厄介な要素を超えて: 都市は「極端な」水リサイクルに舵を切る

サンフランシスコの Salesforce Transit Center の屋上の湿地では、シンクやシャワーからの廃水を濾過して再利用しています。ジェレミー・グラハム/アラミーストックフォト

サンフランシスコは、商業ビル、家庭、近隣地域からの廃水をリサイクルし、トイレや造園に使用する運動の最前線に立っています。支持者らは、この分散型アプローチは水不足が進む時代に需要を減少させるだろうと主張する。

ジム・ロビンス著 • 2023年6月6日

サンフランシスコのダウンタウンにある、かつてホンダの販売店だった洞窟のようなガレージで、業務用冷蔵庫ほどの大きさの、白と青に光る家電製品が、ロサンゼルスのホテルに輸送するために準備されている。

そこでは、ワンウォーターシステムと呼ばれるこのユニットが地下に設置され、そのパイプの集合体がホテルのシンク、シャワー、洗濯物からの雑排水の多くを取り込むことになります。このシステムは水を膜濾過、紫外線、塩素で浄化した後、二階に送り返し、非飲用用途に再利用します。

そしてまた。そしてまた。

「水を一度しか使わない理由はない」と、バークレーにあるローレンス・バークレー国立研究所の一部門である全米水イノベーション同盟のエグゼクティブ・ディレクター、ピーター・フィスク氏は言う。自然システムが太陽のサイクルで水を繰り返し使用し、再利用するのと同じように、「私たちは今、都市、キャンパス、さらには都市の規模で、水を何度も処理して再利用できる技術を持っています」と彼は言いました。個人の家。」

飲料水以外の目的での水の集中再利用は何十年も前から行われてきましたが、現在は「水と廃水の極端な分散化」と呼ばれる傾向が現れています。「分散型水システム」または「オンサイト」または「敷地内」リサイクルとも呼ばれます。水の利用をより持続可能なものにするための主要な戦略として。

このコンセプトは、新しい商業ビルや住宅ビル、さらには近所や大学などの地区に、飲料水を中央供給源から購入するよりも安価な非飲料用水を作るオンサイトリサイクルプラントを装備することです。ろ過、処理、配給にコストがかかる飲料水の需要を減らすことで、このユニットは水をより効率的に管理するのに役立ちます。多くの専門家は、それが水の未来であると信じています。最終的には、建物が完全に自給自足できる、つまり「水ニュートラル」になり、閉ループで飲料用と非飲料用に同じ水を繰り返し使用することが期待されています。

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それは単なる夢物語ではありません。概念実証はサンフランシスコで展開されており、2015年には10万平方フィートを超えるすべての新しい建物にオンサイトリサイクルシステムを設置することが義務付けられた。これまでのところ、6 つのブラックウォーターシステムと 25 のグレーウォーターシステムがこの技術を使用しており、他にも多くのシステムが開発中です。（ブラックウォーターはトイレ、食器洗い機、キッチンのシンクから発生し、雑排水は洗濯機、シャワー、バスタブから発生します。）サンフランシスコ公共事業委員会の本部には、人工湿地で廃水を処理するリビングマシンと呼ばれるブラックウォーターシステムがあります。建物の周囲の歩道に設置され、低流量のトイレや小便器を流すために使用されます。このプロセスにより、建物の輸入飲料供給量が 40% 減少します。

雑排水をリサイクルするだけでも、かなりの量の水を節約できます。トイレの洗浄や衣類の洗濯に使用すると、新しい水の需要が約 40% 削減されます。リサイクル水をシャワーに使用すると、さらに 20% の水需要が削減されますが、その安全性は研究中であり、サンフランシスコではまだ許可されていません。

エピッククリーンテック社のライアンプーリー氏は雑排水の入ったビーカーを持っています。右: 飲料用に処理された雑排水のビーカー。テッド・ウッド

水リサイクル会社であるエピッククリーンテックは、その技術を実証するために、サンフランシスコの 40 階建てアパートビルから出る精製雑排水を使用して、エピックワンウォーターブリューと呼ばれるビールを醸造したこともあります。

コロラド川、リオグランデ川、その他西部の河川における干ばつと水危機により、「極端な地方分権化」がコロラド州、テキサス州、ワシントン州などアメリカ西部の他の場所にも広がりつつあります。そして、日本、インド、オーストラリアでは分散型プロジェクトが進行中です。気候変動により不足が悪化しているため、世界中で真水の供給に深刻な圧力がかかっています。最近の研究では、世界の湖の半分以上が過去 30 年間でかなりの量の水が失われたことが判明しました。国連は、2050 年までに 50 億人が水不足に陥る可能性があると推定しています。

スタンフォード大学のウォーター・イン・ザ・ウェスト・プログラムの都市水政策ディレクター、ニューシャ・アジャミ氏は、分散型給水システムとリサイクルについて、「これはすべての人にとっての水の未来だ」と語った。「これはゆっくりとしたプロセスですが、最終的には、すべての不足を考慮すると、多くの地域社会が水の安全を確保しながら経済発展を図る方法としてこれを採用することになるでしょう。」

サンフランシスコのリサイクルシステムは水に中立ではありません。オンサイトシステムを備えた最大の建物は、2018 年にオープンした 61 階建てのオフィス、ホテル、住宅用タワーであり、サンフランシスコで最も高い建物である Salesforce Tower です。オーストラリアの会社 Aquacell によって構築されたこのシステムは、毎日 30,000 ガロンの下水、シンク、シャワー、その他の廃水を浄化し、灌漑やトイレの洗浄に使用し、年間推定 780 万ガロンの水を節約します。これは、16,000人のサンフランシスコ人が年間で利用する量に相当すると同社は述べている。飲料水として使用するには屋外の水が依然として必要です。（ニューヨークでは、ブルックリンのウォーターフロントで現在建設中のドミノ製糖所再開発プロジェクトにより、1日あたり40万ガロンのブラックウォーターがリサイクルされる予定です。）

水道事業者であるサンフランシスコ公共事業委員会は、市内で合計 48 の再利用システムが稼働しており、さらに 29 のプロジェクトが計画されていると推定しています。同局によると、2040年までにオンサイト水再利用プログラムにより毎日130万ガロンの飲料水が節約されるという。

これらの建物がすべての水を回収し、飲料用基準に合わせて処理する技術はすでに存在しています。しかし、リサイクルされた廃水を直接再利用することの安全性はまだ研究中であり、これまでの米国の規制ではそれが認められていない。水を飲料用と非飲料用の両方に現場で再利用する完全循環システムがこの国で実現するのは少なくとも5～10年先だと専門家は言う。

典型的な都市の建物で利用できる代替水源。太平洋研究所

対照的に、集中循環水システムは数十年にわたって使用されてきましたが、これも水不足の解決策として急速に成長しました。たとえば、カリフォルニア州オレンジ郡には、世界最大の水リサイクル施設があります。間接的な飲用再利用と呼ばれるプロセスで、1 日あたり 1 億 3,000 万ガロンの黒水を浄化します。通常は海洋に排出される高度に処理された廃水は、精密ろ過、逆浸透、紫外線と過酸化水素による消毒を含む高度な 3 段階の浄化プロセスを経ます。排水は近くの地下水に注入され、汲み上げられて地元の電力会社によって飲料水基準に合わせて処理されます。

水不足のシンガポールでは、大規模なチャンギ水再生プラントが 1 日あたり 2 億 3,700 万ガロンの廃水を飲料基準まで浄化および浄化しています。

しかし、新しい再利用パラダイムは根本的に水道システムを再考し、屋上やコミュニティ太陽光発電を備えた家庭や地域がエネルギーシステムを集中型発電所から転換したのと同じように、水道システムをローカライズします。

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全国水イノベーション同盟のフィスク氏は、新しい建物や地域では、いつか下水道や水道に接続する必要がなくなるかもしれないと語った。人々は、事実上の閉ループで同じ水を繰り返し使用するだけで、水道インフラへの接続に関係なく建設できるようになります。「世界中のほとんどの場所で屋根に落ちる水は、住宅を維持するのに十分な量になるでしょう」とフィスク氏は予測し、このアプローチにより水需要の少なくとも 75% を節約できることが判明した最近の研究を引用しています。

敷地内リサイクルは水を節約するだけでなく、水を長距離にわたって汲み上げるコストや、パイプラインの交換や設置のために道路を掘削するコストも節約できます。「水は重いです。そして私たちは重力のある惑星に住んでいます。ですから、住んでいる場所では水を何度も使いましょう。」とフィスク氏は言いました。

分散型システムは、水を汲み上げるのに必要なエネルギーを削減することでコストを節約できると期待される状況もあれば、建物内に水を汲み上げるためにより多くの電力が必要になる場合もあります。

水リサイクルの普及が進むと、使用目的に応じて水をさまざまな基準、つまりさまざまな「フレーバー」で浄化できるようになり、「目的に適合」と呼ばれる概念が可能になります。たとえば、トイレを流す水は、飲料水ほど徹底的に洗浄する必要はありません。

サンフランシスコで構築されているリサイクルシステムは成功していると広く考えられており、水ストレスに悩む世界中の都市の代表者がこのアプローチを研究するためにここに来ています。

Epic Cleantec は、サンノゼで建設中のパークハビタットオフィスビルに 1 日あたり 30,000 ガロンを供給するシステムを設計しました。そのブラックウォーターシステムは、タワーの 20 階建ての外壁にある生きている緑の壁を灌漑するために使用されます。このシステムは、雨、冷却塔、シャワー、トイレ、流し台から水を集め、地下で多段階の処理プロセスを経て循環させます。固形物は分離、滅菌され、土壌改良剤となります。

サンノゼで現在建設中のパークハビタットオフィスビルの完成予想図。このビルでは、処理された廃水を生きた緑の壁に灌漑するために使用されます。ヘイズデビッドソン / ヨルダン川西岸

父親のイゴール氏とともにエピック・クリーンテックを設立し、CEOを務めるアーロン・タルタコフスキー氏は、「サンフランシスコは戦略を書き、これらのシステムの構築に必要な規制を円滑にすることでプロセス全体のリスクを軽減した」と述べた。「これを行う技術は長い間存在していました。その技術の導入を妨げていたのは規制のハードルでした。確立された枠組みがなければこれを実現する方法はありませんでした。都市や州が取り組んでいることは、これらのシステムを安全かつ効率的に運用する方法に関する明確な戦略書です。」

Tartakovsky 氏は、Epic Cleantec が構築しているシステムのコストは数十万ドルから数百万ドルであると述べました。投資が回収されるまでには約 7 年かかると彼は言います。その後、建物ごとに異なる上下水道のコストが大幅に節約され続けています。

水の持続可能性を研究する独立機関であるオークランドのパシフィック研究所の研究責任者であり、分散システムと水の回復力に関する報告書の著者でもあるヘザー・クーリー氏は、カリフォルニアの水の将来には構内システムが不可欠であると考えています。「これらのオンサイト分散システムは、気象課題に対処するためのツールの範囲に素晴らしい追加機能です」と彼女は言いました。「それらは回復力を高めるのに役立ちます。」しかし、「特効薬はありません。あらゆる場所のすべての建物に適用されるわけではありません。」と彼女は付け加えた。

サンフランシスコ公共事業委員会が新しい建物に市水の消費量を削減するよう義務付けているというのは直感に反するように思えるかもしれません。結局のところ、委員会はその資源を販売する責任を負っているのです。しかし、サンフランシスコは都市中心部の高密度化政策をとっている。 3 階建ておよび 4 階建ての建物が 10 階建ておよび 12 階建ての建物に建て替えられるにつれて、新しい水道インフラの建設と新しい水源の確保にかかるコストが高騰しています。

敷地のリサイクルは、いわゆる地区でも行われています。カリフォルニア大学デービス校には灌漑に使用されるブラックウォーターシステムがあり、独自のクローズドループリサイクルシステムを備えた新しい地区が増えています。たとえばサンディエゴでは、開発業者がオフィスキャンパスに改装中のショッピングセンターでブラックウォーターをリサイクルするための大規模な地区システムを構築している。

ロンドンに本拠を置く建築事務所、アトリエ・テンのサンフランシスコ事務所ディレクター、クレア・マックスフィールド氏は、リサイクル水について「近隣規模が持続可能性にとって適切な尺度だ」と語る。

カリフォルニア州オレンジ郡の世界最大の廃水リサイクルプラントでは、処理された廃水を 3 段階の浄化プロセスに掛けています。マリオタマ/ゲッティイメージズ

マックスフィールドは、サンフランシスコジャイアンツ球場の隣で現在建設中の地区、ミッションロックの 11 エーカーの複合用途地区システムの設計を支援した持続可能性チームを率いました。それは本下水管からのし尿を集めて濾過し、それを近隣の17の建物すべてに送り、灌漑とトイレの洗浄に使用します。マックスフィールド氏は、近隣規模では「非常にうまく機能し、非常にコスト効率が高い」と語った。「それはコストを共有するものであり、回復力と環境正義にとって良いことです。全員に自分たちで解決するように言うよりも良いことです。」

最近の研究では、この水リサイクルのアプローチにより、一戸建て住宅のコストが約 6 パーセント、集合住宅のコストが 12 パーセント増加することがわかりました。しかし、これらのシステムを使用する人の数が増えると、規模の経済が働き、リサイクルされた水は市水よりもはるかに安価になります。

オランダで開発されたハイドラループは、市販されている家庭用テクノロジーの 1 つで、一種の「水洗浄」機です。家庭の水の最大 95 パーセントをリサイクルし、シャワーや洗濯機の流れを消毒して、芝生の灌漑、トイレの水洗、プールの水を満たします。全体的な水の消費量は 25 ～ 45 パーセント減少します。バンクーバーの会社は、シャワー中にシャワー水を何度もリサイクルする RainStick という製品を製造しています。

さらに大規模な住宅の変化を妨げるものは何でしょうか? 専門家によれば、最悪の要因だという。建設業者や建築家の間には「再利用について話すとき、多くの恐怖がある」とマックスフィールド氏は言うが、それらは克服できると信じている。

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だからこそ、水と廃棄物システムの分散化が水ストレスの世界において重要な役割を果たす運命にあるようだと彼女は述べた。マックスフィールド氏は、建物の設計における「20年前には誰も炭素について話していなかった」と語った。「そして今、誰もがそうしています。水にもその瞬間が訪れるでしょう。」

ジム・ロビンスモンタナ州ヘレナに拠点を置くベテランジャーナリストです。 Yale Environment 360 の常連寄稿者であり、ニューヨークタイムズ、コンデナストトラベラー、その他多数の出版物に寄稿しています。彼の最新の著書は「鳥の不思議: 彼らが私たちに世界、私たち自身、そしてより良い未来について語ること」です。ジム・ロビンスについて詳しくは→

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ジム・ロビンス