スタンフォードの研究室が水を作る | 南寧ピーコックプライド株式会社

アメリカ西部が前例のない干ばつに直面する中、有望な解決策の 1 つは水リサイクルプログラムと技術の拡大です。スタンフォード大学のウィリアムアンドクロイコディガリソースリカバリセンター (CR2C) は、ソリューションへの需要に後押しされ、水とエネルギー資源の回収とリサイクルを研究するという使命を遂行しながら拡大を続けています。

近年、アメリカ西部の水道システムはますます負担にさらされており、今日の深刻な干ばつに至っています。西洋では水資源が不足しているにもかかわらず、人口は増加し続けており、持続可能な解決策の緊急の模索につながっています。

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、「深刻な干ばつから数年後に再び干ばつに陥っているという事実は、問題があり、現実的な問題だ」と語った。。「これは本当に問題のある問題です。特に私たちが以前よりも乾燥し、暑い干ばつを経験しているからです。」

しかし、干ばつの歴史のため、カリフォルニア州のほとんどの管轄区域は水の保全という点で「最も困難な成果」に取り組んできたと、CR2C事務局長のセバスチャン・ティルマンス修士'10博士は語る。 '15は言いました。したがって、現在の水需要の多くはかなり厳しいため、解決策は単純に水の使用量を削減することではありません。その代わりに、水のリサイクルが長期的には持続可能な水システムにとって重要であるとティルマンス氏は述べた。

しかし資金調達と規制は遅れている。カリフォルニア州の現在の水リサイクルシステムの多くは、1972 年の浄水法の制定を中心に構築されたシステムも含め、ライフサイクルの終わりに近づいているか、寿命を迎えています。さらに重要なのは、動作に大量の電力を消費するテクノロジーを使用していることです。そしてこの欠点こそが CR2C の研究イニシアチブの出番である。

CR2C はスタンフォードのキャンパス内にある活発な研究施設で、警察署と銀行の裏手にひっそりとあります。それは、金属製の天蓋によって雨風から守られた、控えめな通路、色付きのパイプ、タンク、メーターのコレクションで構成されています。タンクとパイプにより、スタンフォードの廃水排出量から吸い上げられた実際の廃水の積極的な実験が可能になります。

実験から得られた物質はスタンフォードの通常の廃水の流れに戻され、パロアルトの廃水処理プラントに流れて通常の下水として処理されます。 CR2C が現在タンク内で生産しているものはすべて厳密に研究目的ですが、最終的な目標は、CR2C がテストしているプロセスを使用して処理された廃水を実際の水道システムで再利用することです。

CR2C で実施される研究はさまざまですが、このプログラムで輝くのは、新しい嫌気性生物学的廃水処理方法をテストするプロジェクトです。現在、そのような生物学的処理は一般に好気性であり、酸素を絶えず送り込む必要がある種類の細菌を使用して行われます。このプロセスでは大量のエネルギーが使用され、二酸化炭素などの望ましくない副産物が生成されます。

酸素を必要としない嫌気性処理は、通常、商業的かつ大規模な使用には時間がかかりすぎると考えられています。しかし、CR2Cが試験中の段階的嫌気性流動膜バイオリアクター（SAF-MBR）と呼ばれる嫌気性システムは、酸素のポンピングを必要としないだけでなく、エネルギー生成に使用できるメタンも生成する。

ティルマンス氏によれば、電気を大量に消費する今日の一般的な処理プラントとは対照的に、SAF-MBR施設で生成されたメタンを燃焼させることによって得られるモデル化されたエネルギー出力は、システムをフルスケールで稼働させるのに必要なエネルギーよりも大きいという。

「これらの処理施設をグリーン発電所に転換できる未来が見えるかもしれません」とティルマンス氏は語った。「つまり、きれいな水を生産しているだけでなく、再生可能エネルギーも生産しているのです。」

SAF-MBR試験の延長として、CR2Cは最近、ベイエリアの廃水処理グループであるシリコンバレー・クリーン・ウォーターと提携し、レッドウッドシティに二次試験処理施設を建設した。この 2 番目のサイトは基本的に、スタンフォード大学のキャンパスにあるサイトのより大きなバージョンであり、さらに大規模な実験を実行するために建設されました。

その Redwood City システムは今年初めに稼働し、SAF-MBR は有望な結果をもたらしました。先月からフル稼働で稼働し、その結果、水質は目標レベルに達しました。

現時点では、廃水は環境に放出しても安全なレベルまでしか回収されていない。研究の次の段階は、CR2C が排水を飲用可能な品質にまで引き上げることができる技術をテストすることです。

現在の西側諸国の干ばつは、CR2C が取り組んでいる種類の作業の緊急性を独特に加速させています。この地域では干ばつはよくあることだが、今回は雪塊、地下水盆地、貯水池などの伝統的な水資源は、通常のように干ばつの合間に回復する機会がなかった、とウォーター・イン・ザ・ウェスト・プログラムのアジャミ氏は述べた。

「私たちは干ばつに見舞われ、そこから脱出しましたが、数年後に再び干ばつに戻ったため、私たちのシステムは完全に回復していませんでした」とアジャミ氏は語った。「これは間違いなく、私たちの環境、そしてシステム全体の回復力をテストしているのです。」

回復力をテストすることで廃水回収が活かされ、CR2C はその可能性を示したいと考えています。「私たちは、廃水に対する人々の見方を、軽減が必要な有害廃棄物という考えから、浄化が必要な鉱石として考える方向に変えようとしているのです」とティルマンス氏は語った。

「私は水のリサイクルがカリフォルニアにおける我々の戦略にとって重要だと考えている。水をリサイクルするかどうかではなく、いつ、どのようにリサイクルするかが問題だと思う」と同氏は付け加えた。

大学も干ばつの影響を受けないわけではなく、特に大学が拡張計画を持っていることから、水の保全と管理に関するこれらの問題について批判的に考えています。水の使用量は、2000 年の 1 日あたり 250 万ガロンから現在は 150 万ガロンまで減少しています。

しかし、ティルマンス氏がカリフォルニア全土の自治体について述べたように、スタンフォード大学の水資源・土木インフラ担当シニアディレクター、トム・ジグターマン氏は電子メールで「『容易な』節約が達成された」と述べた。「しかし、私たちはさらに多くのことを行うことができます」と彼は付け加え、干ばつ状況をさらに緩和するために大学が追求している道として、雨水の回収から灌漑のための非飲料用湖水の利用に至るまでの計画を挙げた。

ティルマンス氏とCR2Cは、そのリストに名を連ねることを望んでいる。キャンパス内に本格的な水リサイクル施設を建設するためのパートナーシップについて大学と協議が行われてきました。しかし今のところ大学は何の約束もしていない。

ティルマンス氏は、スタンフォード大学が最終的に飛躍することを期待している。

「今日の世界では、それはある程度必要であり、そうすることが賢明なことだ」と彼は、強力な水リサイクルプログラムの実施について語った。「私たちはこれが間違いなく正しい道だと考えており、基本的にスタンフォード大学は今後の道筋を示すことで持続可能性の問題をリードし続けることができるだろう。」

この記事は、処理水を上水道に戻すという CR2C の最終目標が特にスタンフォードの水道システムに関係するものではないことを明確にし、大学の水使用量が減少している一方で、トイレなどに雑水を使用しているキャンパスの建物がないことを反映するために修正されました。他の用途。

Evan Peng '22 はニュースライターであり、元雑誌編集者および写真編集長でもあります。彼はカリフォルニア州サンディエゴ出身で (Go Padres!)、言語学を勉強しています。 Instagram @evan.png または Twitter @thepngfile で彼を見つけてください。