שתפו‬        

עלינה פישמן

שירותי המערכת

למה חוקרים ישראלים אספו צואה של סטודנטים והרתיחו אותה? ואיך זה קשור לחשמל ולחקלאות?

20 בנובמבר 2018



 

אולי לא נעים להודות בזה, אבל כדור הארץ שקוע עמוק בתוך בעיה די מסריחה. "כל אחד מאתנו מייצר כחצי קילו צואה ביום, וכשיש בעולם כ-8 מיליארד בני אדם, זה אומר 4 מיליארד קילו של צואה ביום. ואם מחשבים לשנה או לתוחלת חיים של בן אדם, אז מתחילים להבין שאנחנו די שוקעים בקקי", אומר פרופ' עמית גרוס מהמכון לחקר המים באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

כמות הצואה האדירה הזאת רק הולכת וגוברת מיום ליום. ברחבי העולם נולדים עוד ועוד ילדים ולפי התחזיות, ב-2050 יהיו על פני כדור הארץ 9.7 מיליארד בני אדם. לא לכולם יש מקום שקט ונקי לעשות בו את צרכיהם. בתחילת 2016 ההערכות היו שלכ-2.5 מיליארד איש ברחבי העולם אין גישה לשירותי סניטציה מספקים. ובמדינות מתפתחות ומדינות העולם השלישי, שבהן כמעט ואין תשתיות לטיפול בשפכים, רוב ההפרשות מוזרמות באין מפריע לנחלים, לנהרות, למקווי מים וכמובן לים. אולם גם במדינות מפותחות התשתיות הקיימות לא תמיד ערוכות לטפל היטב בחומרים שזורמים בהן.

כל אותן הפרשות וביוב שאינם מטופלים ותנאי תברואה והיגיינה בלתי הולמים מצטברים לכדי משבר בריאותי עולמי, כאשר מדי שנה מתים כ-842 אלף בני אדם בשל תנאי תברואה והיגיינה בלתי הולמים, מתוכם יותר מ-33 אחוז הם מקרי מוות כתוצאה משלשולים.

למרות מספר מקרי המוות הגבוה הזה, הטיפול בתברואה לא זכה לאותה תשומת לב כמו מטרות פיתוח אחרות בעולם. האו"ם אמנם קבע כיעד להקטין בחצי את מספר האנשים שאין להם גישה לשירותי תברואה בסיסית עד שנת 2015, אך השנה היא 2018 והיעד טרם מומש במלואו.

שיטת הטיפול "פיחום הידרותרמי" ובמהלכה הופכת פסולת אורגנית רטובה (צואה ושתן) להידרוצ'אר – חומר מוצק דמוי פחם, היכול לשמש כמקור להפקת אנרגיה

 

להתגבר על המחסום הפסיכולוגי

רעות יהב שפיצר ממכון צוקרברג לחקר המים, המכונים לחקר המדבר באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, לא נרתעת מלהתמודד עם העבודה המלוכלכת הזאת. במסגרת עבודת הדוקטורט שלה בהנחייתו של פרופ' גרוס היא בוחנת דרכים לטיפול בר-קיימא של שפכים שחורים שמקורם בהפרשות אדם.

שיטת הטיפול שבה בחרה להתמקד יהב שפיצר (ושאותה הציגה בכנס מים בינלאומי שנערך באוקטובר בטכניון) נקראת "פיחום הידרותרמי" ובמהלכה הופכת פסולת אורגנית רטובה (צואה ושתן) להידרוצ'אר – חומר מוצק דמוי פחם, היכול לשמש כמקור להפקת אנרגיה.

הפחם, שאנו מכירים כיום בעיקר בהקשר של מקור להפקת חשמל, נוצר משרידי צמחים ששקעו לפני מאות מיליוני שנים בביצות שכיסו את פני כדור הארץ. תחת שכבות הבוץ נמנעו חמצון ופירוק ביולוגי של אותם שרידי צמחים. עם הזמן שקעו הקרקעות עם שאריות הצמחים אל מתחת לשכבות סלע אחרות, ונדחסו בחום ובלחץ גבוהים של מעבי האדמה, דבר שגרם להתאבנותם וליצירת הפחם, שאותו כורים כיום ממעבה הקרקע.

ליהב שפיצר לא היו מיליוני ואף לא אלפי שנים לחכות שהצואה תיהפך לפחם, ולכן היא נעזרה במעין סיר לחץ גדול שמיועד למעבדה, המותאם לתפקד בטמפרטורות ולחץ גבוהים, שאליו היא הכניסה דגימות צואה (המעורבות בחלקן גם בשתן).

הדגימות נאספו מסטודנטים בקמפוס במדרשת בן גוריון והובאו לנקודת איסוף ומשם למכשיר סטריליזציה. "כך לא התעסקתי עם משהו מסוכן מבחינה בריאותית. זה אולי היה מסריח, אבל בהחלט לא מזיק", אומרת יהב שפיצר. "לנו בעולם המערבי יש נטייה לזרוק ולשכוח, אבל צואה ושתן אלו דברים מאוד טבעיים. כל אימא ואבא צריכים להתמודד עם הקקי של הילד שלהם. זה פשוט מחסום פסיכולוגי שצריך להתגבר עליו".

פחם לאנרגיה ודשן לחקלאות

אחרי הסטריליזציה הדגימות עורבבו לקבלת תערובת אחידה, נשקלו והוכנסו ל"סירי הלחץ" וחוממו בין 30 ל-120 דקות לטמפרטורות שונות בין  180-250 מעלות צלזיוס, והלחץ נע בין כ-10 ל-30 אטמוספירות ואף יותר.

בגלל הלחץ הגבוה והטמפרטורות הגבוהות התרחשו תגובות כימיות בתוך סיר הלחץ שגרמו לפיחום ההידרותרמי להתרחש. לאחר הקירור התערובת כללה שלושה חומרים בשלושה מצבי צבירה שונים:

חומר מוצק דמוי פחם (שבעגה המקצועית נקרא "הידרוצ'אר"), עשיר בפחמן ועל כן עתיר באנרגיה, בדומה לפחם. הפחם שהתקבל הוא בעל פוטנציאל לשמש כחומר בעירה, ממש כמו פחם לחשמל; נוזל עשיר בחומרי הזנה (נוטריינטים): זרחן, חנקן ואשלגן. כחלק מהמחקר נבדקת ההתאמה של החומר לשמש לדישון; כמות קטנה של גז. הגז כנראה יצטרך לעבור סינון והפרדה של גז הסולפיד (שהוא גז רעיל). החוקרים בודקים אם ניתן להשתמש בהידרוצ'אר עצמו כמצע שסופח את הגזים הרעילים.

מטרת המחקר היתה לבדוק מהו שילוב התנאים מבחינת חום וזמן ריאקציה שיוצר את התוצרים האידאלים ביותר: מוצק שישמש כמקור אנרגיה, ונוזל שיתאים ביותר לשמש כדשן.

"כפי שציפינו עבור ההידרוצ'אר הבחנו כי הטמפרטורה היא הפרמטר המשפיע, יותר מהפרמטר של זמן הריאקציה", מסבירה יהב שפיצר.

לגבי הנוזל המתקבל בתהליך הפיחום ההידרותרמי, יש לבדוק כיצד הוא ישפיע על גידולים במידה וישמש לדישון.

קיימות מספר חברות באירופה שאחראיות להקמה של שירותים כימיים באירועים ציבוריים גדולים (כמו פסטיבלי מוזיקה) ושמוכנות לקחת את הטמעת המערכות החדשות על עצמן. תצלום: julien delaunay – unsplash

 

לשלב מערכות קטנות לטיפול בשפכים

זו לא הפעם הראשונה שחוקרים מציעים לראות בצואה ובשתן משאב במקום נטל. ד"ר מריסקה רונטלטאפ, מהנדסת מים בתחום הסניטציה מהולנד, דיברה בכנס המים הבינלאומי בטכניון על מגוון הדרכים שבהן ניתן למחזר את הצואה והשתן שלנו, ואף הביאה כמה דוגמאות יישומיות מהעולם. אחת מהן כללה סרטון של ביל גייטס שותה מים שהופקו מצואה ומשתן. המערכת הזאת, Omni Processor, כבר קיימת ועובדת בסנגל.

רונטלטאפ מודעת לדימוי ה"לא סקסי" של השתן והצואה, ולכן היא גם עוסקת בשאלה מי בכלל ירצה לתפעל תעשייה שכזאת. אך גם לבעיה זאת מסתבר יש פתרון, וכבר קיימות מספר חברות באירופה שאחראיות להקמה של שירותים כימיים באירועים ציבוריים גדולים (כמו פסטיבלי מוזיקה) ושמוכנות לקחת זאת על עצמן.

אז האם זה אומר שבעשור הקרוב השירותים שלנו בבית יהפכו למעין תחנת כוח ביתית, שמייצרת חשמל ואנרגיה במקביל לטיפול בשפכים? גרוס טוען שהדרך לשם עוד רחוקה, אך בגדול זו השאיפה. "אנחנו אנשי תהליך, לא אנשי יישום, אך אנו מבינים כי יש לזה פוטנציאל יישומי גדול ואנו מאמינים שזה יהיה אחד הפתרונות המשמעותיים לטיפול בפסולת אורגנית רטובה. לא ברור אם זה יגיע גם לשירותים הביתיים, אך יש סיכוי גבוה שנראה את זה בשירותים ציבוריים".

"לצערי, אני חושב שיש בארץ הזנחה בנוגע לפתרונות מקומיים לטיפול בשפכים כגון פתרונות מהסוג שלמדנו במחקר זה. הטיפול בשפכים בישראל הוא טיפול מרכזי, שמחייב לא פעם שינוע של השפכים למרחקים גדולים. לכן, הוא אינו יעיל ואף בזבזני במקרים רבים שבהם פתרון מקומי יכול להיות עדיף הן ברמה הסביבתית והן ברמה הכלכלית", מוסיף גרוס. "אני מקווה שהרשויות ישכילו לבחון במקביל או בנוסף לטיפול המרכזי גם בחלופות מקומיות של מערכות קטנות. מגמה זו של שימוש במתקני טיפול קטנים ומבוזרים מקובל יותר ויותר בעולם כולו ומהווה נדבך מרכזי בפרדיגמת ניהול שפכים ופסולת במדינות רבות. כמו שאנחנו מובילים בעולם בתחום ניצול יעיל של משאבי מים ושפכים מטופלים במתקנים גדולים, כך אנחנו יכולים להוביל גם בתחום של מיחזור וניצול מקומי יעיל של מים ושפכים".


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-מאקו

שתפו‬