浄化槽からサステイナブルへ。新たな肥料源としての可能性

浄化槽からサステイナブルへ。新たな肥料源としての可能性地球

最近発表された研究では、家庭の浄化システムから出る屎尿を、リンを豊富に含む肥料に変換する新しいプロセスに注目しています。

生物医学・化学工学・科学のToufiq Reza教授は、フロリダ工科大学の元研究者Nepu Saha、Kyle McGaughy氏、オハイオ大学のSarah Davis氏とともに、「Assessing hydrothermal carbonization as sustainable home sewage management for rural counties: A case study from Appalachian Ohio」を8月にScience of the Total Environment誌に発表しました。

本論文の主な内容は、浄化槽の廃棄物である汚水を熱水処理することは経済的に可能であり、この処理によって汚水の汲み上げコストを25%も削減できるというものです。

また、廃棄物を使用可能な肥料に変えることで、研究対象地域(今回の研究では、オハイオ州南東部のアパラチア地方の田舎町であるアテネ郡)の肥料需要を大幅に削減できる可能性があります。

また、この研究は発展途上国にも大きな影響を与える可能性があり、これはReza氏のこれまでの研究の一部を支える利点でもあります。

この研究では、水熱炭化(HTC)と呼ばれる高温高圧のプロセスで廃棄物を肥料に変換します。

HTCは、湿ったバイオマスを事前に乾燥させることなく、エネルギーや化学物質に変換できる熱化学変換技術です。

これまでのところ、このプロセスでは非食用作物の生育を促進する可能性のある材料が得られていますが、Reza氏は、この肥料が食物の生育に使用できるかどうかについては、さらにテストを行う必要があると述べています。

Reza氏は、「屎尿には病原体が含まれているので、それを殺して殺菌しなければならないという考えがあります。高温高圧で処理すれば、廃棄物に含まれる抗生物質や避妊薬の有効成分などの医薬品の多くが分解されます。」

この再生可能なアプローチは、農業面でのメリットだけでなく、住宅所有者の経済的な支援にもつながる可能性があります。

アメリカでは約2,200万世帯(全体の約25%)が浄化槽を使用しています。

オハイオ州では、100万軒以上の家庭が自前の処理施設に頼っており、アパラチア地方の農村部では浄化槽を使用している家庭の割合がさらに高くなっています。

アテネ市郡保健局の調査によると、オハイオ州では25%以上の浄化槽が、メンテナンスの必要性や高価な清掃の必要性が理解されていないために、うまく機能していないか、故障していることがわかっています。

清掃サービスを提供するために、浄化槽運搬業者は、タンクの大きさや複雑さに応じて、約200〜500ドルを住宅所有者に請求します。

世帯年収の中央値が24,326ドル、平均値が48,628ドルの農村部の住宅所有者にとって、これはかなりの負担となります。

「そこで考えたのが、浄化槽の汲み取り料金の支払いに苦労している住宅所有者の代わりに、その負担を何か価値のあるもの、地域に役立つものに変えられないかということでした。そうすれば、誰かが来て、それを肥料に変えて地元に売ることで、浄化槽の汲み上げ料金をなくすことができます。これが動機です。」とReza氏は言います。

このアプローチは、水路にとっても朗報です。

浄化槽は、病気を媒介したり、窒素、リン、カリウムを豊富に含んでいるため、有害な栄養分の流出につながる恐れがあります。

河川などの水域に過剰な量の栄養分が存在すると、有害な藻類の発生や魚の生殖内分泌機能の乱れを引き起こす可能性があります。

研究者たちは、食用作物用の肥料をテストするだけでなく、浄化槽の廃棄物除去システムをどのように導入するかについても検討する予定です。

Reza氏は、排水施設の近くに熱水処理施設があるのが理想的だと言いますが、農村部では必ずしも実現できないかもしれません。

そこで、廃棄物を回収して肥料に変換し、次の家に移動できる移動式ユニットを導入するというアイデアもあります。

Reza氏と研究者たちは、オハイオ州でもシュガーブッシュ財団の助成を受けて、「ベクター・アトラクション・リダクション」に焦点を当てた関連プロジェクトを行っています。

これは、下水を処理することで、ハエなどの昆虫の数を減らせるかどうかを調べるものです。

次のステップは、パイロットシステムを設計し、米国環境保護庁に認可を申請することです。

Reza氏は、このプロジェクトが農村部に焦点を当てていることで、再生可能資源の取り組み全体の向上につながることを期待しています。

「それぞれの郡を発展させ、自分たちの資源を活用すれば、その郡が持続可能になり、結果的に持続可能な州になるでしょう。都市を開発するのではなく、地方の郡を持続的に開発することで、米国の持続可能性に大きな影響を与えることができるでしょう。」

Published by Florida Institute of Technology. Nepu Saha et al, Assessing hydrothermal carbonization as sustainable home sewage management for rural counties: A case study from Appalachian Ohio, Science of The Total Environment (2021). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.146648

 

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