サンフランシスコのスタートアップが人間のうんこを肥料に変える

農場や公園の肥料になる可能性があるのに、なぜアメリカ人のうんちは埋め立て地で腐るのだろうか？

リナ・ゼルドビッチ 2023 年 3 月 14 日午前 9:00 EDT に公開

私は立っていますサンフランシスコのミッション・ストリート1550番地（市内の一等地にある新しい高層ビル）の地下で、ろ過される人間の汚れの絶え間ない騒音を聞いている。 私の頭上では、38 階の住人が朝の日課としてシャワーを浴びて歯を磨いています。 私の目の前には、迷路のようなパイプとチューブが、裏庭の浴槽ほどの大きさの膜バイオリアクターに廃棄水を供給しています。 内部では、膜と酸素の泡が H2O を浄化し、下水管ではなく建物内に戻し、トイレや小便器を流すのに十分なほどきれいにします。 「その約 95% を再利用できます」と、この技術を設計した会社 Epic Cleantec の共同創設者兼 CEO であるアーロン・タルタコフスキー氏は言います。 もう一人の共同創設者でありチーフエンジニアでもある彼の父親、イゴールが目を輝かせ、誇らしげな笑みを浮かべて話に加わった。 「それがどのように機能するかはちょっとクールです。」

しかし、本当に素晴らしいものは、アーロンとイゴールがうんちのリサイクル活動を実験的に行った近くのニューマーケット（NEMA）の建物に配置されています。 トイレとキッチンのシンク以外のあらゆるものから雑排水のみを回収する 1550 ミッションのセットアップとは異なり、NEMA は汚れ仕事を行います。 ここでは、小型冷蔵庫ほどの大きさの巨大なフードプロセッサーに似た銀色の機械が人々の排泄物を収集し、下水の流出を遮断しています。 機械が稼働すると、スラッジが回転するメッシュベルトに飛び散ります。 液体は滴り落ちますが、糞便は残ります。 ラングラーはより多くの水を絞り出し、手のひらサイズの糞の塊を生み出し、それがゴミ箱に飛び込みます。

2019年と2020年にパイロットプログラムが実施されていたとき、アーロン氏と同僚はその55ガロンのゴミ箱を毎週交換し、近くの元自動車ディーラーにある同社のうんち処理施設「エピックハブ」まで車で送った。 そこでは、排泄物が別の装置にチャックされ、消毒用化学混合物と徹底的に混合され、病原体が死滅した。 滅菌された汚れは堆肥となって土となり、アーロンとイゴールはそれを利用して、エピック ハブ郊外の工業用地を花の咲く庭園に変えました。 「私たちはこれを『サンフランシスコ人によるサンフランシスコ人のための土壌』と呼んでいます」とアーロンさんは言う。 「公園での使用について市と協議中です。」 私は彼の興奮をすべて共有します。 旧ソ連の小さな農場で育った者として、祖父が浄化システムの内容物を肥料として与えた私は、いわゆる「人道」が作物に栄養を与えるべきだと信じています。

米国は、2018年に下水処理施設の最終生成物であるバイオソリッドを5,823,000乾燥トンで生産した。その化学的観点から見ると、この物質は臭いはあるものの、普通の汚れと同じだ。 理想的な世界では、窒素、リン、カリウムを多く含む強力な肥料であるバイオソリッドが野菜農場や酪農場に戻され、私たちが抽出した栄養素を補充したり、伐採した木を育てたりすることができます。 科学者はこの概念を循環生態学と呼び、21 世紀の持続可能な生活の鍵となります。 しかし現時点では、農地に戻ってくるバイオソリッドは半分だけです。 残りの半分は埋め立て地で腐って温室効果ガスを放出するか、さらに悪いことに焼却炉に押し込まれて煙が空気中に吐き出されます。 このような無駄なアプローチの理由は、金銭的なものから物流的なもの、一般的な最悪の要因にまで及びます。 EPA基準を満たす病原体を含まない肥料に汚泥を変えるための新しい装置は高価になる可能性があります。 大都市圏で週に数千トンのバイオソリッドが発生し、それを吸収するのに十分な農地が近くにない場合、都市は化石燃料を使ってトラックで運び出さなければならない。 最後に、人々は下水施設を不潔の典型と見なしているため、単純に好きではありません。

この考え方は 2011 年に、最初はテクノロジー クリエーターの間で、次に一般大衆の間で変わり始めました。このとき、ビル & メリンダ ゲイツ財団は「トイレの再発明チャレンジ」を発行し、専門家に対し、きれいな水や栄養分など、トイレの排出物から貴重な資源を回収するよう求めました。 もともとは貧しい国の衛生問題を解決することを目的としていたが、下水処理全般に対する新しいアイデアを推進した。 カリフォルニアの歴史的な干ばつも大きなきっかけとなりました。 「2014年、私たちの選挙で選ばれた議員たちは『なぜサンフランシスコではトイレを流すのに未だに真水を使っているのか？そしてなぜそれを再利用できないのか？』と尋ねました」とアーロンは言う。 「そこで私たちはその問題を解決することに真剣に取り組みました。」

サンフランシスコ・ベイエリアの270万人にサービスを提供する機関であるサンフランシスコ公共事業委員会の水資源担当ディレクター、ポーラ・キーホー氏は、市は水の再利用、特に大きな新しい建物での再利用を促進したいと考えていたと語る。 「私たちは、現場の水処理システムを資源回収施設として考え始めました」とキーホー氏は言います。

私たちが地元産の食材を受け入れる時代においては、残り物も地元で処理するのが理にかなっています。 ほとんどの都市自治体が依存している集中処理施設は、20 世紀にはうまく機能していたかもしれませんが、現在ではその多くが老朽化して、もはや持続可能でなく経済的ではありません。 一般的な排水管の寿命は 50 ～ 100 年です。 米国の平均的なものは約 45 年前のもので、中には 100 年以上前のものもあるため、下水の流出や汚染のリスクが生じます。 アメリカのインフラストラクチャーのレポートカードによる2019年の推定によると、この国の公共事業は約4,700マイルのパイプラインの交換に30億ドル以上を費やしましたが、これは国の総延長1,300,000マイルのネットワークのほんの一部に過ぎません。 2017年の報告書では、2042年までにさらに5,600万人がこれらの集中治療システムを使用するようになり、それを維持するには年間約2,710億ドルが必要になると推定されています。

現場での濾過と処理は重要な代替手段となる可能性があります。 「集中排水システムには確かに利点があります。何か問題が発生した場合に備えて、専門知識と技術的専門知識を 1 か所で得ることができるからです」と、環境エンジニアリングおよび建設会社であるブラウン アンド コールドウェルの上級バイオソリッド エンジニア、ビル ブラウワー氏は言います。 しかし、気候変動と干ばつの増加の時代においては、貴重な H2O を水源で浄化することにも大きなメリットがあります。 「もっと分散的な治療を行うための場所は確かにあると思います」とブラウワー氏は言う。 しかし、下水管の閉鎖を始める前に、「ナンバー2」をどこに配置するかを考える必要があります。

1960 年代、当時ソ連の一部だったウクライナのオデッサで育ったイーゴリ タルタコフスキーは、ロケット科学者になることを目指していました。 「飛行機や宇宙船を作りたいと思っていました。それが私の子供の頃の夢でした」と彼は言います。 しかし、ユダヤ人の子供にとって、それは困難な道でした。 ソビエト帝国における反ユダヤ主義は明らかでした。イーゴリは高校を最高の成績で卒業しましたが、町の工学学校からは入学を拒否されました。 彼は簡単に諦めず、最終的に雪に閉ざされたシベリアの都市ノボシビルスクにある電気機械大学で航空学を学ぶことを認められた。 彼は一瞬にしてオデッサの穏やかな気候を終わりのない冬と交換した。

翌年、エンジニアリング部門の夏の仕事に応募したとき、15 枚のフォームに記入し、十数枚の自分の写真を提出しましたが、やはり拒否されました。 彼は航空宇宙の夢を諦め、冷凍と空調の研究に軸足を移しました。

転職は役に立ちませんでした。 再びイゴールはクラスを首席で卒業したが、またもや応募した仕事は断られた。 彼は、凍った極東を一度に6か月間航行する水上漁業工場のボートで仕事を得ました。 魚介類を冷蔵する以外にも、彼の工学的才能は、発酵させたリンゴジュースから密造酒を蒸留する装置の構築にも役に立ちました。この偉業は乗組員たちに気に入られましたが、イーゴリは気に入りませんでした。 彼は自分の人生を無駄にしていると感じた。 彼にソ連では将来がないことは明らかだったので、家族はソ連を離れることを決意した。

当時、KGB国家から移住する唯一の方法は、海外に住む親戚から「家族との再会」の招待状を受け取ることだった。 そのような好意を求める通信は政府によって傍受される可能性があります。 そこでイーゴリの親族はいわゆる「下着手紙」を書いた。 彼らはボクサーの伸ばしたウエストバンドに自分の名前と生年月日を書きました。 ゴムが縮むと文字が見えなくなりました。 出国する人が下着の手紙を持って行ったところ、1年後に待望の招待状が届きました。 イーゴリさんの事件を担当していたKGB職員は、彼が「この国で明らかに明るい見通しを持っていた」という理由で彼を「馬鹿」と呼び、45日間の退去猶予を与えた。 イゴールは義務を果たした。 彼の両親と妹も続いた。

サンフランシスコで、イゴールは将来の妻と出会い、仕事を見つけ、子供も生まれました。 その後、彼は自分の会社を立ち上げ、市内のアパートやオフィスビルの空調システムを設計しました。 まさか自分が『ヒューマニレ』を作ることになるとは思ってもいなかった。

人類の歴史のほとんどを通じて、私たちと廃棄物との関係は厄介なものでした。 生産を止めることはできませんが、それとともに生きていくことはできません。 私たちの糞便に含まれる未消化の栄養素（タンパク質、脂質、糖）は、腸内寄生虫や、赤痢、胃腸炎、腸チフスなどの病気を引き起こす致死性の細菌を繁殖させます。 病気の蔓延を避けるために、私たちはできるだけ早く効率的に代謝産物から距離を置く必要があります。

過去 150 年間にわたる西部の工業用下水システムは、このプロセスを完成させました。 都市が成長するにつれて、集中化された下水道運営も成長しました。 アメリカで最初の下水処理プラントは 1850 年代に開発されました。 現在、そのうち 16,000 人以上が年中無休で汚泥を吐き出し、自治体、家庭、オフィスのパイプから流れてくる汚泥を処理しています。 これらを合わせると、米国には地球の周りを 52 周できるほどの配管が存在します。 または、月に到達してほぼ 3 回戻ってきます。 毎日約 625 億ガロンの廃水がこれらのラインを流れています。

祖父にとって、これは経済的にも環境的にも意味のあることではなく、特に糞をゴミと一緒に捨てるという部分はそうでした。 「人間に栄養を与えるのと同じように、地球にも栄養を与えなければなりません」と彼は、毎年秋に浄化槽から出る茶色のネバネバを堆肥ピットに詰めながらよく言っていました。 それから彼はそれらを閉じて、母なる自然に仕事をさせました。 3年後に再び掘り返してみると、穴はふわふわした黒い土でいっぱいで、栄養分が豊富だったので、ロシアの短くて寒くて雨の多い夏にも関わらず、私たちの植物は何とか実を結ぶことができた。

排水の浄化に数十億ドルを費やして川や小川に放出し、それを水道本管にポンプで戻し、再び浄化して人間が消費できるようにすることも、意味がありません。 「2015 年に、サンフランシスコの 250,000 平方フィートを超える新しい建物には、トイレと灌漑のニーズに対応するオンサイトの水処理システムを設置することが必須の要件になりました」とキーホー氏は言います。 「そして2021年には、10万平方フィートを超える新しい建物にはそれが義務付けられました。」

イーゴリと彼の三男で末息子のアーロンは、政治学を学びながらも最終的には父親のエンジニアリングの足跡を継ぐことになり、この動きは偶然の出来事であった。 彼らはちょうど足の指を下水で濡らしてしまったのに、ポンプで飛び込むようになっていたのだ。

2013 年、クライアントはイゴールに、ベイエリアの自社スペースに建物全体にわたる下水リサイクル システムを見つけるよう依頼しました。 彼は市場で単一のモデルを見つけることができませんでした。 数か月後、イーゴリさんは技術カンファレンスで、誰かが過マンガン酸カリウムを使ってフードプロセッサーで犬の糞を泡立てて殺菌する様子を目撃した。 彼は子供の頃からこの化学物質を知っていました。それはマルガンツフカと呼ばれ、一般的な消毒剤でした。 観賞魚が病気になり始めたとき、彼は数滴加えた、と彼は思い出します。 「バクテリアは死滅し、過マンガン酸カリウムは着色料でもあるため、魚はバラ色の水の中をしばらく泳ぐことになるでしょう。」 この化合物 (化学式 KMnO4) は酸化反応を引き起こし、一般的に人間を苦しめる病原性微生物を含む微生物を死滅させます。 メリーランド大学ボルチモア郡の生化学工学教授ゴビンド・ラオ氏は、「傷を洗ったり、誰かが飲んだグラスを消毒したりするために広く使われている」と話す。 「これは非常に強力な酸化剤ですが、病原菌の量が少ないときに最も効果を発揮します。」 一般的な下水を消毒するには大量の KMnO4 が必要ですが、タルタコフスキー夫妻は発生源で消毒するだけという回避策を見つけました。 ほとんどの人は、腸内に危険な病原体を大量に持っているわけではないので（そうでないと重篤な状態になります）、そのため、流し込んだものが細菌で化膿することは通常ありません。 汚泥が何マイルにもわたるパイプの中を何日も漂った後、そこに自然に生息するあらゆる種類の虫が定着し、成長し、増殖します。 「下水が何日も何週間もパイプの中を渦を巻いていると、そこに含まれる病原菌の量は膨大になります」とアーロン氏は説明する。 「しかし、誰かがトイレを流した直後に感染した場合、病原体量ははるかに低くなります。」

イゴールさんとアーロンさんも、飼い犬の糞をフードプロセッサーで泡立てることから始めた。 より良い滅菌を行うために、彼らは他の化学物質を追加し、同社独自の微生物を破壊する混合物を考案しました。 今、彼らは規模を拡大する必要があるため、工業用サイズのミキサーを製造するイタリアの会社を説得して、フィレンツェ近郊の下水処理施設で腐敗性汚泥の中和方法を試せるように依頼しました。 2015年3月、彼らは試験のために飛行した。 裏庭のグリルほどの大きさのマシンで設定を実験したところ、その反応で過剰な熱が放出されました。 ミキサーの上部が吹き飛び、消毒されたのにまだ臭いスライムが天井を塗りつぶす――この歴史的な事件をアーロンはビデオで捉えた。 しかし、それは父と息子に産業用プロセッサのパラメータを教えました。 帰国後、彼らは水リサイクル ソリューション会社である Epic Cleantec を設立し、独自のミキサーの構築に注力しました。

彼らはミネソタ州のエンジニアリング会社にそれを建設するよう依頼しました。 10,000の湖のある国でのテストも面倒だった。 アーロンさんが糞便の粘液をバケツに満たしていたとき、加圧されたスラッシュが底に激しくぶつかり、頭からつま先まで飛沫が飛び散った。 「その日は昼食をほとんど食べられなかった」と彼は振り返る。 その後、中西部の極寒の冬に泥が部分的に凍り、ミキサーの周りでガタガタと音を立てた。 彼らは決して諦めることを考えませんでした。 「失敗は許されないということを早い段階で学びました」とイゴールは言う。 アーロンは自分の家族の歴史からインスピレーションを得ています。 「私の祖父母はホロコーストの生存者でした」と彼は言う。 「彼らが経験したことを考えると、下水については対処できます。」

ミネソタでの演習により、ミキサーの長さ、直径、ブレードのサイズなどの正確な寸法が得られました。 しかし、最終バージョンはロサンゼルスの会社によって構築されました。 試してみようと車で降りたアーロンさんは、その地域のすべての犬舎に電話して、犬のうんちを求めました。 ほとんどの人は笑い、いたずらだと思ったが、5 人は何かを食べた。 SPCA からはさらに多くの製品が提供され、SPCA は Epic の最初の公式うんこサプライヤーとなりました。

イゴールとアーロンは下水の流れを管理する装置の組み立てにも取り組んでいた。この装置は汚泥を回転するメッシュベルトに通し、ラングラーで手のひらサイズの塊に圧縮し、消毒用ミキサーに送り込む。 メッシュベルトとラングラーを紐で結ぶのは比較的簡単だったが、父と息子はプロセスを端から端までテストするために大量の下水を必要とした。 2017 年、エピックはシステムの校正を続けるために、小型下水ステーションを備えたスタンフォード大学のコディガ資源回収センターから汚泥の購入を開始しました。 「1ポンドあたり40セントでした」とコディガのエグゼクティブディレクター、セバスティアン・ティルマンスは振り返る。

その流れさえも重要ではないと判明すると、エピックは文字通り、トラックに積んでスラッジをかき集め始めました。 その時までに、エピック ハブは元自動車ディーラーの敷地内にあったため、ベイエリアの浄化システムの一部を空にする下水トラックが荷物を運ぶためにやって来ました。 「トラックからシステムにホースを伸ばして、端から端まで流していきました」とアーロン氏は言います。 「これらのトラックの一部は、フェイスブックのカフェテリアのトイレからの下水を運んでいました」と彼は説明する。 「私たちの土壌の一部はFacebookによって作られています。」

エピック ハブでミキサープロセッサーをテストした後、タルタコフスキー夫妻は NEMA のオーナー (イゴールの知り合い) に実際のテストについて打診しました。 建築技師のダーウィン・ナルバエス氏の最初の反応は、まったくの嫌悪感だった。 「何をするつもりですか？」 彼はこう尋ねたのを覚えている。 テクノロジーが実際に動作しているのを見て、彼は魅了されました。 最終的にはただの黒い汚れになってしまいます！

巨大な肉挽き器に似たカスタムミキサーの隣に立っているアーロンは、パイロット中にその黒い汚れがどのように生成されたかを実演します。 NEMA の地下室にある汚泥絞り機から拾った排泄物の塊を収集容器から振り入れ、機械がエピックの消毒ブレンドで約 20 分間噛み砕きます。 それからアーロンは、作りたての土を一連の検査にかけ、病原菌や重金属がないかチェックした後、エピック・ハブ・ガーデン近くの屋外で乾燥させました。 「近くの高層ビルに住んでいる人たちは、私たちがやっていることをどう思っているのだろうといつも思っていました」と彼は言う。 「でも、異臭はなかったので誰も文句は言わなかった」。

「私の祖父母はホロコーストの生存者でした。彼らが経験したことを考えると、下水については対処できます。」

彼はミキサーの内部から汚れの残留物の一部をこすり取り、それを私に提供してくれました。 少しためらった後、私は黒い粉状の物質を手に持ち、恐る恐る匂いを嗅いでみる。 見た目も匂いも、祖父の穴から出た庭の土にそっくりです。 しかし、彼の裏庭農場のアプローチは小規模で効果があったものの、エピックのアプローチは高層ビル全体での下水の処理方法を変える可能性がある。2050年までに世界中の3人に2人が都市部に住むことになる可能性が高いため、これは非常に重要である。

他の企業も、独自の方法で排泄物と私たちの関係を再設計しています。 バーモント州のおしっこサイクラーのグループは、住民からの尿を容器に集めて農家に配布する非営利団体「リッチ・アース・インスティテュート」を設立したが、多くの人にとってその手作業のプロセスはマイナス面だ。 イスラエルに本拠を置く新興企業 HomeBiogas は、肥料とメタンの生成に役立つトイレの先駆者であり、後者は調理用燃料として使用される。これは自立型のアプローチであり、個人の住宅や小規模な建物では機能するが、高層ビルでは機能しない。 南アフリカの企業リキッドゴールド・アフリカは、建物の配管から大量に収集できる尿から肥料化合物を抽出する方法を開発したが、固形物のリサイクルはまだ行っていない。 オレゴン州ポートランドの大規模集合住宅、ハッサロ オン エイスでは、屋外廃水処理施設全体を建設しましたが、それには周囲に多くのスペースが必要です。 オーストラリアに拠点を置く企業 Aquacell は、ベイエリアでいくつかの建物レベルの水リサイクル システムを運営しています。 Kehoe 氏によると、さらにいくつかのプロジェクトが進行中ですが、Aquacell は固体ビジネスには参入していません。 比較すると、Epic のエンドツーエンド技術は、人口密集都市のオフィスや住居に特に適しており、その数は今後も増加し続けるでしょう。 水ソリューションを専門とするブルーテック・リサーチ社のサステナビリティ・ストラテジスト、ウィリアム・トフィー氏は「この企業は堅実で革新的な技術を持っているようだ」と語る。 「サンフランシスコにある 1550 年の邸宅は、その最も輝かしい例です。」

さらに多くの超高層ビルが参加するでしょうか？ 今では熱心なサポーターとなったナルバエスもそう考えている。 「水を配給するのではなく、建物はこのアプローチを採用すべきです」と彼は言います。 「私にとって、それはすべての新しい建物の未来です。建物は多くの節約につながり、社会も節約します。これは双方にとって有利な状況です。」

今後数年間で、エピックの次世代 OneWater システムはサンディエゴとサンノゼにある他の 4 つの建物に設置され、本格的なミニ処理プラントとして機能する予定です。 メッシュベルトプロセッサーは汚泥から水を絞り出します。 膜バイオリアクターはそれを洗浄し、循環に戻します。 そしてミキサーはその汚れを庭の表土に変え、最終的には都市の公園に栄養を与えるだろうと、タルタコフスキー夫妻は期待している。 「私たちは同じモットーを使うつもりです」とアーロンは言う。 「『サンディエガン人によるサンディエガン人のための土壌』。」 等々。"

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