ウンチは未来だ!世界のエネルギーをウンチでまかなえるか?

ウンチは未来だ!世界のエネルギーをウンチでまかなえるか?

究極のリサイクル?

誰でも、ウンチを流す時わざわざためらったりしませんよね。でも、ウンチに秘められた素晴らしいポテンシャルを見たら、考えが変わるかも知れませんよ。

燃料としてのポテンシャル

個人でやらないほうがいいと思いますが、ウンチを放置しておくと、バクテリアに分解される際にメタンが豊富なバイオガスが生成され、このガスはエネルギーとして再利用できます。また、塊を乾燥させると粉末状の燃料や、石炭に近いエネルギーを持つ可燃性のブロックを作ることもできます。

空想のようにも思えますが、先進国の水処理プラントの多くはこのエネルギーを使って運営のコストを助成しています。たとえば、英国の水処理センターの一つは、ウンチが消費エネルギーの半分をまかなっています。

昨今では発展途上国でも同じような試みが行われており、再生可能なエネルギーを提供するだけでなく、衛生面の問題も解決しようとしています。下水道の氾濫や誤った管理は水を汚染し、人々の健康や地域の生態系に影響を及ぼします。

先進国の都市の場合、流された排泄物は複雑な下水路を通って、水処理施設にたどり着きます。そこでフィルターや沈砂池を通過して様々な固形物が取り除かれ、汚水のみが残ります。

その後汚水は、汚泥を底に沈殿させるために沈殿池に入ります。ここで汚泥が微生物に分解されている間にも、水はフィルターや化学物質、さらなるバクテリアを使って環境に戻せるまで浄化されます。このプロセスを経ている間にも、微生物の発酵によってバイオガスが生み出されます。

これらのシステムは、発展途上国ではまだまだ普及していません。世界保健機関(WHO)によると、世界人口のうち23億人がもっとも基本的な衛生施設を持たず、8億9千2百万人が未だ野外で排泄しています。プライベートなトイレ、またはちゃんとした下水道と水処理施設に繋がったトイレで排泄している人は世界人口の39パーセント、29億人でしかないのです。

2015年の国連のレポートには、この大きな衛生問題に関する解決策が示されていました。レポートの試算によると、この野外で排泄している人々の排泄物を利用することで、メタンガスだけでも少なくとも2億ドル相当が生成でき、1千万件の家の電気がまかなえ、固形から生成できるエネルギーも考慮すればさらに多くのエネルギーを得ることができます。

もう活用している国もある

レポートによるとウガンダが最適な例とされています。実際、同国は排泄物エネルギーを使った様々なシステムに既に取り組んでおり、収集されなかったゴミをに入れてエネルギーに変えたり、複数の屠殺場で汚物や廃棄物を使ったバイオガスの再利用などを行ってきました。

ウガンダの首都であるカンパラの初の事務局長(市長に相当)を2011年から2018年後半まで勤めたJennifer Musisi氏は米Gizmodoに対し、2014年には複数の学校のトイレをエネルギー生産ユニットに変えた経緯について話してくれました。それ以前は多くの学校で料理や電気のために薪を使っていましたが、コストが高く持続不能でした。そこで市は、学校でバイオガスを生成するシステムを作るため、通信企業なども含めた様々な出資者をあたりました。その結果、この自家発電モデルが都市中に広まることを目標に、10校に下水発電システムを設置することで合意しました。

Stockholm Environment Instituteで研究助手を務めるDaniel Ddiba氏は、別の例を挙げます。ウガンダの上下水道局は最近、国際非営利団体のWater for Peopleと了解覚書を交わし、カンパラの下水処理場の汚泥を可燃性ブロックに変えることを約束しました。

欧州の水処理施設は、公共交通機関などを動かすエネルギーとしてバイオガスを生産しています。ウガンダで最近開設された新しい施設も同じことをしようとしていますが、同施設の場合は地元の送電網に電力を送ることを目的としています。「近い将来、他のアフリカ諸国でも同じ試みが行われることになるでしょう」とDdiba氏は語ります。

実際、お隣のケニアでも同じ試みは行われており、ナクル市の一企業は排泄物を処理施設に運んで乾燥させることで、料理や暖房に使える石炭のような燃料源に変えています。また、トイレを持たない人々が袋につめた排泄物を路上に捨ててしまうナイロビ市のスラム街では、トイレつきの施設に備えたバイオガス・ダイジェスターを使ってメタンガスを抽出し、市民にバイオガスとして販売しています。

リサイクルするのは意外とたいへん

Ddiba氏によれば、過去10年で排泄物エネルギーシステムへの注目が大きくなりましたが、「人間の排泄物をエネルギーに変えるアイデアは人類史において古代からある」とのこと。彼は、聖書にすらそのような記述があると指摘します。エゼキエル書第4章12節は、人の糞を料理の燃料として使うことを説いています。

発想自体は古いかもしれませんが、実行するのは簡単ではありません。「Pipe Dreams: Transforming the Toilet」という本を執筆中の科学・環境ジャーナリストのChelsea Wald氏は、「排泄するのは簡単です」と言います。

たとえば、新興国では一般的な汲み取り式便所。この方式では排泄物だけでなく様々なゴミも混ざってしまうので、燃料としての質にはムラがあります。「汲み取り式便所の汚泥の質を検査するには様々な科学技術が必要です」とWald氏。また同氏によると、エネルギーとしての質を左右するのは、汚泥がどれだけタンクに置かれていたか、そしてタンクがどれだけ密閉されているかだそうです。また、汚泥に含まれている水分の量も重要です。乾燥させて燃料にする際、水分があればそれだけエネルギーを必要とするからです。

また、排泄物を汲み取ることも言うほど簡単ではないし、汲み取ったら今度は、適切な技術と知識を持った人間が管理している処理場に運ばなければなりません。

水洗式トイレからエネルギー生産を行うのにも障害がつきまといます。2014年、カンパラで大きな汚泥処理プラントが始動しましたが、最初の月にキャパシティを超えてしまいました。水処理施設は建設も運営も高コストですが、カンパラは財政が厳しく、2050年までには人口が現在の300万人から700万人まで増加する見込みです。Ddiba氏は、「今のインフラでは対応できない」と明言しています。

排泄物エネルギーシステムは、収入をあげることで既存のインフラ運営を助けるのが理想ですが、残念ながら現在は経済的サポートが不十分です。2017年にはカンパラの排泄物エネルギーシステムに投資する予定だった出資者が、採算性調査の結果、生産するエネルギーよりも消費するエネルギーの方が多い可能性が示唆されたために出資を断念してしまいました。

トイレの未来に賭ける起業家たち

既存のインフラに同様のシステムを導入しようとした団体は数多くいますが、起業家の何人かは未来的な技術に大きく賭けています。

Janicki IndustriesのCEO、Peter Janicki氏はその一人。ビル&メリンダ・ゲイツ財団の支援を得た彼の企業は、Omni Processorを開発しました。これは人間の排泄物から綺麗な飲用水を抽出する機械です。プロトタイプモデルの大きさは1万3千平方フィート(約1,200平方メートル)で、1日あたり66トンの固形排泄物から5,800ガロン(約2万2千リットル)を作ることができます。これは10万人に十分な量の水です。水を吸い取られて固形燃料になった物質は焼却され、機械内の蒸気エンジンのエネルギーとなり、電力を作り出します。同時に、蒸気は乾燥プロセスにも利用されます。Omni Processorは100から200キロワットの電力を生み出すことができ、これは米国一般家庭170件に電力を供給できます。

セネガルの首都ダカールで行われている試験運用では、運営スタッフのほとんどが地元民で、ほぼ毎日4年間にわたり稼働しています。Janicki氏が米Gizmodoに話したところによると、その間にも技術の効率は大幅に向上しているとのこと。初期の段階では、理想的な処理パフォーマンスを出せるのは一日の80から85パーセントでしたが、現在では95から100パーセントの確率で最大効率で稼働できます。プロトタイプはOmni Processorの採算性を確かめるものではありませんでしたが、近々セネガルに送られる第二世代プラントは地元の民間衛生企業によって運営されるので、経済的な面でのテストも行われます。

トイレエネルギーで稼ぐのはまだまだ難しい

多くのシステムは、経済的な採算性次第で生死が決まります。ローテクでもハイテクでも、どうやってウンチをエネルギーに変えるにせよ、それに対するニーズが必要なのです。「排泄物を電気に変えても、もし送電網がなかったら?バイオガスを缶に詰めても、誰も欲しがらなかったら?」Wald氏は問います。あるいは政府がエネルギーセクターを掌握していて、民間企業がエネルギーを売ることができなかったら? 人間の排泄物の処理が急務な今でも、これらは発展途上国において現実にある障害です。

Swiss Federal Institute for Aquatic Science and Technology(EAWAG)で主任研究員を務めるLinda Strande氏は、ニーズがあったとしても、効率よくエネルギーを生産できなければ成立しないと指摘します。「実際に管理されている汚泥が全体のほんのわずかである発展途上国には難しい問題です。大きな工業系のクライアントがいたとしても、必要なだけのエネルギーを供給できないかもしれないのです」とStrande氏。

また、ウガンダ、ケニア、セネガルと様々な場所で利用されているシステムが、投資家たちには成熟していると思われていないのも問題です。「車や家を買うのにローンを組むのが簡単なのは、銀行が車や家とはどんなものか知っているからです」とJanicki氏。しかし投資家たちは、排泄物エネルギーシステムを同じようには見てないのです。

成功例はいくつかありますが、富を築く一代ブームとなるにはインフラや技術の面でまだまだ大きな障害が立ちはだかっていると言えます。「収益を得るというのは難しいものです。世界はまだ成功するビジネスモデルを待っています」とWald氏は語ります。

現時点でいちばん希望があるのは、カンパラにも最近登場した、汚水をバイオガスに変えるハイテクプラントかもしれません。ウガンダ政府が主導し、 アフリカ開発銀行、欧州連合、フランクフルトのKfW開発銀行が支援しているこのプラントは、一日あたり1,200万ガロンの汚水を処理し、米国の一般家庭530件分の電力を賄う、630キロワットのエネルギーの生産が期待されています。Ddiba氏はこのプラントが経済的に成功すると考えています。というのも、水道代に頼る他、バイオガスを生産している欧州の公共事業に近いビジネスモデルを使うからです。

人間がいるかぎり尽きないエネルギー源だよ!

こう言っては何ですが、人間は常にウンチしているわけで、再生可能エネルギー源なのは間違いありません。ただ、ウンチを燃やすのは環境保護的な意味で「クリーン」なエネルギーとは言えず、これらのシステムが作り出す二酸化炭素量をもっと研究する必要があります。少なくとも言えるのは、どの方法でも排気ガスが排出されるということです。

しかしそれでも、これまでの方法より排泄物エネルギーの方が環境に良いとする説もあります。まず、バイオガスからメタンを抽出すれば、水圧破砕法をする必要が少なくなります。主にシェールガスやタイトオイルを採掘するために使われるこの方法は、人体の健康にも環境にも様々な悪影響を及ぼします。さらに、焚き火の代わりにガスを使えば伐採も防げるかもしれません。木を守れば、二酸化炭素排出とのバランスをとるのに役立つでしょう。

Ddiba氏は、バイオガスを車の燃料などに長期的に使った場合の影響を研究した論文を紹介してくれました。それによると、世界の運輸セクターの殆どがバイオガスを採用した場合、同セクターの排気ガス排出量は、石油を使った場合を100%とすると49%~84%まで下がると予想されたのです。

排泄物エネルギーに向かう背景には、気候変動の影響もあります。Musisi氏は、カンパラがこういったシステムを真剣に検討し始めたのは、気候変動への順応がおもな理由の一つだったと語りました。もちろん、それによって得られるもっとも手短な環境的恩恵は非常に小さいものですが、それも無視することはできません。

「私が思うに、これらのシステムはエネルギー問題の解決策ではく、衛生問題の解決策なのです。ウンチを積極的に利用できれば万々歳。その辺に放置されて環境を汚染したり、人を病気にできないわけですから」とWald氏はコメントしました。

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