Термин «омни-процессор» был введен в 2012 году сотрудниками Программы водоснабжения, санитарии и гигиены Фонда Билла и Мелинды Гейтс [1] для описания ряда физических, биологических или химических обработок для удаления патогенов из фекального ила , образующегося в результате деятельности человека , при одновременном создании коммерчески ценных побочных продуктов (например, энергии). Воздух из фекалий отделяется от обычного воздуха, затем этот собранный из фекалий воздух сжимается как (LPG) и используется в качестве топлива. Омни-процессор смягчает небезопасные методы сбора и обработки человеческих отходов в развивающихся странах, которые ежегодно приводят к распространению болезней и гибели более 1,5 миллионов детей.
Термин «омни-процессор» не является торговой маркой или ссылкой на конкретную технологию, а представляет собой общее обозначение ряда самодостаточных, независимо разработанных систем, предназначенных для достижения одной и той же цели — преобразования и извлечения ценности из отходов жизнедеятельности человека с использованием различных технологических подходов, включая сжигание , сверхкритическое водное окисление и пиролиз .
Термин «омни» относится к способности многофункционального процессора обрабатывать широкий спектр потоков отходов или источников топлива.
.jpg/1280px-Dumping_of_faecal_sludge_into_Kenyan_river_(cropped).jpg)
С 2012 года Фонд Билла и Мелинды Гейтс финансирует исследования в области омни-процессоров. Омни-процессор — это любая из различных технологий, которые обрабатывают фекальный ил, также известный как септик, для удаления патогенов и одновременного извлечения побочных продуктов с коммерческой ценностью, например, энергии или питательных веществ для почвы [1] , последние из которых могут быть повторно использованы в сельском хозяйстве. Программа омни-процессора, нацеленная на решения в масштабе сообщества, которые могут опционально сочетать переработку ила и твердых отходов , дополняет программы фонда по опорожнению выгребных ям («omni-ingestor») и «Reinvent the Toilet».
Процессор omni нацелен на решение для развивающихся стран , хотя проблемы, связанные с техническими и финансовыми аспектами, остаются. [2] Процессоры omni и omni инжестеры разрабатываются в качестве альтернативы технологиям на основе канализационных систем. Они также предназначены для решения проблемы большого количества существующих выгребных ям , в которых отсутствует вспомогательная инфраструктура сбора и обработки фекального шлама, когда ямы заполнены. Шлам из выгребных ям необходимо удалять из ям для обработки и утилизации либо путем откачки (если фекальный шлам достаточно жидкий), либо вручную с помощью лопат или других устройств (в Индии эта практика называется ручной уборкой ). Несмотря на разработку новых недорогих насосов, в настоящее время во многих городах Африки и Азии безопасно извлекается и обрабатывается лишь небольшая часть шлама. [2] [3]
Biomass Controls PBC — американская корпорация общественного блага из Делавэра , которая поставила первый прототип биогенного очистного завода (OP) в Нью-Дели, Индия , в 2014 году в партнерстве с Climate Foundation. Эта система была разработана для обработки неканализованных санитарных отходов для населения от 100 до 10 000 человек. Прототип был профинансирован Фондом Билла и Мелинды Гейтс. В 2016 году биогенный очистной завод был доставлен в Кивалину, Аляска , для обработки сухих туалетов с отводом мочи (UDDTs) в рамках Alaska Water & Sewer Challenge. [4] В 2017 году три системы были отправлены в Индию и установлены в городах Вай , Варангал и Нарсапур в партнерстве с Tide Technocrats. В 2018 году на мероприятии Фонда Билла и Мелинды Гейтс по переосмыслению туалета в Пекине, Китай , был продемонстрирован прототип, способный генерировать электроэнергию ( mCHP ) из тепловой энергии, получаемой при переработке фекального шлама. [5] В 2019 году на молочной ферме была установлена система для переработки отделенных твердых частиц из коровьего навоза. Эта система продемонстрировала значительное сокращение выбросов парниковых газов при одновременном снижении объема твердых частиц более чем на 90% и производстве биоугля .
Американская компания Sedron Technologies (ранее Janicki Bioenergy) представила в 2014 году прототип, использующий сжигание . Их процесс представляет собой систему очистки осадка сточных вод , которая производит питьевую воду и электроэнергию в качестве конечных продуктов из осадка сточных вод . [6] Изготовленная Sedron Technologies, модель доказательства концепции была профинансирована Фондом Билла и Мелинды Гейтс. Модель прототипа S100 может производить 10 800 литров питьевой воды в день и 100 кВт чистой электроэнергии. Более крупная модель, находящаяся в разработке, S200, предназначена для обработки отходов от 100 000 человек, производства 86 000 литров питьевой воды в день и 250 кВт чистой электроэнергии. Эти системы предназначены для обеспечения «самоподдерживающегося биоэнергетического » процесса. [7] [8]
Процесс обработки сначала включает кипячение (или термическую сушку) осадка сточных вод, во время которого водяной пар выпаривается и извлекается. Остается сухой осадок, который затем сжигается в качестве топлива для нагрева котла. Этот котел вырабатывает пар и тепло, необходимые для процесса кипения. Затем пар используется для выработки электроэнергии. Часть этой электроэнергии используется на конечных этапах очистки воды обратным осмосом для получения безопасной питьевой воды и для питания вспомогательных насосов, вентиляторов и двигателей. Процесс сразу же использует производимое им твердое топливо, и поэтому процесс не производит твердотопливный продукт в качестве конечного продукта.
Пилотный проект многофункционального процессора Sedron Technologies был установлен в Дакаре , Сенегал, в 2015 году и теперь может обрабатывать фекальный ил от 50 000 до 100 000 человек. [9]
Базирующаяся в США неправительственная организация Climate Foundation в сотрудничестве со Стэнфордским университетом построила несколько пилотных реакторов для переработки человеческих отходов и превращения их в биоуголь, который можно использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственных почв. [10]
Ученые из Университета Дьюка в США разработали и испытывают пилотную установку по обработке фекального шлама, которая помещается в 20-футовый транспортный контейнер и обрабатывает фекалии примерно 1000 человек с помощью нового процесса сверхкритического водного окисления (SCWO). [11] Технология SCWO может преобразовывать любой тип органических отходов (фекалии, пищевые отходы, бумагу, пластик и т. д.) в энергию и чистую воду. [12]
Отходы (шлам) реагируют с воздухом при температурах и давлении выше критической точки воды (374 °C, 221 бар), чтобы преобразовать всю органику в чистую воду и CO2 за считанные секунды. Побочные продукты включают дистиллированную воду, чистую воду, которая содержит взвешенные неорганические минералы, которые можно использовать в качестве удобрений. Установка вырабатывает более 900 литров воды на каждую тонну переработанных отходов, и вода может быть переработана в питьевую воду.
Непрерывный процесс использует энергию, содержащуюся в отходах, что позволяет работать без подключения к электросети. 374Water — это дочерняя компания Университета Дьюка, которая стремится коммерциализировать технологию SCWO. [13]
Компания Unilever PLC в Великобритании разрабатывает установку по переработке фекального шлама на основе пиролиза, рассчитанную на обслуживание более 2000 человек. [14]
Инициатива omni-процессора для обработки фекального шлама дополняется усилиями по разработке новых технологий для улучшенного опорожнения выгребных ям (названных Фондом Гейтса «omni ingestor» [15] ) и Reinvent the Toilet Challenge. Последняя представляет собой долгосрочные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по разработке гигиеничного, автономного туалета. Она сосредоточена на «переизобретении смывного туалета ». Цель состоит в том, чтобы создать туалет, который не только удаляет патогены из человеческих экскрементов, но и восстанавливает такие ресурсы , как энергия, чистая вода и питательные вещества (концепция, также известная как повторное использование экскрементов ). Он должен работать «вне сети» без подключения к водопроводу, канализации или электрическим сетям. Наконец, он должен стоить менее 5 центов США на пользователя в день. [16]
В конце 2014 года Билл Гейтс в рамках рекламного трюка выпил воду, произведенную с помощью многофункциональной процессорной системы Sedron Technologies, что привлекло широкое внимание СМИ. [7] В начале 2015 года Гейтс появился в программе Late Night With Jimmy Fallon и предложил Фэллону проверить, сможет ли он почувствовать разницу между водой из этого конкретного «многофункционального процессора» и бутилированной водой . [17]
Проект был освещен в документальном мини-сериале Netflix «Внутри мозга Билла: Расшифровка Билла Гейтса» .