Vi laver falsk afføring i et laboratorium – for at forbedre sanitet i Bangladesh

Verden over, næsten tre milliarder mennesker har ikke luksusen af ​​et skylletoilet. I stedet er de afhængige af statiske sanitetssystemer, som grubelatriner til at håndtere deres affald. Da disse ikke ofte er tilsluttet en kloak, de kræver manuel tømning og bortskaffelse.

Dårlig forståelse af de involverede risici betyder, at ubehandlet slam ofte kastes ud på nærliggende marker og floder. Virkningen af ​​dette kan være ødelæggende. Bakterier fundet i fækalt slam forårsager sygdomme som diarré, der resulterer i dødsfald for mere end 750, 000 børn under fem år hvert år.

Alligevel anslås det, at hver dollar, der investeres i bedre sanitet, giver op til 5,50 USD tilbage i sociale og økonomiske fordele. Disse kommer gennem øget produktivitet, reducerede sundhedsudgifter og forebyggelse af sygdom og tidlig død.

En afgørende del af forbedring af sanitet ligger i at forske og udvikle enklere, mere effektive måder at behandle slam på på steder, hvor en kloakering og centraliseret spildevandsrensning ikke er tilgængelig.

Min forskning er en del af et partnerskab med ingeniørfirmaet Buro Happold (BH), som blev bedt af WaterAid Bangladesh om at finde en slambehandlingsteknologi, som var effektiv, praktisk og overkommelig.

Efter at have overvejet muligheder, som omfattede biogas og grubeadditiver - produkter, der bruges til at forsøge at reducere slamvolumen - valgte virksomheden uplantede tørrebede. De er enkle i designet og gør brug af den rimelige mængde solskin i Bangladesh.

Tørringsbede udtørrer slammet gennem processerne med fordampning og dræning. Da den taber vand, temperaturen i slammet stiger, dræber nogle af de bakterier, den indeholder. Når den er tørret til en passende konsistens til fjernelse, slammet komposteres for at tillade sikker brug i landbruget som jordforbedringsmiddel.

Min forskning sigter mod bedre at forstå slamtørringsprocessen i disse bede for at estimere den nødvendige tid, før det er sikkert at fjerne, forhindrer, at ubehandlet slam tømmes ud i miljøet.

Pøj fabrik

At gøre dette, det er nødvendigt at lave slam i laboratoriet, som replikerer de kemiske og fysiske egenskaber af de virkelige ting så tæt som muligt. Ved at gøre det kan vi udføre sikkert, reproducerbare tørretests for at fastslå, hvordan ægte slam vil tørre i et tropisk klima.

Udover at være fuld af bakterier, Fækalt slam er meget varierende med hensyn til dets kemiske og fysiske sammensætning. En undersøgelse, der undersøgte "outputtet" af en gruppe sunde mænd i samme alder på en kontrolleret diæt i tre uger, fandt mærkbare forskelle i den kemiske sammensætning af deres afføring. En sådan variation forstærkes yderligere mellem forskellige lande, klima og kostvaner.

De vigtigste kemiske komponenter i afføring er fedtstoffer, kulhydrater (fibre), nitrogenholdigt materiale, mineraler (hovedsageligt kalium, calcium og fosfor) og mikroorganismer. I 2006 udviklede videnskabsmænd en simulant til menneskelig afføring for at teste designet af et affaldsindsamlingssystem til et besætningsudforskningskøretøj for NASA.

Ved at bruge den kendte kemiske sammensætning, NASA-forskerne udviklede en "opskrift", der bestod af cellulose til at repræsentere kulhydraterne, gær til mikroorganismerne, jordnøddeolie til fedt og kulhydrater, plus kaliumchlorid, calciumfosfat og vand.

Desværre er slammet, der tørres på tørresengene i Bangladesh, lidt anderledes end frisk poo, da det har brugt tid enten i en grube eller en septiktank til at stabilisere sig. Det betyder, at let nedbrydelige komponenter i frisk afføring (kulhydrater, proteiner og sukkerarter) nedbrydes, efterlader mere stabile. NASA's opskrift på frisk afføring skulle ændres, før vores eksperimenter kunne tage højde for ændringerne og bedre repræsentere egenskaberne ved ægte fæcesslam.

Som en del af Bill og Melinda Gates Foundations Reinvent the Toilet Challenge i 2014, Pollution Research Group i Sydafrika ændrede NASA-opskriften. De inkluderede kosttilskuddet psyllium husk og misopasta til fiber, fjernet kaliumchlorid, tilsat polyethylenglycol for at hjælpe med at holde på vandet, aktiv gær til at repræsentere bakterier og ændrede cellulose til bomuldslinters og strimlet væv.

Vi ændrede yderligere denne opskrift for at erstatte bomuldslinters med hamp, da den var lettere tilgængelig. Aktiv gær blev erstattet med ølgær, da det er nemmere at købe i løs vægt.

Nu hvor vi har en passende simulant til fækalslam, er vi i stand til at udføre test på tørresenge for bedre at forudsige slammets tørringsadfærd i et tropisk klima. Dette kunne føre til brugen af ​​sådanne senge i meget større skala, hvilket betyder, at i stedet for at blive efterladt farligt ubehandlet, den afføring har et bedre sted at tage hen.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.