Die New Economy Of Excrement

Unternehmer erzielen Gewinne, indem sie menschlichen Abfall in Dünger, Kraftstoff und sogar Lebensmittel verwandeln.

Am Stadtrand von Kigali, Ruanda, tummeln sich Klärgruben voller menschlicher Exkremente auf orangefarbenen Feldwegen bis zu ihrem endgültigen Ziel: der Nduba-Deponie. Bis vor kurzem haben die Lastwagen ihren Inhalt in riesige offene Gruben verschüttet. Aber seit 2015 begrüßen sie Arbeiter in grünen Overalls vor einer Reihe von Schuppen und Gewächshäusern mit Plastikdach, um den Fäkalienschlamm zu einem trockenen, pulverförmigen Kraftstoff zu verarbeiten.

Die Einrichtung heißt Pivot und ihr Gründer ist Ashley Muspratt, ein Sanitäringenieur, der mehr als sieben Jahre in Ghana, Kenia und Ruanda lebte, bevor er letztes Jahr in die USA zurückkehrte. Muspratt besteht darauf, dass Pivot keine Kläranlage ist. Es ist ein Geschäft. Sein Produkt versorgt lokale Industrien wie Zement- und Ziegelwerke. "Ich beschreibe uns als Unternehmen mit doppelter Sanitärversorgung und erneuerbaren Brennstoffen", sagt Muspratt. "Unser Modell ist wirklich der Bau von Fabriken."

Muspratt ist Teil einer wachsenden Gruppe von Unternehmern, die versuchen, eine der größten Herausforderungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit anzugehen - schlechte sanitäre Einrichtungen - und damit einen Gewinn zu erzielen. Laut einem Bericht der Weltgesundheitsorganisation und der Kinderhilfswerke der Vereinten Nationen, Unicef, haben im Juli 2,8 Milliarden Menschen - 38% der Weltbevölkerung - keinen Zugang zu Abwasserkanälen und deponieren ihre Abfälle in Tanks und Grubenlatrinen (siehe „Hygiene in verschiedenen Ländern“'). Diese füllen sich häufig über oder werden ohne Rücksicht auf die Sicherheit geleert. Schätzungen zufolge wird die Zahl der Menschen, die Tanks und Gruben benutzen, bis 2030 auf 5 Milliarden ansteigen, während gleichzeitig die internationale Hilfe für Wasser und sanitäre Einrichtungen voraussichtlich schrumpfen wird. Hochkarätige Initiativen wie die Millenniums-Entwicklungsziele waren ziemlich gut darin, „Penner auf Toilettensitze oder Füße auf Kniebeugen zu bekommen“, sagt Claire Furlong, Umweltingenieurin am IHE Delft Institut für Wasserbildung in den Niederlanden. „Aber diese Toiletten füllten sich. Was machen wir damit? “.

Muspratt und andere haben einige Antworten. Die Herstellung von Dünger oder Kraftstoff ist am offensichtlichsten, aber Forscher und Unternehmer untersuchen andere Verwendungszwecke. Einige züchten Pflanzen in Trockenbeeten oder züchten Wels in den künstlichen Teichen, die normalerweise zur Behandlung von Schlamm verwendet werden. Andere trocknen Schlamm aus und verarbeiten ihn in Baumaterialien wie Zement und Ziegel. Darüber hinaus untersuchen Unternehmen, ob bestimmte Fettsäuren im Schlamm wichtige Bestandteile von Biokunststoffen und Industriechemikalien darstellen könnten. Larven, die sich von Fäkalien ernähren, werden gepresst, um ein Öl für industrielle Zwecke herzustellen, und in Zukunft könnten sie als Tierfutter verwendet werden.

Diese Ansätze spiegeln ein Umdenken in der Schlammbehandlung wider - von Anfang an mit Blick auf das Endprodukt und nicht nur auf die öffentliche Gesundheit. Das Wirtschaftsmodell der Abwasserentsorgung ändert sich ebenfalls und wechselt von einem vollständig öffentlichen Dienst zu einem Dienst, der zumindest teilweise von privaten Unternehmen betrieben wird, die Wert auf Exkrementen legen, sagt Doulaye Kone, stellvertretende Direktorin des Wasser-, Abwasser- und Hygieneprogramms bei Bill & Melinda Gates Foundation in Seattle, Washington. Nach dem alten Modell sagt er: „Es gibt keine Möglichkeit, etwas zu verkaufen, und dann muss die Regierung die Betriebskosten bezahlen. An dem Tag, an dem das Budget versiegt, sind alle in Schwierigkeiten. “Infolgedessen liegen viele Kläranlagen in Entwicklungsländern inzwischen aufgegeben.

Die Finanzierung ist nicht der einzige Grund, warum Initiativen zur Verschwendung von Ressourcen zu kurz kommen, warnt Furlong. Viele vielversprechende Projekte stießen auf Widerstand, weil sie kulturelle Elemente, die das Buy-in beeinflussen können, weder von Toilettenbenutzern noch von nationalen Politikern, angesprochen haben. Dies kann so viszeral sein wie eine negative Einstellung zu menschlichem Abfall oder die mangelnde Bereitschaft, neue Toilettentechnologien einzusetzen, mit denen Abfall in nutzbarer Form aufgefangen werden kann. Muspratt und andere befassen sich stattdessen mit Schlamm, wie er in bereits vorhandenen Gruben und Latrinen vorkommt, um zu verhindern, dass ihre Pflanzen vernachlässigt werden oder zu teuer für die Wartung werden. "Die treibende Kraft für mich war es, einen Weg zu finden, um keine weißen Elefanten auf dem gesamten afrikanischen Kontinent zu haben."

Personal

Manche Menschen müssen nicht von den Vorteilen des Schlamms überzeugt werden. In Ghana fordern einige Landwirte, denen es an Dünger mangelt, die Fahrer von Klärgruben auf, ihre Ladungen auf ihre Felder zu werfen, wo sie sie nach traditionellen Methoden kompostieren und auf Hirse und Mais (Mais) verteilen. Dieser Nährstoffschub für die Pflanzen stellt jedoch ein Risiko für diejenigen dar, die sie essen und pflegen: Die Gülle wird nicht sicher behandelt und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Produkt Typhus, Cholera, Spulwürmer und verschiedene andere Krankheitserreger überträgt, die Durchfall verursachen können, und führen zu Anämie und Unterernährung. Bei kleinen Kindern kann eine wiederholte Exposition sowohl die körperliche als auch die kognitive Entwicklung beeinflussen.

Selbst wenn diese Landwirte keinen Schlamm für Nahrungspflanzen verwenden würden, wäre eine Krankheit wahrscheinlich immer noch ein Problem. Weniger als 5% der Menschen in Ghana haben Abwasserkanäle, und es gibt nur wenige Aufbereitungsanlagen für Schlamm. Ein Großteil davon landet in Gräben oder im Meer.

Schlamm in Dünger umzuwandeln ist technologisch gesehen keine große Frage - aber es ist schwierig, Gewinne zu erzielen, da die Marktpreise günstig sind. Viele Kläranlagen weltweit, auch in den USA, wo Biosolids ein häufiges Nebenprodukt von behandeltem Schlamm sind, geben ihn ab, um Entsorgungskosten zu vermeiden. In Tema, einer Stadt östlich von Ghanas Hauptstadt Accra, verkaufte ein neues Werk jedoch gerade seine ersten 50-Kilogramm-Säcke. Der Betrieb sollte innerhalb von drei Jahren einen Gewinn erzielen, sagt die Wirtschaftsökonomin Solomie Gebrezgabher, die im Accra-Büro des International Water Management Institute (IWMI) arbeitet.

Die Tema-Anlage verwendet ein Verfahren, bei dem der Schlamm behandelt und gleichzeitig kompostiert wird. Angetrieben von der ghanaischen Sonne verbraucht es viel weniger Energie als Kompostierungsmethoden, bei denen Trocknungs- und Heizmaschinen verwendet werden. Aber es braucht viel Platz und Zeit und kann riechender sein. In den ersten zehn Tagen trocknet der Schlamm, der sowohl aus Privathäusern als auch aus öffentlichen Toiletten stammt, in sandgefüllten Betten, in denen das Wasser abfließen und verdunsten kann. Dann wird es mit Sägemehl oder Speiseresten gemischt und in einen überdachten Schuppen überführt. Arbeiter drehen es regelmäßig und es bricht dank natürlich vorkommender Mikroben über zwei Monate zusammen. Während dieses Prozesses wird es heiß genug, um Krankheitserreger zu zerstören. Dann wird es ausgebreitet, um abzukühlen und zu reifen. Das kostengünstige Verfahren sei den Bedingungen in Ghana angemessen, sagt Gebrezgabher. "Es muss nicht Hightech sein."

Das Team sprach potenzielle Kunden mit diesem sperrigen Bodenzusatz an, der die physikalischen Eigenschaften des schlechten Bodens - wie die Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten - verbessert, aber die Nährstoffversorgung nicht wesentlich erhöht. Als Gebrezgabher mit Bauern sprach, waren viele nicht interessiert. Deshalb mischten sie und ihre Kollegen Ammoniumsulfat oder Harnstoff ein, um mehr Nährstoffe hinzuzufügen, und komprimierten es zu einfach zu handhabenden Pellets. Für Landwirte, die ein Produkt aus Schlamm zimperlich verwenden wollten, erhielt das Team eine staatliche Sicherheitsbescheinigung. Diesmal waren die Bauern begeistert. "Sie waren sehr aufgeregt darüber, weil es alles hat, was sie suchen", sagt Gebrezgabher. Ein weiterer Schub kam, als die Regierung das Produkt Fortifer in ihr Düngemittelsubventionsprogramm aufnahm.

Mit dem Produkt und den potenziellen Käufern in der Hand arbeitete das IWMI-Team mit der Bezirksregierung und einer privaten lokalen Abfallentsorgungsfirma namens Jekora Ventures mit Sitz in Accra zusammen. Bei voller Auslastung wird die im April eröffnete Anlage die Abfälle von etwa 65.000 bis 100.000 Menschen pro Jahr zu 500 Tonnen Dünger verarbeiten. Das Unternehmen wird mit der Aufteilung der Gewinne auf die Gemeinde beginnen, sobald die Gewinnschwelle erreicht ist. Die Idee ist, diese Mittel zu verwenden, um die sanitären Einrichtungen zu verbessern, sagt Gebrezgabher. Sie arbeitet mit IMWI-Teams in anderen Regionen zusammen, um dieses Modell zu replizieren, beginnend mit Sri Lanka. „Durch weniger ausgefeilte Technologien können Geschäftsmodelle in Entwicklungsländern entworfen werden, die wirtschaftlich rentabel wären“, sagt sie.

Energie verschwenden

Auch im Schlamm steckt Energie. Laut einem Bericht der Universität der Vereinten Nationen in Hamilton, Kanada, aus dem Jahr 2015 würden mehr als 138 Millionen Haushalte mit Strom versorgt, wenn alle jährlich produzierten menschlichen Fäkalien in Biogas umgewandelt würden. Die übrig gebliebene Aufschlämmung könnte zu einem kohleähnlichen Brennstoff getrocknet werden, um von weiteren 130.000 verwendet zu werden. In Pivots Werk stellen die Arbeiter einen festen Brennstoff her. Sie nehmen den größten Teil des Wassers aus dem Schlamm, indem sie ihn durch einen Mikrosieb leiten. Dann verteilen sie es in Gewächshäusern zum Trocknen. Schließlich trocknen und desinfizieren sie es weiter in einem thermischen Trockner, der auf gespültem Karton läuft. Das Endergebnis, das als Pulver oder in Granulat geliefert wird, hat 20% mehr Energie als andere Biomassebrennstoffe wie Sägemehl oder Kaffeeschalen, sagt Muspratt.

Pivot verkauft seinen Brennstoff an Zement- und Ziegelhersteller, deren ständig leuchtende Öfen und Öfen einen ständigen Bedarf an den von Pivot hergestellten Brennstoffen haben. Die Hauptkunden sind in der Regel internationale Unternehmen, die Schlamm als erneuerbare Energiequelle schätzen, die sie anstelle von Kohle nutzen können. Pivot ist auf dem richtigen Weg, um die Betriebskosten auszugleichen, ist jedoch weiterhin auf ein wenig Unterstützung von außen angewiesen. Der Platz auf der Deponie wurde von der Gemeinde gespendet und die Infrastruktur mit Zuschüssen bezahlt. Es ist unrealistisch, wilde Gewinne aus der Schlamtrückgewinnung zu erwarten, sagt Linda Strande, Umweltingenieurin an der Eidgenössischen Hochschule für aquatische Wissenschaft und Technologie in Dübendorf. "Wir würden hier Scheiße verkaufen, wenn das wirklich eine Menge Geld bringen würde", sagt sie. Die meisten Projekte könnten damit rechnen, 10–20% der jährlichen Betriebskosten wieder hereinzuholen, sagt sie. Und das ist in Ordnung, denn zumindest wenn sie etwas Geld verdienen, wird Schlamm als etwas Wertvolles umgestaltet, um mit größerer Sorgfalt behandelt zu werden.

Ironischerweise bekommt die Pivot-Fläche der Hauptsperre genug Schlamm. Theoretisch sollte eine Stadt mit mindestens einer Million Einwohnern wie Kigali in der Lage sein, sie zu versorgen, aber niemand brachte Schlamm aus den schwer erreichbaren Grubenlatrinen in den informellen Siedlungen. Hier, wo zwei Drittel der Bevölkerung leben, schaufelten nicht lizenzierte Arbeiter einfach Grubenlatrinen von Hand aus und warfen den Inhalt in nahegelegene Gräben oder Wasserstraßen.

Deshalb startete Pivot ein Nebenunternehmen, um den Siedlungen einen sicheren Pumpservice zu bieten. Es hat sich als beliebt erwiesen, aber zum Teil, weil die Latrinen nicht ausgekleidet und undicht sind, sagt Muspratt: „Die Mengen, die wir aus den Gruben holen, sind relativ bescheiden, so dass wir nicht auf diesen Windstoß von Fäkalienschlamm gehofft hatten”. Pivot plant, andere Arten von brennbaren Abfällen zu zermahlen, um sie mit seinem Kraftstoff zu mischen. Wie IWMI beabsichtigt Pivot auch, in ganz Afrika und nach Indien zu expandieren, wo Millionen von Menschen, die zuvor im Freien koteten, dank einer Regierungsinitiative Latrinen bauen. „Unsere ultimative Mission ist es, der kostengünstigste Anbieter von städtischer Fäkalienschlammbehandlung auf dem Markt zu sein“, sagt Muspratt.

Manna aus Gülle

Nach einem Cholera-Ausbruch im Jahr 2000 installierte die Gemeinde eThekwini, zu der auch Durban, Südafrika, gehört, mehr als 85.000 Urin-umleitende Trockentoiletten in ländliche Gebiete am Stadtrand. Der umgeleitete Urin sickerte in den Boden und die Behörden forderten die Haushalte auf, die Feststoffe auf ihren Grundstücken zu vergraben. Das Begraben war jedoch eine Belastung für den wachsenden Anteil älterer Menschen, und die zunehmende Bevölkerungsdichte bedeutete, dass weniger Land zum Begraben zur Verfügung stand. Selbst wenn sich der Kot im Untergrund zersetzte, überlebten Krankheitserreger viel länger als erwartet. Teddy Gounden und seine Kollegen von der Wasser- und Sanitärabteilung wollten mit dem Sammeln der Abfälle beginnen. "Aber was machen wir damit?" er fragte sich. Fester als Abwasser, würde es die Kläranlagen der Stadt verschmutzen. Ohne Urin hatte es nicht genug Nährstoffe, um guten Kompost herzustellen. Die Entsorgung auf einer Sondermülldeponie wäre teuer.

Dann hörten Gounden und seine Kollegen, dass eine bestimmte Fliegenart viel wertvollere Produkte als Kompost herstellen könnte. Fliegen sind normalerweise ein Gesundheitsrisiko, da sie sich sowohl von menschlichen Fäkalien als auch von Nahrungsmitteln ernähren und beim Hin- und Herfliegen Krankheitserreger übertragen. Aber die schwarze Soldatenfliege (Hermetia illucens), die in tropischen Klimazonen heimisch ist, ist anders: Sie ernährt sich unersättlich im Larvenstadium, wenn sie mehr oder weniger an einem Ort bleibt und überhaupt nicht als Erwachsener, was sie viel weniger macht eines Gesundheitsrisikos.

Die Fliege wurde von einer in Kapstadt ansässigen Firma, AgriProtein, zur Arbeit an Lebensmittelabfällen eingesetzt. Es wurden Fabriken entwickelt, um die besonderen Gewohnheiten der Fliege zu nutzen. Das Unternehmen züchtet Fliegen in Käfigen, brütet die Eier in einem Kindergarten aus und überträgt die Larven dann auf die Lebensmittelabfälle, wo sie sich satt fressen. Zwei Wochen nach dem Schlüpfen wandern die Larven auf natürliche Weise aus dem Abfall, um sich zu verpuppen, so dass sowohl sie als auch der verbleibende Kompost leicht getrennt geerntet werden können. Die Fabriken dehydrieren die Larven, um ein Tierfutter herzustellen oder ein Fettöl zu extrahieren, das von Kosmetik bis Biodiesel vielfältig eingesetzt werden kann. Die übrig gebliebene organische Substanz wird zu einem Bodenverbesserer. Im vergangenen Jahr eröffnete AgriProtein die erste Anlage dieses Typs im industriellen Maßstab mit einem Plan für eine weltweite Expansion in unmittelbarer Nähe.

Da der Prozess der Lebensmittelverschwendung gut funktionierte, wandte sich das Unternehmen unter dem Firmennamen BioCycle einem schwierigeren Ausgangsmaterial zu - menschlichem Abfall. Die Larven behandelten das neue Futter ähnlich wie das alte, sagt David Wilco Drew, Mitbegründer und Direktor des Unternehmens. In Zusammenarbeit mit der Gemeinde eThekwini und mit Unterstützung der Bill & Melinda Gates Foundation wurde Ende 2016 eine Pilotanlage auf dem Gelände einer Kläranlage in Durban eröffnet.

Das Material selbst hat sich wegen des ganzen Mülls, den die Toilettenbenutzer hineingeworfen haben, als schwierig erwiesen, sagt Drew. Er ist überrascht über den Einfallsreichtum einiger Leute, weil die Toiletten nicht gerade offene Gruben sind. "Wie kann man ein altes Telefon um eine U-Kurve bringen?" BioCycle ist sich auch der mit Schlamm verbundenen Gesundheitsrisiken bewusst und hat seinen Prozess der Lebensmittelverschwendung angepasst, um den neuen Input zu berücksichtigen. Es wird gründlich auf Krankheitserreger und Schwermetalle getestet. Und anstatt Produkte für die Landwirtschaft herzustellen, drückt die Pflanze die Larven zu Öl und die übrig gebliebenen organischen Stoffe zu festen Briketts, die beide als Brennstoff verwendet werden.

Die Lieferungen von den urinumleitenden Toiletten begannen Ende Juli dieses Jahres. Bei voller Kapazität nimmt die Anlage täglich 40 Tonnen Material aus den Toiletten zur Urinableitung auf, das sie dann mit Lebensmittelabfällen mischt. "Dies ist die mit Abstand größte fäkale Insektenstelle", sagt Drew.

Mit weiteren Forschungen könnten die schwarzen Soldatenfliegen Klärschlamm aus dem Abwassersystem der Stadt behandeln. "Es gibt viel Potenzial", sagt Gounden. Andere Regierungen "warten alle im Wesentlichen darauf, was das Ergebnis ist".

Um es den Kommunen überall leichter zu machen, auf den Schlammwagen zu springen, hat das Team von Strande eine Broschüre und Online-Kurse entwickelt, um lokalen Ingenieuren dabei zu helfen, Systeme zu entwickeln, mit denen marktfähige Produkte hergestellt werden können. Um die Eingaben in solche Systeme besser zu verstehen, entwickelt ein internationales Team unter der Leitung von Forschern der Universität KwaZulu-Natal in Durban Standardmethoden und -verfahren zur Charakterisierung der Eigenschaften von Fäkalienschlamm wie Feuchtigkeit, Müll und Krankheitserreger sowie Nährstoff- und Kaloriengehalt Werte.

Alle poos, sagt Drew. Eines Tages, träumt er, "kann jeder Bürger der Welt zu unserer Lieferkette beitragen".