응을 막으려 고 노력합니다. 이는 일반적으로 배설 할 때 중립입니다. 미시간 대학교 (University of Michigan)의 캠퍼스에서 사랑은 버몬트 주 브래틀 보로 (Brattleboro)에있는 비영리 지구 풍부도 연구소와 파트너 관계를 맺고 화장실과 물이없는 화장실을 전환하여 액체산을 제거하는 건물을위한 시스템을 개발하고 있습니다. 물은 소변기에서 분출됩니다. 그런 다음 소변을 반복적 인 동결 및 해동에 의해 집중시킨다.
Gotland 섬의 환경 엔지니어 Bjorn Winneros가 이끄는 SLU 팀은 다른 영양소와 혼합 된 고체 요소로 소변을 건조시키는 방법을 개발했습니다. 이 팀은 Malmö의 스웨덴 워터 및 하수도 회사 인 VA Syd의 본사에있는 최신 프로토 타입 인 내장 건조기가있는 독립형 화장실을 평가합니다.
다른 방법은 소변의 개별 영양소를 대상으로합니다. 캘리포니아의 스탠포드 대학에있는 Love 's Post Doctoral Fellow 인 화학 엔지니어 William Tarpeh는 비료 및 산업 화학 물질을위한 기존 공급망에보다 쉽게 ​​통합 될 수 있다고 말합니다.
가수 분해 된 소변으로부터 인을 복원하는 일반적인 방법은 마그네슘을 첨가하여 Struvite라는 비료의 침전을 유발합니다. 타르페는 암모니아 6 또는 인산염으로서의 질소를 선택적으로 제거 할 수있는 흡착제 물질의 과립을 실험하고있다. 그의 시스템은 퇴역 후 풍선을 통해 흐르는 regenerant라는 다른 유체를 사용합니다. 회생자는 영양소를 가져와 다음 라운드의 공을 갱신합니다. 이것은 낮은 기술적이고 수동적 인 방법이지만 상업적 재생은 환경에 좋지 않습니다. 이제 그의 팀은 더 저렴하고 환경 친화적 인 제품을 만들려고 노력하고 있습니다 (“미래의 오염”참조).
다른 연구자들은 미생물 연료 전지에 소변을 배치하여 전기를 생산하는 방법을 개발하고 있습니다. 남아프리카의 케이프 타운에서 다른 팀은 소변, 모래 및 요아 생산 박테리아를 곰팡이에 혼합하여 비 전통적인 건물 벽돌을 만드는 방법을 개발했습니다. 그들은 발사없이 어떤 모양 으로든 석회화합니다. 유럽 ​​우주국은 우주 비행사의 소변을 달에 주택을 짓기위한 자원으로 고려하고 있습니다.
Tarpeh는“소변 재활용 및 폐수 재활용의 광범위한 미래에 대해 생각할 때 가능한 한 많은 제품을 생산할 수 있기를 원합니다.
연구원들이 상용 소변을위한 다양한 아이디어를 추구함에 따라, 그들은 특히 확고한 산업의 오르막 전투라는 것을 알고 있습니다. 비료 및 식품 회사, 농민, 화장실 제조업체 및 규제 기관은 자신의 관행을 크게 바꾸는 데 느리게 진행되었습니다. Simcha는“여기에는 많은 관성이 있습니다.
예를 들어, 버클리 캘리포니아 대학교에서 Laufen Save의 연구 및 교육 설치! 여기에는 건축가에 대한 지출, 시정 규정 건설 및 준수가 포함되어 있으며, 현재는 아직 이루어지지 않았다고 Morgantown의 West Virginia University에서 일하는 환경 엔지니어 인 Kevin Ona는 말했다. 그는 기존 코드와 규정이 부족하여 시설 관리에 문제가 발생했기 때문에 새로운 코드를 개발하는 그룹에 합류했다고 말했다.
관성의 일부는 쇼핑객 저항에 대한 두려움으로 인한 것일 수 있지만, 16 개국의 사람들에 대한 2021 설문 조사에 따르면 프랑스, ​​중국 및 우간다와 같은 곳에서는 소변 조합 식품을 80%에 가까운 것으로 나타났습니다 (사람들이 먹을 것인가? ').
뉴욕시 환경 보호국 (New York City Environmental Protection Agency)의 부국장으로 폐수 관리국을 이끌고있는 Pam Elardo는 회사의 주요 목표가 오염을 더욱 줄이고 자원을 재활용하는 것과 같은 소변 전환과 같은 혁신을 지원한다고 말했다. 그녀는 뉴욕과 같은 도시의 경우 소변을 전환하는 가장 실용적이고 비용 효율적인 방법은 유지 보수 및 수집 운영으로 보완되는 개조 또는 새로운 건물의 그리드 시스템이 될 것으로 기대합니다. 그녀는 혁신가들이 문제를 해결할 수 있다면“그들은 일해야한다”고 말했다.
이러한 발전을 감안할 때 Larsen은 소변 전환 기술의 대량 생산 및 자동화가 멀지 않을 것이라고 예측합니다. 이는 폐기물 관리로의 전환의 비즈니스 사례를 향상시킬 것입니다. 비뇨기 전환은“올바른 기술”이라고 그녀는 말했다. “이것은 합리적인 시간 안에 가정식 문제를 해결할 수있는 유일한 기술입니다. 그러나 사람들은 그들의 마음을 구성해야합니다.”
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