Ekologisk sanitet - Ecological sanitation

Ecosan -koncept som visar en separation av flödesströmmar, behandling och återanvändning

Ekologisk sanitet , vanligen förkortad som ecosan (även stavat eco-san eller EcoSan ), är ett tillvägagångssätt för sanitetsbestämmelser som syftar till att på ett säkert sätt återanvända utsöndring inom jordbruket . Det är ett tillvägagångssätt, snarare än en teknik eller en enhet som kännetecknas av en önskan att "stänga slingan", främst för näringsämnen och organiskt material mellan sanitet och jordbruk på ett säkert sätt. Ett av syftena är att minimera användningen av icke-förnybara resurser . När de är korrekt utformade och drivna tillhandahåller ekosan -systemen ett hygieniskt säkert system för att omvandla mänsklig utsöndring till näringsämnen som ska återföras till jorden och vatten som ska återföras till marken. Ecosan kallas också resursorienterad sanitet.

Definition

Definitionen av ekosan har varierat tidigare. År 2012 formulerades en allmänt accepterad definition av ekosan av svenska experter: "Ekologiska sanitetssystem är system som möjliggör säker återvinning av näringsämnen till växtproduktion på ett sådant sätt att användningen av icke-förnybara resurser minimeras. Dessa system har en stark potential att vara hållbara sanitetssystem om tekniska, institutionella, sociala och ekonomiska aspekter hanteras på ett lämpligt sätt. "

Före 2012 har ecosan ofta förknippats med urinomledning och i synnerhet med urintillgängliga torra toaletter (UDDT) , en typ av torrtoalett . Av denna anledning används termen "ekosan toalett" i stor utsträckning när människor menar en UDDT. Ekosan -konceptet bör dock inte begränsas till en viss typ av toalett. UDDT kan också användas utan återanvändningsaktiviteter. I så fall överensstämmer de inte med ekosan -konceptet (ett exempel är de 80 000 UDDT som implementerats av eThekwini kommun nära Durban, Sydafrika).

Användning av termen "ekosan"

Begreppet "ekosan" användes första gången 1995 och det första projektet startade 1996 i Etiopien, av en NGO som heter Sudea. En trio, Dr Torsten Modig, Umeå universitet, Almaz Terrefe, teamledare och Gunder Edström, hygienexpert, valde ett område i ett tätt stadsområde som utgångspunkt. De använde urinavledande torra toaletter (UDDT) tillsammans med återanvändningsaktiviteter.

I begreppet ekosan betraktas mänsklig utsöndring och avloppsvatten som en potentiell resurs - varför det också har kallats "resursorienterad sanitet". Begreppet "produktiv sanitet" har också använts sedan cirka 2006.

Jämförelse med termen "hållbar sanitet"

Definitionen av ekosan fokuserar på hälso-, miljö- och resursaspekten för hållbar sanitet . Ekosan är således inte i och för sig hållbar sanitet, men ekosan system kan implementeras på ett hållbart sätt och ha en stark potential för hållbar sanitet, om tekniska, institutionella, sociala och ekonomiska aspekter tas om hand på lämpligt sätt. Ecosan -system kan vara "ohållbara" till exempel om det finns för lite användaracceptans eller om kostnaderna för systemet är för höga för en given målgrupp användare, vilket gör systemet ekonomiskt ohållbart på längre sikt.

Översikt

Affisch av EcoSanRes -programmet: Closing the loop on Sanitation (2005)
Ecosan stänger loop -affischen (på franska), av NGO CREPA 2005, används UDDT i detta exempel

Huvudmålen för ekologisk sanitet är att minska hälsoriskerna i samband med sanitet, förorenat vatten och avfall. att förhindra grundvattenföroreningar och ytvattenföroreningar ; och att återanvända näringsämnen eller energi som finns i avfallet.

Resursåterställning

Påståendet i definitionen av ekosan för "säkert återvinning" inkluderar hygieniska, mikrobiella och kemiska aspekter. Således ska den återvunna mänskliga utsöndringsprodukten, i fast eller flytande form, vara av hög kvalitet både när det gäller patogener och alla slags farliga kemiska komponenter. Uttalandet "användning av icke-förnybara resurser minimeras" innebär att vinsten i resurser genom återvinning ska vara större än kostnaden för resurser genom återvinning.

Ecosan är baserat på ett övergripande begrepp om materialflöden som en del av ett ekologiskt och ekonomiskt hållbart avloppshanteringssystem som är anpassat efter användarnas behov och respektive lokala förhållanden. Det gynnar inte en specifik sanitetsteknik, utan är snarare en viss filosofi vid hantering av ämnen som hittills har betraktats som avloppsvatten och vattenburet avfall för bortskaffande.

Återanvänd som gödselmedel

De första förespråkarna för ekosystem hade ett starkt fokus på att öka jordbruksproduktiviteten (via återanvändning av utsöndring som gödningsmedel ) och därmed förbättra människors näringsstatus samtidigt som de gav dem säker sanitet. Sjukdomsminskning var tänkt att uppnås inte bara genom att minska infektioner som överförs via fekal-oral väg utan också genom att minska undernäring hos barn . Denna koppling mellan WASH , näring, en sjukdom som kallas miljö -enteropati (eller tropisk enteropati ) samt hämmad tillväxt av barn har stigit högst upp på agendan för WASH -sektorn sedan cirka 2013.

Jordbruksförsök runt om i världen har visat mätbara fördelar med att använda behandlad utsöndring i jordbruket som gödningsmedel och jordbalsam . Detta gäller särskilt användning av urin . Återanvändningsförsök i Zimbabwe visade positiva resultat för att använda urin på gröna, löviga växter som spenat eller majs samt fruktträd. En annan studie i Finland visade att användningen av urin och användningen av urin och träaska "kunde producera 27% och 10% mer rödbetorotbiomassa". Urin har i många studier visat sig vara ett värdefullt, relativt lättskött gödselmedel som innehåller kväve, fosfor, kalium och viktiga mikronäringsämnen.

Fosforåtervinning

En annan aspekt som ekosansystem försöker hantera är den möjliga kommande bristen på fosfor. Fosfor har en viktig roll för växttillväxt, och därför i gödselproduktionen, men är en begränsad mineralresurs. Situationen är liknande för kalium. Kända mineralfosfatbergsreserver blir knappa och allt dyrare att utvinna - detta kallas också " toppfosfor " -krisen. En översyn av den globala fosfatförsörjningen föreslog att fosfat i urinen om det samlas in skulle kunna leverera 22% av den totala efterfrågan.

Fördelar

Fördelarna med ekosystem inkluderar:

  • Minimera införandet av patogener från mänsklig utsöndring i vattnets kretslopp (grundvatten och ytvatten) - till exempel grundvattenföroreningar från gropslatriner .
  • Bevarande av resurser genom lägre vattenförbrukning, substitution av mineralgödsel och minimering av vattenföroreningar .
  • Mindre beroende av utvunnen fosfor och andra icke-förnybara resurser för gödselproduktion.
  • Minskad energiförbrukning vid gödselproduktion: Urea är en viktig komponent i urinen, men vi producerar stora mängder urea genom att använda fossila bränslen . Genom att hantera urinen ordentligt kan behandlingskostnader och gödningskostnader minskas.

Utmaningar

Ekosanstrategin har kritiserats för att vara alltför inriktad på återanvändning inom jordbruket, samtidigt som man försummade några av de andra kriterierna för hållbar sanitet . Faktum är att ekosystem kan vara "ohållbara", till exempel om det finns för lite användaracceptans eller om kostnaderna för systemet är för höga för en given målgrupp användare, vilket gör systemet ekonomiskt ohållbart på längre sikt.

Vissa förespråkare för ekosan har kritiserats för att vara för dogmatiska, med en överbetoning på miljöresursskydd snarare än fokus på folkhälsoskydd och sanitet till en mycket låg kostnad (till exempel UDDT , som vissa människor kallar "ekostoaletter ", kan vara dyrare att bygga än gropslatriner, även om de på längre sikt är billigare att underhålla).

Ekosansystemens säkerhet när det gäller patogenförstöring under de olika behandlingsprocesserna är ett kontinuerligt debattämne mellan förespråkare och motståndare till ekosystem. Men publiceringen av WHO: s riktlinjer för återanvändning, med dess multipelbarriärkoncept, har gått långt för att upprätta en gemensam ram för säker återanvändning. Ändå kvarstår frågan om ekosystemen någonsin kan skalas upp för att nå miljontals människor och hur de kan göras tillräckligt säkra att använda. Ekospionjärernas första spänning i början av 2000 -talet har förändrats till en insikt om att förändrade attityder och beteenden inom sanitet kräver mycket tålamod.

Kvittering för ekosan kom med tilldelningen av  Stockholm Water Prize 2013 till Peter Morgan, en pionjär inom handpumpar och ventilerade groplatriner (VIP) utöver toaletter av ekostyp ( Arborloo , Skyloo och Fossa alterna). Peter Morgan är känd som en av de ledande skaparna och förespråkarna för ekologiska sanitetslösningar, som möjliggör en säker återanvändning av mänsklig utsöndring för att förbättra markkvaliteten och växtodlingen. Hans toaletter av ekosan används nu i länder över hela världen, med fokus på att omvandla ett sanitärt problem till en produktiv resurs.

Många av de forskningsprojekt som Bill och Melinda Gates Foundation har finansierat sedan cirka 2011 inom sanitet behandlar resursåtervinning - detta kan mycket väl vara ett arv från begreppet ekosan, även om termen "ekosan" inte används av dessa forskare.

Teknik som används i ekosystem

Möjliga teknologikomponenter för hållbar sanitet, varav ecosan är en delmängd som fokuserar på återanvändningsmöjligheter

Ecosan erbjuder en flexibel ram där centraliserade element kan kombineras med decentraliserade, vattenburna med torr sanitet, högteknologi med lågteknologi etc. Genom att överväga ett mycket större utbud av alternativ kan optimala och ekonomiska lösningar utvecklas för varje enskild situation. Teknik som används i ekosystem inkluderar ofta - men inte alltid - element av källseparation, dvs att hålla olika avfallsströmmar åtskilda, eftersom det kan göra behandling och säker återanvändning enklare.

Den vanligaste tekniken som används i ekosanersystem är den urinledande torra toaletten , men ekosan-system kan också använda annan teknik, till exempel vakuumtoaletter kopplade till biogasanläggningar , konstruerade våtmarker , komposttoaletter och så vidare.

Exempel på ekosanprojekt världen över finns i en lista som publicerades av GIZ 2012, liksom i de fallstudier som publicerats av Sustainable Sanitation Alliance som är inriktade på återanvändningsverksamhet.

Historia

Återanvändning av excreta i torra sanitetssystem

Återvinning och användning av urin och avföring i "torra sanitetssystem ", dvs utan avlopp eller utan att blanda stora mängder vatten med utsöndringen, har praktiserats av nästan alla kulturer. Återanvändningen var inte begränsad till jordbruksproduktion. De romarna , till exempel, var medvetna om blek attribut ammoniak i urin och använde den för att bleka kläder.

Många traditionella jordbrukssamhällen insåg värdet av mänskligt avfall för jordens bördighet och praktiserade "torr" insamling och återanvändning av utsöndring . Detta gjorde det möjligt för dem att leva i samhällen där näringsämnen och organiskt material som finns i utsöndringen återfördes till jorden. Historiska beskrivningar om dessa metoder är glesa, men det är känt att återanvändning av excreta praktiserades i stor utsträckning i Asien (till exempel i Kina, Japan, Vietnam, Kambodja, Korea) men också i Central- och Sydamerika. Det mest kända exemplet på organiserad insamling och användning av mänsklig utsöndring för att stödja livsmedelsproduktion är dock Kinas. Värdet av " nattjord " som gödningsmedel erkändes med välutvecklade system för att möjliggöra insamling av utsöndring från städer och dess transport till åkrar. Kineserna var medvetna om fördelarna med att använda utsöndring i växtodling för mer än 2500 år sedan, vilket gjorde det möjligt för dem att upprätthålla fler människor med en högre densitet än något annat jordbrukssystem.

I Mexiko samlade aztekiska kulturen mänsklig utsöndring för jordbruksbruk. Ett exempel på denna praxis har dokumenterats för den aztekiska staden Tenochtitlan som grundades 1325 och var en av de sista städerna i pre-spansktalande Mexiko (erövrad 1521 av spanjorerna): Befolkningen placerade sopningarna i särskilda båtar förtöjda vid hamnar runt staden. Blandningar av sopning och utsöndring användes för att gödsla chinampas (jordbruksfält) eller för att stärka bankerna som gränsar till sjön. Urin samlades i behållare i alla hus, blandades sedan med lera och användes som tygfärg. Aztekerna insåg vikten av att återvinna näringsämnen och föreningar som finns i avloppsvatten.

I Peru hade inkaerna en hög respekt för excreta som ett gödningsmedel, som lagrades, torkades och pulveriserades för att användas vid plantering av majs.

På medeltiden var användningen av utsöndring och gråvatten i jordbruksproduktionen normen. Europeiska städer urbaniserades snabbt och sanitet blev ett allt allvarligare problem, samtidigt som städerna själva blev en allt viktigare källa till jordbruksnäring. Praktiken att direkt använda näringsämnena i utsöndring och avloppsvatten för jordbruket fortsatte därför i Europa fram till mitten av 1800 -talet. Jordbrukare, som insåg värdet av excreta, var ivriga efter att få dessa gödningsmedel att öka produktionen och stads sanitet gynnades. Denna praxis kallades också för gongbonde i England men medför många hälsorisker för dem som är involverade i transport av avföring och avföringsslam .

Traditionella former av sanitet och återanvändning av utsöndring har fortsatt i olika delar av världen i århundraden och var fortfarande vanligt vid industrirevolutionens tillkomst. Även när världen blev allt mer urbaniserad, användes näringsämnena i utsöndring som samlats in från städsystem utan att blandas med vatten i många samhällen fortfarande som en resurs för att upprätthålla jordens bördighet, trots stigande befolkningstäthet.

Minskad återvinning av näringsämnen från mänsklig utsöndring i torra system

Återvinning av näringsämnen från utsöndring i sanitetssystem utan avlopp tog itu med sanitetsproblemen i bosättningar i Europa och på andra håll och bidrog till att säkra jordbrukets produktivitet. Emellertid blev praxis inte det dominerande tillvägagångssättet för stadssanitet under 1900-talet och ersattes gradvis med avloppsbaserade sanitetssystem utan näringsåtervinning (förutom jordbruksanvändning av avloppsslam i vissa fall)-åtminstone för städer som har råd den.

Det fanns fyra huvudsakliga drivande faktorer som ledde till bortgången vid återhämtning och användning av utsöndring och gråvatten från europeiska städer på 1800 -talet:

  • Tillväxt av tätorter och ökande avstånd från jordbruksfält.
  • Ökande vattenförbrukning och användning av spoltoalett: Vattenspolning ökade avloppsvolymen kraftigt, samtidigt som näringsämnena späddes ut, vilket gjorde det praktiskt taget omöjligt för dem att återvinnas och återanvändas som tidigare.
  • Produktion av billigt konstgödsel, vilket gör allt för att återvinna och återanvända näringsämnen och organiskt material från de stora mängderna avloppsvatten som är föråldrade.
  • Politiskt ingripande som en följd av det upplevda behovet av en förändring när det gäller hur man hanterar luktiga ämnen: Fram till slutet av artonhundratalet var den dominerande teorin om spridning av sjukdom miasma -teorin . Denna teori konstaterade att allt som luktade måste bli av med det eftersom inandning av dålig lukt ansågs leda till sjukdom.

Användningen av (luktande) djurgödsel i jordbruket har fortsatt fram till i dag, troligen för att lukten av gödsel inte trodde att det skulle bidra till mänskliga sjukdomar.

Återvinningen av näringsämnen från avloppsvatten fortsätter fortfarande i två former:

  • Återanvändning av avloppsvatten eller resursåtervinning : Användning av rått, renat eller delvis renat avloppsvatten för bevattning i jordbruket (med tillhörande hälsorisker om det görs på ett felaktigt sätt som ofta är fallet i utvecklingsländer); och
  • Tillämpning av avloppsslam på jordbruksmarker som inte är utan kontroverser i många industriländer på grund av riskerna med att förorena jord med tungmetaller och mikropollutanter om de inte hanteras korrekt (se biosolider ).

Forskning från 1990 -talet och framåt

Den svenska för internationellt utvecklingssamarbete (Sida) finansierade "SanRes FoU-program" under 1993-2001, som lägger grunden för den efterföljande "EcoSanRes programmet" genomförs av Stockholm Environment Institute (2002-2011). En publikation av Sida som heter "Ekologisk sanitet" 1998 sammanställde den hittills genererade kunskapen om ekosan i en populär bok som gavs ut som en andra upplaga 2004. Boken har också översatts till kinesiska, franska och spanska.

Det tyska regeringsföretaget GIZ hade också ett stort "ekosanprogram" från 2001 till 2012. Medan termen "ekosan" föredrogs i de inledande stadierna av detta program, ersattes det från 2007 och framåt mer och mer av det bredare begreppet " hållbar sanitet" ". Faktum är att Sustainable Sanitation Alliance grundades 2007 i ett försök att bredda ekosan -konceptet och samla olika aktörer under ett paraply.

Forskning om hur man kan återanvända urin och avföring i jordbruket utfördes av svenska forskare, till exempel Hakan Jönsson och hans team, vars publikation om "Riktlinjer för användning av urin och avföring i växtproduktion" var en milstolpe som senare införlivad i WHO: s "Guidelines on Safe Reuse of Wastewater, Excreta and Greywater" från 2006. Konceptet med flera barriärer för återanvändning, som är den viktigaste hörnstenen i denna publikation, har lett till en tydlig förståelse för hur excreta återanvändning kan göras på ett säkert sätt.

Workshops och konferenser

Ursprungligen fanns det dedikerade "ekokonferenser" för att presentera och diskutera forskning om ekosanprojekt:

  • En första workshop om ekologisk sanitet hölls i Balingsholm, Sverige 1997, där alla då etablerade ekospecialister, som Håkan Jönsson, Peter Morgan (vinnare av Stockholm Water Prize 2013 ), Ron Sawyer, George Anna Clark och Gunder Edström deltog .
  • Verkstad i Mexiko 1999 med titeln "Closing the Loop - Ecological sanitation for food security"
  • Ecosan -konferens i Bonn, Tyskland 2000
  • Första internationella ekokonferensen i Nanning, Kina 2001
  • Andra ekokonferensen i Lübeck Tyskland 2003
  • Tredje ekokonferensen i Durban, Sydafrika 2005
  • Ecosan -konferensen i Fortaleza, Brasilien kallades "International Conference on Sustainable Sanitation - Water and Food Security for Latin America" ​​2007

Sedan dess har ekosan -temat integrerats i andra WASH -konferenser, och separata stora ekokonferenser har inte längre organiserats.

Tvister bland experter

Under 1990 -talet, när termen ekosan var något nytt, var diskussionerna heta och konfronterande. Anhängare av ecosan hävdade hörnet om inneslutning, behandling och återanvändning. Förespråkarna för konventionella sanitetssystem på andra sidan försvarade groplatriner och vattenburna avloppssystem . Ecosans anhängare kritiserade konventionell sanitet för att förorena vattenvägar med näringsämnen och patogener. Sedan cirka 2007 har de två motsatta sidorna långsamt hittat sätt att hantera varandra, och bildandet av Sustainable Sanitation Alliance under det året har ytterligare bidragit till att ge alla utrymmen för alla sanitetsaktörer möjlighet att mötas och driva in i samma riktning för hållbart sanering.

Exempel

Urinledningsdehydreringstoaletter ("ekosan-toaletter") vid May Sa'iri-skolan , (Etiopien)
  • Sverige är ledande i Europa för att omsätta ekosan i praktiken i större skala. Till exempel har Tanum kommun i Sverige infört urinseparationstoaletter på grund av deras mycket steniga och utmanande terräng till en början, och senare också för att återvinna fosfor.
  • Sverige har också möjliggjort 2013 att certifiera säkert och sanerat svartvatten (urin och mänsklig utsöndring) från svartvattensystem och för vidare användning som ett erkänt gödningsmedel. Sådana svartvattensystem kan vara vakuumtoaletter eller septiktankar. Kriterierna för certifieringen har tagits fram av Institutet för lantbruk och miljöteknik och kan bana väg för bönder att använda mänskligt avfall för jordbruksproduktion. Svenska lantbrukarnas förbund har varit aktiva i denna utveckling. Vidare har Naturvårdsverket i sitt senaste förslag 2014 nedgraderat hygienrisken i samband med urin.
  • Stockholms miljöinstitut (SEI) drev ett stort globalt ekosanforskningsprogram som kallades "Ecosanres" från 2001 till 2011. Ett av de "torra ekosan" -projekten (dvs. med användning av torra toaletter ) i detta program var en storskalig implementering av UDDT i flera -historiska byggnader tillsammans med annan teknik för att möjliggöra resursåtervinning från utsöndring. Detta projekt kallades Erdos Eco-Town Project i en stad som heter Erdos i Inre Mongoliets autonoma region i Kina. Det var ett samarbete mellan Dongsheng-distriktsregeringen i Erdos och Stockholms miljöinstitut och syftade till att spara vatten och tillhandahålla sanitetstjänster i detta torkträngda och snabbt urbaniserande område i norra Kina. Av olika tekniska, sociala och institutionella skäl togs UDDT bort efter bara några år och projektet misslyckades med att återställa näringsämnen. Detta projekt är nu väl dokumenterat och har ökat medvetenheten om utmaningarna och nackdelarna med "urban ecosan".
  • Rich Earth Institute i Brattleboro , Vermont, USA, är en icke -statlig organisation som ägnar sig åt att återvinna mänsklig urin som gödningsmedel. De har etablerat det enda samhällsskaliga urin näringsåtervinningsprogrammet i USA och forskar och utvecklar behandlingsteknik för att optimera användningen av urin som gödningsmedel.
  • SOIL i Haiti byggde det de kallar "ekosan toaletter" (UDDT) som en del av nödhjälpsinsatsen efter jordbävningen i Haiti 2010 . Mer än 20 000 haitier använder för närvarande ekologiska sanitära toaletter för jord och SOIL har producerat över 400 000 liter kompost som ett resultat. Komposten används för jordbruks- och skogsplanteringsprojekt . SOILs komposteringsprocess är effektiv för att inaktivera Ascaris -ägg - en indikator för helminthägg i allmänhet - i utsöndringen från de torra toaletterna inom 16 veckor. Komposterings- och övervakningsmetoderna som används av SOIL i Haiti kan tjäna som exempel för andra internationella miljöer.
  • Sanitet Först bygger en NGO i Storbritannien ekosananläggningar (UDDT) i olika delar av utvecklingsländerna. De arbetar övervägande i Tamil Nadu (Indien), där Tamil Nadu State Government ger subventioner för sitt arbete. De har också byggt ekosan i andra delar av Indien , Kenya och Sierra Leone . Enligt deras hemsida använder 58 000 människor världen över sina ekostoaletter 2021.
  • NGO CREPA som var verksamt i den fransktalande Västafrika- regionen (nu kallad WSA-Vatten och sanitet i Afrika) var mycket aktiv inom ekosanfrämjande från 2002–2010 med ett starkt fokus på UDDT i kombination med återanvändning inom jordbruket, särskilt i Burkina Faso .

Referenser

externa länkar