Global könnte man sagen, dass es einen Haushaltsgegenstand gibt, der die Habseligkeiten von den Habseligkeiten trennt. Von den mehr als 7 Milliarden Menschen auf der Erde haben 2, 5 Milliarden keinen Zugang zu einer Toilette. In diesen Regionen, in denen sauberes Wasser knapp ist, sind leicht vermeidbare Krankheiten wie Typhus und Cholera eine Epidemie. Jedes Jahr sterben bis zu 1, 5 Millionen Kinder an schlechten sanitären Einrichtungen.
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Für diese verarmten Gemeinden, die sich hauptsächlich auf Teile Südasiens und Afrikas konzentrieren, kommen Kläranlagen einfach nicht in Frage. Familien sind oft gezwungen, von Schadstoffen befallene Alternativen wie Latrinengruben (im Grunde genommen ein ausgehobenes Loch im Erdboden) zu verwenden oder einfach im Freien auszukotzen. Damit Toiletten praktisch sind, müssen sie nicht nur autark und wasserlos sein, sondern auch für Familien erschwinglich, die nur einen Dollar pro Tag verdienen. Zu diesem Zweck startete die Bill and Melinda Gates Foundation den Wettbewerb "Reinvent the Toilet Challenge", bei dem ein Forscherteam im Jahr 2012 100.000 US-Dollar für die Entwicklung eines Prototyps erhielt, der eine der schlimmsten Gesundheitskrisen in den Entwicklungsländern lösen kann .
Die Gewinner, eine Gruppe von Ingenieuren des California Institute of Technology, haben nun einen entscheidenden Testlauf ihres Designs begonnen. Im Dezember wurden einige Testtoiletten nach Indien verschifft und in öffentlichen Toiletten an der Mahatma Gandhi-Universität in Kerala und in Ahmedabad installiert. Im März wird der Prototyp in Kerala nach Delhi verlegt, wo er auf einer Toilettenmesse vorgeführt wird.
Interessanterweise ist das Konzept, das das Caltech-Team letztendlich entwickelt hat, nicht wasserlos. In der Tat funktioniert es wie eine herkömmliche Toilette. "Wir haben uns für eine herkömmliche Spültoilette entschieden, weil wir nach dem Testen verschiedener Designs festgestellt haben, dass die Leute diese im Allgemeinen bevorzugen", sagt Clement Cid, ein Doktorand, der an dem Projekt mitgearbeitet hat. "Das gilt auch für die Entwicklungsländer."
In der Praxis funktioniert das Toilettensystem - eine in sich geschlossene Kombination aus Toilette und Abwassersystem - ähnlich wie die in ländlichen Gebieten der USA verbreiteten Klärgruben-Abwassersysteme. Eine einfache Spülung und der Kot werden in eine Aufbewahrungskammer geleitet, wo er einem hochtechnologischen Sanitärprozess unterzogen wird, der infektiöse, krankheitsverursachende Bakterien ausrottet.
Die Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, wie der Preis für ein tragbares, in sich geschlossenes Abwasserbehandlungssystem von 1.200 USD gesenkt werden kann. (Caltech) Der auffälligste Unterschied zwischen diesem neuen Design und Standard-Toiletten besteht in der Hinzufügung eines auf dem Dach montierten Photovoltaik-Panels. Das Panel versorgt den gesamten Sanitärprozess mit Energie, indem es einen biochemischen Reaktor unter dem Boden mit Energie versorgt, der so konstruiert ist, dass der Abfall mithilfe von Elektroden gereinigt wird. Während Kot und Urin diese Kammer passieren, zerlegt eine elektrochemische Reaktion zwischen Anode und Kathode (man denke an Batterien) die Materie in separate Bestandteile wie Wasserstoff, Dünger und sauberes Wasser. Ein weiterer Mechanismus filtert den Abfall und leitet den Wasserstoff in ein Kompartiment, in dem er als Energie in Brennstoffzellen gespeichert ist. Der Dünger wird für landwirtschaftliche Zwecke gesammelt, während das verbleibende Wasser in einen Vorratsbehälter zurückgepumpt wird, damit es wieder verwendet werden kann.
"Es ist ein vollständig geschlossenes System", erklärt Cid. "Und während Klärgruben den Abfall nur teilweise behandeln, ist das Wasser, das wir recyceln, absolut sicher und ohne jegliche Kontamination."
Die Herausforderung besteht nun darin, herauszufinden, wie der Preis von 1.200 USD für ein tragbares, in sich geschlossenes Abwasserbehandlungssystem ausreichend gesenkt werden kann. In der Zahl sind keine sonstigen Kosten wie Wartungs- und Reparaturkosten für den Fall eines Ausfalls der Toilette enthalten. Wenn die Toilette an das Stromnetz angeschlossen ist, kostet sie etwa 11 Cent pro Tag. Das ist mehr als das Doppelte des von der Stiftung festgelegten Ziels, eine Technologie bereitzustellen, die 5 Cent pro Tag kostet. Obwohl es immer noch nicht viel klingt, stellen Sie sich vor, Sie geben 10 Prozent Ihres Einkommens aus, um nur eine Toilette zu benutzen. Wenn Sie das System an einen Akku anschließen, erhöht sich diese Zahl noch mehr, da die Energiespeicher von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden müssen.
Ziel des Teams ist es vorerst, ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden zu entwickeln, die bei gleicher Effizienz zum halben Preis funktionieren. Ein Großteil davon, so Cid, würde das Abschneiden von Deals beinhalten, um die Ausgangsmaterialien vor Ort zu erhalten. Das Team untersucht auch eine Neukonstruktion, die das Toilettensystem kompakter macht und weniger Materialien benötigt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Weg zu finden, um die Brennstoffzellen, eine potenzielle Energiequelle, zu erschließen.
"Wir haben einen erstklassigen BMW gebaut und das Ziel ist es, ein sehr billiges Tata Nano-Auto anzubieten", sagt Michael Hoffman, Ingenieurprofessor, der das Projekt leitet. "Wir prüfen derzeit Fertigungsoptionen. Nächste Woche werde ich potenzielle Fertigungspartner in China besuchen."
Ein Ansatz, den die Ingenieure mit der Bill and Melinda Gates Foundation besprochen haben, liegt im Geschäftsbereich. Die vorgeschlagene Strategie beinhaltet zunächst die Vermarktung der Waren an mittel- und mittelständische Familien in asiatischen Ländern, die dazu neigen, für die Idee empfänglich zu sein und sich auch die Installation leisten zu können. Die Erwartung ist, dass die Produktionskosten sinken, wenn die Massenproduktion allmählich ansteigt.
Aber die solarbetriebene Toilette ist nicht ohne Kritiker. In einem von der New York Times herausgegebenen Leitartikel weist Jason Kass, Umweltingenieur und Gründer der Organisation Toilets For People, auf einige der Mängel hin, die mit Bemühungen verbunden sind, hochentwickelte Technologien auf die Probleme von Menschen mit Knappheit anzuwenden Ressourcen.
Er schreibt:
Stellen Sie sich das Schicksal einer Hightech-Toilette in einer dieser Gemeinden vor. Was passiert, wenn die einzigartigen Membransysteme verstopfen? Oder wenn der überkritische Wasserbehälter oder der hydrothermale Karbonisierungsbehälter leckt oder schlimmer noch explodiert? Oder was ist, wenn einer der verarmten Bewohner feststellt, dass das Gerät mehr als ein Jahr verdient, und beschließt, es zu stehlen? Wenn uns die vielen gescheiterten Entwicklungsprojekte der letzten 60 Jahre etwas beigebracht haben, ist es so, dass komplizierte, importierte Lösungen nicht funktionieren.
Treehuggers Chefredakteur Llyod Alter kritisiert die neueste Version der Toilette als eine völlig fehlgeleitete Anstrengung, die vor allem einige der falschesten Ideen des Westens zur Sanitärversorgung verbreitet. Dazu gehören das Sitzen auf einer Toilette, anstatt zu hocken, eine Wahl, die den Darm stärker belasten kann, und das Platzieren von Toiletten in Waschräumen. Er kontrastiert dies mit Toiletten in Japan, die hygienischer sind, da sie sich in einem separaten Raum befinden. Und wie Kass erwähnt, würde die Wartung eines solch komplizierten Systems geschulte Fachkräfte erfordern, die sich diese armen Gemeinden nicht leisten können.
Hoffman ist jedoch der Ansicht, dass diese Art von Toiletten angesichts des Fortschritts neuer Technologien auf lange Sicht praktisch sein werden. Er verwendet Apple als Beispiel. Als Apple das Touchscreen-Smartphone vor sieben Jahren zum ersten Mal vorstellte, kostete es mindestens 600 US-Dollar. Anfang dieser Woche haben Software-Entwickler von Mozilla eine Version für Entwicklungsmärkte vorgestellt, die erst ab 25 US-Dollar erhältlich ist. "Früher waren die Kosten für die Armen unerschwinglich, aber jetzt sind sie erreichbar", fügt er hinzu.
Die Praktikabilität solarbetriebener Toiletten in armen Gemeinden, in denen es sehr an Ressourcen mangelt, sollte in den nächsten Jahren deutlicher werden. 2015 plant das Caltech-Team, neuere Prototypen in kleinen Gemeinden in fünf Ländern zu testen, wahrscheinlich in Indien, China, Thailand, Kambodscha und Peru. Die Massenproduktion von mindestens 1.000 Toiletten ist bereits für 2016 geplant.
