Omni-Prozessor - Omni Processor
Omni Processor ist ein Begriff, der 2012 von Mitarbeitern des Water, Sanitation, Hygiene Program der Bill & Melinda Gates Foundation geprägt wurde , um eine Reihe von physikalischen, biologischen oder chemischen Behandlungen zu beschreiben, um Krankheitserreger aus vom Menschen erzeugten Fäkalienschlamm zu entfernen und gleichzeitig kommerziell zu produzieren wertvolle Nebenprodukte (zB Energie). Ein Omni-Prozessor mildert unsichere Methoden in Entwicklungsländern zur Erfassung und Behandlung menschlicher Abfälle, die jährlich zur Verbreitung von Krankheiten und zum Tod von mehr als 1,5 Millionen Kindern führen.
Anstelle einer Marke oder eines Verweises auf eine bestimmte Technologie ist der Begriff Omni Processer ein allgemeiner Begriff für eine Reihe von sich selbst erhaltenden, unabhängig entwickelten Systemen, die mit dem gleichen Ziel entwickelt wurden, um menschliche Abfälle zu verwandeln und Wert zu gewinnen – unter Verwendung von verschiedene technologische Ansätze, einschließlich Verbrennung , überkritische Wasseroxidation und Pyrolyse .
In diesem Begriff bezieht sich Omni auf die Fähigkeit eines Omni-Prozessors, eine Vielzahl von Abfallströmen oder Brennstoffquellen zu behandeln.
Hintergrund
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Seit 2012 fördert die Bill & Melinda Gates Foundation die Forschung zu Omni-Prozessoren. Ein Omni Processor (OP) ist eine von verschiedenen Arten von Technologien zur Behandlung von Fäkalienschlamm, auch bekannt als Septage , um Krankheitserreger zu entfernen und gleichzeitig Nebenprodukte mit kommerziellem Wert zu extrahieren, beispielsweise Energie oder Bodennährstoffe, die in der Landwirtschaft wiederverwendet werden könnten . Das Omni Processor-Programm, das auf Lösungen im kommunalen Maßstab abzielt, die wahlweise Schlamm- und Feststoffabfallverarbeitung kombinieren können, ergänzt die Programme der Stiftung zur Gruben-Latrinenentleerung ("Omni-Ingestor") und "Reinvent the Toilet".
Herausforderungen
Der Omni-Prozessor ist als Lösung für Entwicklungsländer gedacht , obwohl Herausforderungen in Bezug auf technische und finanzielle Aspekte bestehen bleiben. Omni - Prozessoren und Omni aufnahmen werden entwickelt , um eine Alternative zu bieten Kanalisationssystem-basierten Technologien. Sie sollen auch die große Anzahl bestehender Grubenlatrinen ansprechen, denen eine unterstützende Infrastruktur für die Sammlung und Verarbeitung von Fäkalienschlamm fehlt, wenn die Gruben voll sind. Schlamm aus Grubenlatrinen muss zur Behandlung und Entsorgung entweder durch Pumpen (wenn der Fäkalschlamm ausreichend flüssig ist) oder durch manuelles Entleeren mit Schaufeln oder anderen Geräten (in Indien wird diese Praxis als manuelles Spülen bezeichnet ) aus den Gruben entfernt werden . Trotz der Entwicklung neuer kostengünstiger Pumpen wird derzeit in vielen afrikanischen und asiatischen Städten nur ein kleiner Teil des Schlamms sicher abgesaugt und behandelt.
Es wird notwendig sein, etablierte Technologien an die Gemeinschaften der Entwicklungsländer anzupassen . Der Erfolg solcher Technologien wird davon abhängen, wie gut der Prozess gemanagt wird.
Beispiele
Biomassekontrollen PBC
Biomass Controls PBC ist eine US-amerikanische Delaware Public Benefit Corporation , die 2014 in Zusammenarbeit mit der Climate Foundation den ersten Prototyp einer biogenen Raffinerie (OP) nach Neu-Delhi, Indien , geliefert hat . Dieses System wurde entwickelt, um nicht in die Kanalisation gelangende Abwasserentsorgung für Bevölkerungsgruppen zwischen 100 und 10.000 Menschen zu verarbeiten. Der Prototyp wurde von der Bill and Melinda Gates Foundation finanziert. Im Jahr 2016 wurde im Rahmen der Alaska Water & Sewer Challenge eine biogene Raffinerie nach Kivalina, Alaska, zur Aufbereitung von Trockentoiletten mit Urinumleitung (UDDT) geliefert. Im Jahr 2017 wurden drei Systeme nach Indien verschifft und in Zusammenarbeit mit Tide Technocrats in den Städten Wai , Warangal und Narsapur installiert . Im Jahr 2018 wurde bei der Bill & Melinda Gates Foundation Reinvented Toilet Event in Peking, China, ein Prototyp gezeigt, der aus der thermischen Energie aus der Verarbeitung von Fäkalienschlamm Strom ( mKWK ) erzeugen kann . 2019 wurde auf einem Milchviehbetrieb eine Anlage zur Verarbeitung der abgetrennten Feststoffe aus Kuhmist aufgebaut. Dieses System zeigte eine signifikante Reduzierung der Treibhausgasemissionen bei gleichzeitiger Reduzierung des Feststoffvolumens um über 90 % und der Produktion von Biokohle .
Sedron-Technologien
Das US-amerikanische Unternehmen Sedron Technologies (ehemals Janicki Bioenergy) hat 2014 einen Prototyp mit Verbrennung vorgestellt . Ihr Verfahren ist eine Klärschlammbehandlungsanlage , die aus Klärschlamm als Endprodukte Trinkwasser und elektrische Energie erzeugt . Das von Sedron Technologies hergestellte Proof-of-Concept-Modell wurde von der Bill and Melinda Gates Foundation finanziert . Das Prototypenmodell S100 kann 10.800 Liter Trinkwasser pro Tag und 100 kW Nettostrom produzieren. Ein größeres in Entwicklung befindliches Modell, der S200, soll den Abfall von 100.000 Menschen verarbeiten, 86.000 Liter Trinkwasser pro Tag und 250 kW Nettoleistung Strom produzieren. Diese Systeme sind so konzipiert, dass sie einen "selbsttragenden Bioenergie "-Prozess bereitstellen .
Bei der Aufbereitung wird der Klärschlamm zunächst gekocht (oder thermisch getrocknet) , wobei Wasserdampf abgekocht und zurückgewonnen wird. Zurück bleibt ein trockener Schlamm, der dann als Brennstoff zum Heizen eines Kessels verbrannt wird. Dieser Kessel erzeugt Dampf und die für den Siedevorgang notwendige Wärme. Der Dampf wird dann zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet. Ein Teil dieser elektrischen Energie wird für die endgültigen Wasser verwendet Umkehrosmose - Reinigungsstufen sicheres Trinkwasser zu erzeugen, und um Stromneben Pumpen, Lüfter und Motoren. Der Prozess verwendet den erzeugten Festbrennstoff sofort, und daher erzeugt der Prozess kein Festbrennstoffprodukt als Endprodukt.
Ein Pilotprojekt des Omni-Prozessors von Sedron Technologies wurde 2015 in Dakar , Senegal, installiert und kann nun den Fäkalschlamm von 50.000-100.000 Menschen behandeln.
Klimastiftung
Die in den USA ansässige NGO Climate Foundation hat in Zusammenarbeit mit der Stanford University mehrere Reaktoren im Pilotmaßstab gebaut, um menschliche Abfälle zu behandeln und in Biokohle umzuwandeln , die als landwirtschaftliche Bodenverbesserung verwendet werden kann.
Duke University und 374Water
Wissenschaftler der Duke University in den USA haben eine Pilotanlage zur Behandlung von Fäkalschlamm entwickelt und getestet, die in einen 20-Fuß-Transportcontainer passt und die Fäkalien von etwa 1000 Menschen mit einem neuen superkritischen Wasseroxidationsverfahren (SCWO) behandelt. Die SCWO-Technologie kann jede Art von organischem Abfall (Fäkalien, Lebensmittelabfälle, Papier, Plastik usw.) in Energie und sauberes Wasser umwandeln.
Der Abfall (Schlamm) wird mit Luft bei Temperaturen und Drücken über dem kritischen Punkt von Wasser (374 °C, 221 Bar) umgesetzt, um alle organischen Stoffe in Sekundenschnelle in sauberes Wasser und CO 2 umzuwandeln . Nebenprodukte umfassen destilliertes Wasser, sauberes Wasser, das suspendierte anorganische Mineralien enthält, die als Düngemittel verwendet werden können. Die Anlage erzeugt mehr als 900 Liter Wasser pro Tonne aufbereiteten Abfalls und das Wasser kann zu Trinkwasser weiterverarbeitet werden.
Der kontinuierliche Prozess nutzt die im Abfall enthaltene Energie und ermöglicht so einen netzunabhängigen Betrieb. 374Water ist ein Spin-off-Unternehmen der Duke University mit dem Ziel, die SCWO-Technologie zu kommerzialisieren.
Unilever
Unilever PLC im Vereinigten Königreich entwickelt eine auf Pyrolyse basierende Anlage zur Behandlung von Fäkalienschlamm, die für über 2000 Menschen ausgelegt ist.
Verwandte Forschungsbemühungen
Die Omni Processor-Initiative zur Verarbeitung von Fäkalienschlamm wird ergänzt durch Bemühungen zur Entwicklung neuer Technologien für eine verbesserte Latrinenentleerung (von der Gates Foundation „Omni Ingestor“ genannt) und durch die Reinvent the Toilet Challenge. Letzteres ist eine langfristige Forschungs- und Entwicklungsarbeit, um eine hygienische Stand-Alone-Toilette zu entwickeln. Im Mittelpunkt steht die „Neuerfindung der Toilettenspülung “. Ziel ist es, eine Toilette zu schaffen, die nicht nur Krankheitserreger aus menschlichen Ausscheidungen entfernt, sondern auch Ressourcen wie Energie, sauberes Wasser und Nährstoffe zurückgewinnt (ein Konzept, das auch als Wiederverwendung von Ausscheidungen bezeichnet wird ). Es sollte „netzunabhängig“ ohne Anschluss an Wasser-, Abwasser- oder Stromnetze betrieben werden. Schließlich soll es weniger als 5 US-Cent pro Nutzer und Tag kosten.
Gesellschaft und Kultur
Medienaufmerksamkeit
In einem Werbegag Ende 2014 trank Bill Gates das Wasser, das aus dem Omni-Prozessor-System von Sedron Technologies produziert wurde, und sorgte damit für breite Medienaufmerksamkeit. Anfang 2015 trat Gates bei Late Night With Jimmy Fallon auf und forderte Fallon heraus , ob er den Unterschied zwischen Wasser aus diesem speziellen "Omni-Prozessor" oder abgefülltem Wasser schmecken könnte .
Das Projekt wurde in einer Netflix- Dokumentarfilm-Miniserie Inside Bill's Brain: Decoding Bill Gates behandelt .