Över hela världen, nästan tre miljarder människor har inte lyxen av en spoltoalett. Istället förlitar de sig på statiska sanitetssystem, som groplatriner för att ta hand om sitt avfall. Eftersom dessa inte ofta är anslutna till ett avlopp, de kräver manuell tömning och bortskaffande.

Dålig förståelse för riskerna innebär att obehandlat slam ofta kastas ut på närliggande åkrar och floder. Effekten av detta kan vara förödande. Bakterier som finns i fekalt slam orsakar sjukdomar som diarré som leder till att över 750 dör, 000 barn under fem år varje år.

Ändå uppskattas det att varje dollar som investeras i bättre sanitet ger upp till 5,50 USD i sociala och ekonomiska fördelar. Dessa kommer genom ökad produktivitet, minskade sjukvårdskostnader och förebyggande av sjukdom och tidig död.

En avgörande del av att förbättra sanitet ligger i att forska och utveckla enklare, effektivare sätt att behandla slam på platser där avlopp och centraliserad avloppsvattenrening inte är tillgänglig.

Min forskning är en del av ett partnerskap med ingenjörsfirman Buro Happold (BH) som ombads av WaterAid Bangladesh att hitta en slambehandlingsteknik som var effektiv, praktiskt och prisvärt.

Efter att ha övervägt alternativ som inkluderade biogas och groptillsatser – produkter som används för att försöka minska slamvolymen – valde företaget oplanterade torkbäddar. De är enkla i design och utnyttjar den rimliga mängden solsken i Bangladesh.

Torkbäddar torkar ut slammet genom processerna av avdunstning och dränering. När den tappar vatten, temperaturen i slammet stiger, dödar några av de bakterier som den innehåller. När den torkats till en lämplig konsistens för borttagning, slammet komposteras för att möjliggöra säker användning inom jordbruket som jordförbehandlingsmedel.

Min forskning syftar till att bättre förstå slamtorkningsprocessen i dessa bäddar för att uppskatta den tid som krävs innan det är säkert att avlägsna, förhindrar att obehandlat slam töms ut i miljön.

Bajsfabrik

Att göra detta, det är nödvändigt att göra slam i laboratoriet, som replikerar de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos de verkliga varorna så nära som möjligt. Genom att göra det kan vi prestera säkert, reproducerbara torkningstester för att fastställa hur riktigt slam kommer att torka i ett tropiskt klimat.

Förutom att vara full av bakterier, Fekalt slam varierar mycket vad gäller dess kemiska och fysikaliska sammansättning. En studie som undersökte "produktionen" av en grupp friska lika gamla män på en kontrollerad diet i tre veckor fann märkbara skillnader i den kemiska sammansättningen av deras bajs. Sådan variation förstärks ytterligare mellan olika länder, klimat och dieter.

De viktigaste kemiska komponenterna i bajs är fetter, kolhydrater (fiber), kvävehaltigt material, mineraler (främst kalium, kalcium och fosfor) och mikroorganismer. År 2006 utvecklade forskare en simulant för mänskligt bajs för att testa designen av ett avfallsinsamlingssystem för ett besättningsfordon för NASA.

Med hjälp av den kända kemiska sammansättningen, NASA-forskarna utvecklade ett "recept" som bestod av cellulosa för att representera kolhydraterna, jäst för mikroorganismerna, jordnötsolja för fetter och kolhydrater, plus kaliumklorid, kalciumfosfat och vatten.

Tyvärr skiljer sig slammet som torkas på torkbäddarna i Bangladesh något från färskt bajs eftersom det har tillbringat tid antingen i en grop eller en septiktank för att stabilisera sig. Detta innebär att lättnedbrytbara komponenter i färskt bajs (kolhydrater, proteiner och sockerarter) bryts ner, lämnar efter sig mer stabila. NASA:s recept på färskt bajs behövde ändras för att våra experiment skulle ta hänsyn till förändringarna och bättre representera egenskaperna hos riktigt fekalt slam.

Som en del av Bill och Melinda Gates Foundations Reinvent the Toilet Challenge 2014, Pollution Research Group i Sydafrika ändrade NASA-receptet. De inkluderade kosttillskottet psyllium husk och misopasta för fiber, avlägsnat kaliumklorid, tillsatt polyetylenglykol för att hjälpa till att hålla kvar vatten, aktiv jäst för att representera bakterier och ändrade cellulosa till bomullslinters och strimlad vävnad.

Vi ändrade vidare detta recept för att ersätta bomullsfoder med hampa eftersom det var lättare tillgängligt. Aktiv jäst ersattes med öljäst då det är lättare att köpa i lösvikt.

Nu när vi har en lämplig simulator för fekalt slam kan vi göra tester på torkbäddar för att bättre förutsäga slammets torkningsbeteende i ett tropiskt klimat. Detta kan leda till användning av sådana sängar i mycket större skala, vilket innebär att istället för att lämnas farligt obehandlad, bajs har någonstans bättre att gå.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.