糞便的新經濟

在盧安達基加利郊外，滿載人類排洩物的化糞池卡車顛簸著，在橙色的泥土路上顛簸，最終到達目的地：恩杜巴垃圾填埋場。直到最近，卡車還會將其內容物傾倒到巨大的露天坑中。但自 2015 年以來，身穿綠色工作服的工人們在成排的棚屋和塑膠頂溫室外迎接他們，準備將糞便汙泥加工成乾燥的粉末狀燃料。

該設施名為 Pivot，其創始人是阿什利·穆斯普拉特，一位衛生工程師，曾在迦納、肯亞和盧安達生活了七年多，去年才搬回美國。穆斯普拉特堅稱 Pivot 不是一家處理廠。它是一家企業。其產品為當地水泥廠和磚廠等行業提供動力。“我將我們描述為一家兼具衛生和可再生燃料的公司，”穆斯普拉特說。“我們的模式真的是建造工廠。”

穆斯普拉特是一群不斷壯大的企業家中一員，他們試圖解決公共衛生領域最大的挑戰之一——惡劣的衛生條件——並從中獲利。世界衛生組織和聯合國兒童基金會在 7 月釋出的一份報告稱，全球有 28 億人（佔世界人口的 38%）無法使用下水道，只能將糞便排入化糞池和坑式廁所（參見'各國衛生狀況'）。這些設施經常溢滿，或者在清空時沒有考慮到安全。有人估計，到 2030 年，使用化糞池和坑式廁所的人數將增至 50 億，與此同時，國際上對水和衛生設施的援助預計將減少。荷蘭 IHE 代爾夫特水教育研究所的環境工程師克萊爾·弗隆說，千年發展目標等引人注目的倡議在“讓人們坐上馬桶或腳踏蹲便器”方面做得相當不錯。“但這些廁所都滿了。我們該如何處理？”

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穆斯普拉特和其他人有一些答案。製造肥料或燃料是最顯而易見的，但研究人員和企業家正在探索其他用途。有些人正在乾燥床中種植植物，或者在設施通常用於處理汙泥的人工池塘中飼養鯰魚。另一些人正在乾燥汙泥，並將其摻入水泥和磚塊等建築材料中。除此之外，一些公司正在探索汙泥中的某些脂肪酸是否可以為生物塑膠和工業化學品提供重要成分。以糞便為食的幼蟲正在被壓榨以製造工業用油，未來它們可能會被用作動物飼料。

這些方法反映了對汙泥處理的重新思考——從一開始就考慮到最終產品，而不僅僅是公共衛生。西雅圖比爾及梅琳達·蓋茨基金會水、衛生和個人衛生專案副主任杜萊耶·科內說，衛生設施的經濟模式也在發生變化，正從完全的公共服務轉變為至少部分由私營企業運營，這些企業正在糞便中發現價值。他說，在舊模式下，“沒有機會出售任何東西，然後政府必須支付運營成本。一旦預算枯竭，每個人都會陷入困境。”因此，發展中國家的許多處理廠現在都已被廢棄。

弗隆警告說，資金不是廢物再利用倡議失敗的唯一原因。許多有前景的專案遇到了阻力，因為它們未能解決文化因素，而文化因素可能會影響人們的接受程度，無論是廁所使用者還是國家政治家。這可能是像對人類糞便的負面態度這樣發自內心的東西，或者是不願意使用旨在以可用形式收集糞便的新型廁所技術。穆斯普拉特和其他人轉而處理現有坑式廁所和糞坑中發現的汙泥，以防止他們的工廠被忽視或變得維護成本過高。“對我來說，驅動力是試圖找到一種方法，避免在非洲大陸各地出現白色大象。”

人力資源

有些人無需說服就能認識到汙泥的好處。在迦納，一些肥料短缺的農民要求化糞池卡車司機將他們的貨物傾倒到他們的田地裡，他們在那裡使用傳統方法堆肥，然後將其撒在小米和玉米（玉米）上。但是，這種為農作物提供的營養促進劑對食用和照料農作物的人們構成了風險：漿液未經安全處理，增加了農產品傳播傷寒、霍亂、蛔蟲和各種其他可能導致腹瀉的病原體的機會，並可能導致貧血和營養不良。在幼兒中，反覆接觸可能會影響身體和認知發育。

即使這些農民沒有在糧食作物上使用汙泥，疾病可能仍然是一個問題。迦納只有不到 5% 的人使用下水道，汙泥處理設施也很少；大部分汙泥最終被傾倒在溝渠或大海中。

從技術上講，將汙泥轉化為肥料並不是一件難事，但由於市場價格便宜，很難盈利。全球許多廢水處理廠，包括美國，生物固體是處理後汙泥的常見副產品，都會免費贈送生物固體，以避免處置成本。然而，在迦納首都阿克拉以東的城市特馬，一家新工廠剛剛售出了首批 50 公斤裝的肥料袋。在阿克拉國際水管理研究所 (IWMI) 辦公室工作的商業經濟學家索羅米·格佈雷茲加布爾說，該業務應該在三年內實現盈利。

特馬工廠使用一種同時處理汙泥並堆肥的工藝。它以迦納陽光為動力，比使用乾燥和加熱機器的堆肥方法消耗的能源少得多。但這需要大量的空間和時間，而且可能會更臭。在大約最初的十天裡，來自私人住宅和公共廁所的汙泥在沙床中乾燥，沙床允許水分排出並蒸發掉。然後將其與鋸末或食物垃圾混合，轉移到帶頂棚的棚屋中。工人們定期翻動它，並且由於天然微生物的作用，它會在兩個月內分解。在此過程中，它的溫度足夠高，可以殺死病原體。然後將其攤開冷卻和成熟。格佈雷茲加布爾說，這種廉價的工藝適合迦納的條件。“它不必是高科技的。”

該團隊向潛在客戶推銷了這種笨重的土壤新增劑，它可以改善貧瘠土壤的物理特性（例如保水能力），但不會顯著增加養分供應。當格佈雷茲加布爾與農民交談時，許多人都不感興趣。因此，她和她的同事混合了硫酸銨或尿素以增加更多養分，並將其壓縮成更易於管理的顆粒。對於那些對使用汙泥製成的產品感到不安的農民，該團隊獲得了政府安全認證。這次農民們非常熱衷。“他們對此感到非常興奮，因為它包含了他們正在尋找的一切，”格佈雷茲加布爾說。政府將該產品（名為 Fortifer）納入其肥料補貼計劃，這又是一個推動力。

有了產品和潛在買家，IWMI 團隊與地區政府和一家位於阿克拉的名為 Jekora Ventures 的私營當地廢物管理公司合作。該工廠於 4 月份開業，滿負荷運轉後，每年將處理約 65,000 至 100,000 人的廢物，生產 500 噸肥料。一旦工廠實現盈虧平衡，該公司將開始與市政府分成利潤。格佈雷茲加布爾說，其目的是利用這些資金來改善衛生條件。她正在與其他地區的 IMWI 團隊合作複製這種模式，首先從斯里蘭卡開始。她說：“透過不太複雜的技術，可以在發展中國家設計出具有商業可行性的商業模式。”

廢物發電

汙泥中也蘊藏著能量。加拿大漢密爾頓聯合國大學 2015 年的一份報告稱，如果將每年產生的所有人類糞便轉化為沼氣，將可以為超過 1.38 億戶家庭提供電力。剩餘的漿液可以乾燥成類似木炭的燃料，供另外 13 萬戶家庭使用。在 Pivot 的工廠，工人們製造固體燃料。他們透過微濾網從汙泥中去除大部分水分。然後他們將其攤鋪在溫室中晾乾。最後，他們在以廢紙板為燃料的熱乾燥機中進一步乾燥和消毒。穆斯普拉特說，最終產品以粉末或顆粒形式提供，其能量比其他生物質燃料（如鋸末或咖啡殼）高 20%。

Pivot 將其燃料出售給水泥和磚製造公司，這些公司永不熄滅的熔爐和窯爐對 Pivot 生產的燃料有著持續的需求。主要客戶通常是國際公司，他們重視汙泥作為一種可再生能源，可以用來替代煤炭。Pivot 有望實現運營成本的盈虧平衡，但它仍然依賴於少量外部支援。其在垃圾填埋場的場地是市政府捐贈的，基礎設施建設費用由贈款支付。瑞士聯邦水科學與技術研究所 (Eawag) 位於迪本多夫的環境工程師琳達·斯特蘭德說，期望從汙泥回收中獲得鉅額利潤是不現實的。“如果真能賺大錢，我們早就開始賣屎了，”她說。她說，大多數專案預計可以收回年度運營成本的 10-20%。這沒問題，因為至少在賺一些錢的同時，他們將汙泥重新定義為有價值的東西，需要更加小心地處理。

具有諷刺意味的是，Pivot 面臨的主要障礙是汙泥供應不足。理論上，像基加利這樣至少有一百萬人口的城市應該能夠為其提供汙泥，但沒有人從難以到達的非正規居民區的坑式廁所中運來汙泥。在非正規居民區，三分之二的人口居住在那裡，無證工人只是用鏟子挖出坑式廁所，然後將裡面的東西傾倒到附近的溝渠或水道中。

因此，Pivot 開始了一項副業，為居民區提供安全的抽水服務。事實證明，這項服務很受歡迎，但部分原因是由於廁所沒有襯砌且容易洩漏，穆斯普拉特說，“我們從坑中獲得的量相對較少，因此它並沒有像我們希望的那樣成為糞便汙泥的意外之財”。Pivot 計劃開始研磨其他種類的可燃廢物，以與其燃料混合。與 IWMI 一樣，Pivot 也計劃在整個非洲和印度擴張，在印度，由於政府的倡議，數百萬以前在露天排便的人正在建造廁所。“我們的最終使命是成為市場上城市糞便汙泥處理成本最低的供應商，”穆斯普拉特說。

從糞便中獲取甘露

2000 年霍亂爆發後，包括南非德班在內的 eThekwini 市政當局在其郊區農村地區安裝了超過 85,000 個尿液分流式旱廁。分流的尿液滲入地下，當局要求住戶將固體物掩埋在自己的土地上。但是掩埋對於越來越多的老年人來說是一個負擔，而且人口密度越來越大意味著可供掩埋的土地越來越少。即使糞便在地下分解，病原體存活的時間也比預期的要長得多。泰迪·貢登和他在水務和衛生部門的同事希望開始收集廢物。“但我們該如何處理它呢？”他想知道。它比汙水更固體，會堵塞城鎮的廢水處理廠。由於缺少尿液，它沒有足夠的養分來製成優質堆肥。在危險廢物處理場處置將非常昂貴。

然後貢登和他的同事聽說，某種蠅類可以生產出比堆肥更有價值的產品。蒼蠅通常是一種健康危害，因為它們既以人類糞便又以食物為食，在來回飛舞的過程中傳播病原體。但是黑水虻（Hermetia illucens）原產於熱帶氣候，情況有所不同：它在幼蟲階段貪婪地進食，幼蟲階段它或多或少地呆在一個地方，而成蟲階段則完全不進食，這使其健康風險大大降低。

開普敦一家名為 AgriProtein 的公司將這種蒼蠅用於處理食物垃圾。它開發了工廠來利用這種蒼蠅的特殊習性。該公司在籠子裡飼養蒼蠅，在育苗室孵化卵，然後將幼蟲轉移到食物垃圾中，幼蟲在那裡盡情享用。孵化兩週後，幼蟲自然會離開垃圾化蛹，使它們和剩餘的堆肥都易於分別收穫。工廠將幼蟲脫水製成動物飼料或提取脂肪油，脂肪油的用途廣泛，從化妝品到生物柴油。剩餘的有機物成為土壤改良劑。去年，AgriProtein 開設了首家工業規模的此類工廠，並計劃緊隨其後在全球範圍內擴張。

由於食物垃圾處理工藝執行良好，該公司將目光投向了一種更棘手的原料——人類糞便——以 BioCycle 的名義開展業務。該公司聯合創始人兼董事大衛·威爾科·德魯說，幼蟲對待新食物就像對待舊食物一樣。在 eThekwini 市政當局的合作下，並在比爾及梅琳達·蓋茨基金會的支援下，該公司於 2016 年底在德班一家廢水處理廠的廠區內開設了一家試點工廠。

德魯說，這種材料本身已被證明非常棘手，因為廁所使用者扔進去了各種垃圾。他對某些人的獨創性感到驚訝，因為廁所並不完全是露天坑。“你怎麼能把一部舊電話塞進 U 型彎管裡？” BioCycle 還意識到與汙泥相關的健康風險，因此調整了其食物垃圾處理工藝以適應新的輸入。它對病原體和重金屬進行了徹底的測試。而且，該工廠沒有生產用於農業的產品，而是將幼蟲壓榨成油，並將剩餘的有機物壓制成固體煤球，兩者都用作燃料。

從尿液分流式廁所運來的物料於今年 7 月下旬開始交付。滿負荷運轉後，該工廠每天將接收 40 噸來自尿液分流式廁所的物料，然後將其與食物垃圾混合。“這是迄今為止最大的糞便昆蟲養殖場，”德魯說。

透過進一步研究，黑水虻可以處理城市下水道系統的汙水汙泥。“潛力巨大，”貢登說。其他政府“基本上都在等待觀望結果”。

為了讓各地市政當局更容易加入汙泥利用的行列，斯特蘭德的團隊開發了一本小冊子和線上課程，以幫助當地工程師設計能夠生產適銷產品的系統。為了更好地瞭解此類系統的輸入，由德班誇祖魯-納塔爾大學的研究人員領導的一個國際團隊正在開發用於表徵糞便汙泥特性的標準方法和程式，例如水分、垃圾和病原體含量，以及營養和熱值。

德魯說，每個人都會排便。他夢想有一天，“世界上的每個公民都能為我們的供應鏈做出貢獻”。

本文經許可轉載，並於2017 年 9 月 13 日首次發表。