肯尼亞的一家公司(Sanivation)開始將太陽能熱處理人類糞便生產環保燃料的技術商業化。本周,Sanivation計劃開啟一個新的連續流系統,以擴大規模支持比其此前多得多的客戶。

Sanivation設計的糞基燃料塊正在架子上完成冷卻和干燥。照片來源:Sanivation
“我們可以處理數千甚至上萬人連續產生的糞便。”Sanivation的執行總裁Emily Woods如是說。
國際能源機構估計,發展中國家大約有25億人在用生物質做飯:源于森林的木炭、農業廢棄物、動物糞便和其他資源。據肯尼亞森林局報告,肯尼亞82%的城市家用能源和34%的農村家用能源來源于木炭。不過,如此使用已經導致了大規模的濫砍濫伐——2013年研究發現木炭的需求量大概是1630萬m?,但是肯尼亞只剩下大概730萬m?木炭。更不用說,固體燃料比如木炭,其低效燃燒引發的大氣污染每年會致死430萬人。
使用更加清潔的爐灶可能解決以上問題,不過有研究指出新技術推廣困難。相較于替換爐灶,更改燃料可能更為有效——例如,聯合國水、環境和健康研究所開展的研究推斷全球所有人類的排泄物用于發電可以供給1.38億戶家庭用電。
而這恰恰就是目前Sanivation所涉足的領域——向當地小企業和餐館提供替代廚用能源。Woods說Sanivation加工的“陽光處理”糞便燃料塊可以比標準炭多燃燒一倍的時間,而且釋放出的二氧化碳和煙塵只有標準炭的三分之一。每公噸糞炭塊保護大約88棵樹的資源,而且價格與不斷波動的木炭價格相差無幾。
本周之前,一個大概50人的團隊每月可以批量處理約2噸排泄物。而這周在奈瓦沙投入的新型連續流系統中,Sanivation估計每月將可以處理6~8公噸的排泄物,同時將減少排隊處理所需的物理空間,有望大大提高服務對象數量。
該工藝從處理該公司收集的公廁糞便開始,到產出燃料塊結束。
第一階段是預處理。Sanivation采用熱處理法給排泄物消毒——置于儲罐中——直到去除所有危險病原體。

?Sanivation的排泄物處理系統使用太陽能集中器加熱糞便。主要部件包括舍弗勒盤式反射器(鏡面)、用于裝載糞便的灰褐色料斗和大口徑管道換熱器。
一個大概有5m2的玻璃鋼拋物面盤充當太陽能集中器。當太陽射線打在盤片上的時候,盤片將光束反射并集中到玻璃接收端。玻璃接收端是約13×13厘米裝著排泄物的容器。排泄物被加熱到大約60℃——接收器的另一端防止熱量逸散,其由絕熱體組成:水泥和玻璃。
預處理技術的訣竅在于當糞便加熱到一定程度以后,病原體就會消失。有評估報告證實排泄物在加熱到60℃持續一小時后就會出現上述現象。Woods說很多研究人員都在努力尋找這一消毒過程的最低溫度和最短時間,但是目前Sanivation在該過程上依舊謹慎對待,加熱到60℃后持續3小時。
本周之前,該團隊將檢查流程批次是否符合安全要求,然后將產品和木炭灰、鋸末之類的廢棄物混合在一起。糞便具有高纖維含量,所以熱處理冷卻干燥之后,就會形成堅硬結實的團塊。(Woods描述加工細節是“我們的機密”但“可以產出漂亮的、非常致密又易燃的材料”。)?

Sanivation的結塊機像水泥攪拌機一樣,將原料混合在一起并且滾筒施壓將糞便粘合劑和碳化農業廢棄物壓在一起。
在新型連續流系統中,排泄物加熱5到10分鐘,通過運輸管道輸送到絕緣水泥和玻璃纖維容器中,在容器中貯留到3小時再輸送入糞炭塊產出區。而貫穿容器的傳感器會監控這一過程中的溫度。
Woods說,推出這樣的新系統困難重重,因為存在例如密封件固定或者維修時,零件缺失和部件制造質量的限制之類的設備問題。“我們不能只依賴家得寶獲取新的密封件。”她說。
盡管如此,本周應該是該系統開始運行的日子了。“我想我們大概準備放一些糞便進去,”Woods說。
Salim Mayeki Shaban,肯尼亞非洲基督教組織網絡的創始人和主席,利用一種叫水葫蘆的入侵植物代替樹木生產木炭。他還銷售特種爐灶。這種爐灶可以持續地使用和生產他設計的木炭——主要作為一種肥料配料,不過也可以用作燃料。
他在一篇Skype推送里這樣寫道:在肯尼亞大約70%的人仍然使用標準炭,部分是因為價格原因,但是更多是由于“缺乏知識”。不過后者的情況可以通過相關人員現場演示和培訓得到改善。他寫到多數人在了解這些能源處理情況后都會選擇替代能源。
Bjrn Vinners,烏普薩拉瑞典農業大學的一名環境工程師,在瑞典、非洲、亞洲和拉丁美洲開發現場衛生系統。他設計的項目之一收集糞便和尿液——但是不想Shaban將其轉化為燃料,而是轉化為植物肥料。“如果你真的可以轉置廢棄物,那你必須將其搞成一種資源,”他說,“我發現其中確實存在巨大的商機。”
不像其他木炭代替能源,Vinners說,Sanivation的系統解決了將溢滿公共廁所的排泄物放到哪里的問題:如果排泄物在公共廁所里溢出,那么它就是污染物。Vinner?s說人類糞肥的形象可能使其難以被公眾接受,但是同時,在農村地區有些人已經使用奶牛糞便作為燃料。“這一想法早就存在于文化當中,”他講到。
Woods說人們總能聯想到糞便的形象,但是她說Sanivation并不認為這是一個問題。“一旦人們嘗試使用它,他們很少仍會對其表示懷疑。”該公司關于這一問題非常坦率,但是糞炭塊沒有糞便的氣味,看起來也不像。
除了因為公司并非來自肯尼亞而面臨的社會、政治障礙,她說主要困難是產品供應質量。Sanivation使用其他物質生產的炭塊常常充滿降低炭塊品質的其他污染物。
她還提到,Sanivation和當地企業合作的非常好,因為它滿足可持續性法規——她解釋道,肯尼亞銷售的大部分木炭都是非法生產的,所以企業家不必擔心該公司像傳統能源供應商一樣突然消失。在10月份,Sanivation向約20家小企業和餐館銷售了大概8公噸的糞炭塊。
該公司首先從小企業和餐館入手,因為這些商家都是批量購買:一家企業每次可以購買200公斤到2公噸的糞炭塊,然而一戶家庭只能購買幾公斤。不過,該公司計劃向家庭市場拓展業務,因為家庭“會付得更多”。Woods也希望Sanivation擴張到其他城市、銷售燃料糞炭塊和定制廁所改善衛生條件。
“這都是簡單的技術,實際上也是在肯尼亞開展工作和運營的關鍵技術”,未來的技術改進可能包括更改為傳送帶輸送糞便和其他相關廢棄物。明年,該團隊有望使該系統每月生產30公噸糞炭塊,“這些其他形式的燃料,就是如此亟需”,Woods說。
翻譯:趙小娜 審校:楊玉潔?
?注:所有文章均由中國數字科技館合作單位或個人授權發布,轉載請注明出處。?
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